《民营航空发展史ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《民营航空发展史ppt课件（226页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、民用航空发展史,第一部分：飞机诞生以前,第二章 飞机研制早期探索,乔治凯利(G.Cayley，17731857)英国“航空之父。” 威尔伯莱特评价：“在一百年以前，乔治凯利爵士把航空技术推向了前所未有的高峰。在整个十九世纪，这个高峰没人能够逾越。” 1909年，法国航空学会主席贝尔热写道：“乔治凯利爵士是真正的航空之父，他的名字值得用金字书写在航空史册的第一页。”,冯卡门说：“目前所知的关于刚性飞机的飞行原理，可以说是由凯利所首先宣布。” 研究兴趣：铁路机车、洪水治理、航空、飞艇 乔治凯利很小就对飞行发生了浓厚的兴趣，这一方面是由于对鸟的飞行的神往，另一方面是孩提时代热气球载人飞行成功对他产生
2、了很大影响，而后者是促使他进行航空研究的直接动因。他的第一项航空研究是仿制和改进中国古老的玩具竹蜻蜓，时间大约是1796年。,他对竹蜻蜓的兴趣一直保持到晚年。1854年他去世前3年，他还将一个改进的竹蜻蜓送给法国朋友杜布代克。 他在25岁前后曾根据竹蜻蜓设计了一架直升机：直杆两端各有一副用四片羽毛制成的螺旋桨。由弦和弓的伸张力带动其旋转。凯利说，这个直升机进行过多次成功的飞行。,为了进行航空研究，凯利对鸟的飞行作了大量的观察和研究，包括测量鸟翼面积、鸟的重量和飞行速度，并在此基础上估算速度、翼面积和升力之间的关系。 他第一个明确认识到：人造飞行器应当分别实现升举和推进两种功能，而首先应当解决的
3、是升举问题。这是摆脱片面模仿鸟类、实现定翼机的重要思想和基础。,他还认识到鸟翼弯曲形状的重要性、鸟翼具有迎角的重要性、重心与升力中心的关系以及对飞行稳定性的影响。凯利于1799年设计了一架滑翔机，它包括带有上反角的机翼、尾翼、机身，颇具有现代意味。,凯利于1804年12月自己动手设计和制造了一架旋臂机，用于研究平板的升力和阻力。旋臂机实验件是一块0.1平方米的平板，它被安装在旋臂机水平旋转杆的末端，可以偏转成各种角度。旋臂转动的动力来自于石块下落的势能。,凯利得出了第一批关于升力和运动速度方面的数据。例如，当运动速度为每秒3.52米时，升力为1.1牛顿。根据这些数据，他半定量地认识到升力关系式
4、。他在1804年12月1日的笔记中总结说：空气的升力“与空气介质密度成正比，与平板面积成正比；与运动速度的平方成正比；与迎角的正弦成正比。”,1805年他又设计了一架滑翔机，它包括了飞机的各主要部分，其中有垂直尾翼，机身前端还有金属配重。有一副定翼，又有一副扑翼，扑翼是单独用来产生推进力的。 1808年，凯利又设计了一架滑翔机，它的前端安装一只大的框式风筝，形状具有鸟翼一样的弯曲结构。,凯利在旋臂机试验过程中，做出了另一个重要发现：流线型物体能够大大降低阻力。他还解剖了一条鳟鱼，画出了截面形状曲线。冯卡门评论说：“他得到的截面形状几乎可以跟某些现代的低阻力翼型完全相合，这一点是很令人注意的。”
5、,1809年1810年，凯利把他的研究成果分三次发表在英国自然哲学、化学和技艺杂志上，题目是论空中航行。这篇论文在航空史上占有极其重要的地位。它的问世被看成是现代航空学诞生的标志。,凯利在论文中指出：机械飞行的“全部问题是给一块平板提供动力，使之在空气中产生升力并支持一定的重量。”他通过平板升力估算，给出了一架飞机的设计参数，其中平板面积需要18.6平方米。他还分析了飞机的稳定性、安全性和操纵性的重要性。,在论鸟的飞行的第二部分里，凯利着重分析了设计成功飞机面临的几个主要困难。第一是动力问题，第二是动力转换问题，第三是飞机结构强度和降低结构重量问题。尽管当时蒸汽机已经发明并得到应用，但凯利认为
6、蒸汽机的功率重量比非常低，很难应用于飞机上。于是他研究了多种新的动力装置。1805年前后，他发明了一种热空气发动机，甚至设想使用液氢为燃料。,凯利在论文的第三部分中，提出了多翼机思想。他指出，当机翼面积增大时，轻重量和高强度不能同时保证，因此应当采用多翼面结构解决这个问题。 由于超越了时代，他的众多发现没有产生很大影响,汉森于1842年设计了有名的“空中蒸气车”时，凯利很兴奋。他于1843年4月在力学杂志上发表文章，对汉森的飞机设计作了评价。1849年1853年间，凯利设计并试验了全尺寸载人滑翔机。 1849年，一个10岁的小男孩乘坐他的滑翔机离开过地面。凯利记述说：“飘离地面几码后，从小山上
7、滑下来，而且还通过一些人用绳索把这个装置逆着微风，拉起了大约同样的高度。”,据记载1853年6月，凯利的滑翔机又作了一次载人飞行。据凯利的外孙女汤普森(Thompson)回忆说：“马车夫乘坐这架飞机离开了地面，并降落在与起飞点的高度大致相同的西侧。我认为，飞机降落时飞行的距离比预计的要短得多。当参观者越过山谷时，马车夫走下飞机，他叫了起来：乔治爵士，我想请您注意，我是雇来赶车的，不是飞行的。这就是我记得的一切。”,1804年设计的定翼机,1804年设计的定翼机模型,1817飞艇,载人滑翔机,晚 年 载 人 滑 翔 机,凯利的后继者汉森,汉森(W.S.Henson，1812-1888) 英国工程
8、师主要工作是设计滑翔机，进行结构试验和改进轻型蒸汽机。 斯特林费罗(J.Stringfellow，1799-1883)英国工程师主要工作是研制小型发动机和小型飞机1842年1月10日，汉森给斯特林费罗的信中谈到他早期航空研究的情况。他说，他设计的蒸汽机太笨重，不适于飞机使用。他计划进行进一步改进，目标是在蒸汽机重量不变的情况下，使其功率增加一倍。,1842年9月29日，汉森申请了飞机设计专利，名称是“用于空中、陆地和海上的蒸汽动力装置。”他在专利说明书上写道：这种装置“能够把信件、物品和乘客经由空中从一地送到另一地。” 1843年4月，“空中蒸汽车”专利获得批准。这是历史上第一个重于空气飞行器
9、的发明专利，在世界航空史上具有重要地位。后人对这项设计也给予了很高的评价，有人称之为世界上第一种真正的飞机。,汉森的飞机取名为“空中蒸汽车”。飞机呈单翼结构，机翼翼展45.72米、宽9.14米、翼面积418.1平方米，水平尾翼面积为139.4平方米。飞机长约为25.83米，总重约1360千克。汉森计划采用的动力装置是一台1822.4千瓦的蒸汽机，驱动两个六叶螺旋桨。,一位名叫弗里德里克马里奥特的银行家和一名律师科伦比为了商业目的，成立了“空中运输公司”，计划制造“空中蒸汽车”。汉森也表示同意，因为这或许是筹集资金的一个办法。科伦比和马里奥特是抱着金钱的利益创办公司的，对飞机本身并不是真正感兴趣
10、。他们到处做广告，四处张扬，画了许多招贴画。夸张式宣传，并没有吸引到投资。相反，人们开始嘲笑空中蒸汽车和汉森了。,斯特林费罗坚信重于空气飞行器能够研制成功。他建议先进行模型试验。汉森也表示同意。1843年12月29日，他们两人签订了一项合作协议书。 18441847年间，汉森和斯特林费罗合作进行模型动力飞机的设计和研制。它的翼展6.1米，翼面积7.8平方米，尾翼面积1.1平方米。螺旋桨直径1米。 1845年6月17日，空中蒸汽车模型进行了首次地面试验。 1847年，这架模型在查尔德城外的巴拉进行了飞行试验。由于模型无法支持本身的重量，它在弹射后便慢慢在落回了地面，试飞失败。,汉森走后，斯特林费
11、罗继续进行模型试验。他有意识地把模型设计的较小，总重仅4.5千克。除此之外，他还在许多方面进行了改进：它的机翼前缘部分具有挠性，这有利于增加自动稳定性；机翼形状由矩形改为弧形；翼型也作了更改。斯特林费罗为这架新模型设计了微型蒸汽发动机。,1848年进行的第一次试验，由于斜面放置的太高，致使模型以很高的速度下滑并触及地面而损坏。第二次试验把起飞装置角度调低，据说飞行距离约20米。有人认为这是“第一台能够利用动力升空的机器。”,1867年英国航空学会秘书来查尔德拜访斯特林费罗，请他为航空学会将要举行的展览会提供展品。斯特林费罗答应为此设计一架模型。1868年6月，世界首次航空展览会在伦敦的水晶宫举
12、行。斯特林费罗为展览会送交了三件展品：一个功率为0.38千瓦的蒸汽发动机，重量只有8千克；一个0.746千瓦的蒸汽发生器和一架蒸汽动力飞机模型。这个飞机模型呈三翼结构。在展览会上，他的发动机获得了最小重量功率比奖。,英国航空学会成立1866,1866年，世界上第一个航空研究团体大不列颠航空学会宣布成立，这是世界航空史的重大事件，也是重于空气飞行器发展进入一个新时代的标志。 1870年英国航空学会成立了试验委员会。试验委员会在进行试验过程中，获得了一些重要结果，其中包括空气升力的关系式。,格莱舍发现了边界层现象。他指出：“与平板接触的流体粒子会改变它的运动路线，它将沿表面滑行。这种效应只适用于平
13、板邻近的一层。而对于这种现象，理论上是无法预言的。”这是空气动力学的一大发现，也是首次阐述边界层的概念。,两位杰出的航空学家： 维纳姆(F.H.Wenham，18241908) 菲利普斯(H.F.Phillips，18451912) 他们的工作代表了英国航空学会19世纪航空研究的最高水平。,维纳姆已经进行过几年航空研究，内容包括观察鸟的飞行、开展旋臂机试验、螺旋桨试验和全尺寸滑翔机试验等，这些工作已经为他的著名论文论空中交通作了大量前期准备。 1866年，维纳姆在英国航空学会上发表了一篇题为论空中交通和关于重于空气飞行器的支持原理的演讲。明确阐述升力主要集中于前缘的思想。 他的最初试验通过旋臂
14、机进行。,1871年，维纳姆设计并建造了世界上第一座风洞。它是个四周封闭的矩形框，一端有一架鼓风机，提供试验用的气流。中间的一个支杆上安装试验件，用弹簧秤测量气动升力。,1880年前后，菲利普斯决定自己设计和改进风洞，并开展试验研究。 1884年，他改进设计的风洞制造成功。风洞长为2米，截面宽度43厘米。它的最大特点是试验气流由直射式改为引射式，并且加了过滤网，从而大大改善了试验气流的均匀性和平衡性。他获得了几项专利。,菲利普斯研究了各种不同的翼型。他试验过的翼型多达上百种，有单弯度、各种双弯度，甚至还有菱形的。通过这些试验他发现，双弯度翼型即使没有迎角也能产生升力。这也是一个重大发现。 菲利
15、普斯于1893年设计了一架样子奇特的飞机。它上下排列着50个翼面，左右对称各25个。每个弯曲机翼长6.1米，宽只有4厘米，展弦比竟高达153。,菲利普斯翼型专利,1907年多翼机,1904年飞机,动力飞机探索,法国船长让玛丽布里斯(J.M.Bris)是早期对滑翔飞行做出了重大贡献的航空先驱者。1857年，布里斯设计了一架大型滑翔机。其翼面同信天翁的翅膀非常相似。它的翼展长达15.3米。在第一次试验试飞时，他成功地飘飞了一段距离。 他在第二次飞行时，由于遇到了下降气流，滑翔机落地摔坏。他本人也折断了大腿。 1867年，布里斯又制造了第二架滑翔机。 1868年，布里斯再度开始滑翔机试验。用重物代替
16、人。试验又遭失败，滑翔机翻倒，摔在地面。,法国海军军官费里克斯杜坦卜尔(F.D.Temple，18231890)。他在40年代初进行过模型飞机的试验。这架模型类似于一只小鸟，最初用钟表发条驱动螺旋桨，后改用热空气发动机。这个飞机模型按当时的标准，是相当成功的。它在试飞时能依靠自己的动力，持续飞行短暂时间，并且能够安全着陆。在航空史上，它可能是第一架靠自身动力起飞并能持续飞行一段时间的人造飞行器。,坦卜尔于1857年设计了全尺寸动力飞机。一个直径达4米的14叶螺旋桨。坦卜尔的这架全尺寸飞机虽然不太科学，但它在设计制造上却有不少新奇之处： 机翼和机身骨架用铝合金制造；第二，三轮式起落架，带有橡胶减震器并且是可以收放的；第三，通过方向盘、方向舵和软索实现复合操纵。这些特点在后来的飞机设计中得到了应用。,
