原标题:听李椿萱院士讲讲,为什么军事需求促进了航空进步

主讲人

李椿萱,空气动力学、航空航天飞行器设计、高速碰撞力学专家,中国工程院院士,北京航空航天大学教授。

早年曾参与美国航天飞机、导弹相关预研工作,并涉及超高速碰撞力学等领域的研究工作。1980年回国后,主要从事飞行器空气动力学的研究工作,在天地往返运输系统气动力、热特性,飞行器、推进系统一体化气体热动力,以及飞行器动态特性等研究中取得了一批成果。1987-1997年先后任“863”计划航天领域主题专家组成员及专题组组长。

航空史上的一个“黄金时代”

1903年,莱特兄弟发明了飞机。仅仅不到10年,1911-1912年意大利与土耳其之间的军事冲突,就让人们看到了飞机的军用价值。第一次世界大战在1914年爆发,4年半的战乱促进了各参战国航空技术的急速发展。从1918年战争结束,到作为第二次世界大战欧洲战场起点的1939年9月1日纳粹德国进攻波兰的21年间,被认为是航空史上的一个“黄金时代”。

在此期间,欧美各国着手实施各种创纪录飞行,比如查尔斯·林德伯格飞越大西洋,日本与美国飞行员飞越太平洋的竞争,以及美国女飞行员阿梅莉亚·埃尔哈特的环球飞行等,都发生在这一时期。

国防急需促进了航空技术的发展

第二次世界大战爆发之后,世界各国又迎来了一个航空技术的急速发展期。到大战后期,德国和英国空军都装备了先进的喷气式飞机,而德国甚至开始了对下一代喷气式飞机和超音速飞机的研发工作。简而言之,在20世纪的上半叶对大部分飞行器的研发都同两次世界大战有关;也就是说,国防急需促进了航空技术的发展。

第二次世界大战以后,美苏争霸又延续了航空技术高速发展的趋势,使现代飞机变成了一种高技术的集成体。随着人类进入太空时代,研发高超声速飞行器和空天飞机成为航空航天领域的新目标,属于材料、力学、信息、电子、控制、动力等多种学科的高技术组合以航空器乃至航天器为核心,各个学科的研发成果,带动了各个高技术产业的发展,从而推动了整个国家国民经济的发展。

正因为如此,在中国的科技中长期发展规划里,有相当多的内容是关于航空航天领域的,比如大型民航飞机的发展、高超声速飞行器技术等;航空对空气动力学的研究成果,也会带动其他一些前沿产业的进步,比如民用的大型风力发电机以及高速列车的研发,都会因为空气动力学的进步而深受其利。

多种不同用途的飞机

得益于人类航空技术的进步,特别是空气动力学的进步,人们得以制造出有多种不同用途,而且性能越来越先进的飞机。

生活中常见的机型,是高亚声速的大型民航客机;在关于军事训练和战争的新闻报道中,我们可能会看到军队使用的战斗机、轰炸机和运输机等。除了这些固定翼飞机,航空器中还有一个很大的系列是非固定翼飞机,生活中比较常见的就是直升机,除此之外,还有旋翼机和倾转旋翼机。旋翼机的结构类似于直升机,但除了提供升力的旋翼,还有垂直于前进方向的螺旋桨来提供前进动力;倾转旋翼机的代表是美国的V-22“鱼鹰”,一种混合了直升机起降模式和固定翼飞机飞行模式的可变型飞机。

互动问答

英国著名的“鹞”式垂直起落飞机,是如何实现垂直起降的?

“鹞”式飞机是英国研制的垂直起落攻击机,后来,美国购买了一些出口型用以取代本国老旧的舰载攻击机,并改进了这些出口型。“鹞”式的垂直起降和短距起降功能,是通过它的“飞马”发动机实现的。这种发动机的喷口可以旋转,让“鹞”式飞机能实现垂直起落,适应一些狭窄的环境,比如航空母舰的甲板。但垂直起落的代价也是很大的,这个过程会消耗大量燃料,严重削减飞机的作战半径。美国的F-35战斗机,其中一种正在测试中的改型F-35B,也具有垂直起落能力,这是通过升力风扇、发动机喷管下偏、调姿喷管这三种技术共同作用来实现的。

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