空天科技机器征途.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/14,#,第一部分,空天科技的起源与现状,起源与现状,空天科技起源与现状,古代人类“美好”而“疯狂”的航空航天思想,正是这些神话故事表达了人类意欲征服天空的美好愿望，激发了人们创造飞行器的兴趣,万户飞天,夸父追日,嫦娥奔月,空天科技起源与现状（续）,古代人类“另类”的发明,风筝：,用于军事和信号传递,竹蜻蜓：,直升机原理,神火飞鸦：,明朝的另一种火箭武器，利用火箭推力，把炸药送到敌方阵地,空天科技起源与现状（续）,古代人类“另类”的发明走马灯：,利用加热空气冲动纸轮旋转,是现代喷气发动机燃气涡轮的鼻祖,汉代卧褥香炉：,陀螺仪中万向支架原理,达,芬奇的直升机,空天科技起源与现状（续）,近代人类“另类”的发明,空天科技起源与现状（续）,空天科技起源与现状（续）,远古祖先,钻木取火,木牛流马,铜壶滴漏,机关埋伏,太阳能机车,永动机,世纪原子钟,计算机病毒,机器的征途,战斧精确打击,空天科技起源与现状,远古自动控制的经典,风车提水,近代信息技术的经典,离心飞锤蒸汽机,现代信息技术的经典,沟通无极限的网络,机械化、电气化和信息化,简单化、复杂化和智能化,空天科技起源与现状,民用领域,军事领域,准备打别人和准备被别人打,“,懒惰的人”的杰作,空天科技起源与现状,第一部分,空天科技的起源与现状,航空航天基本概念,航空航天基本概念,航空与航天,1,）航空航天是人类拓展大气层和宇宙空间的产物,2,）航空航天已成为,21,世纪最活跃和最有影响的科技领域,3,）航空航天技术表征着一个国家科学技术的先进水平,航空航天基本概念（续）,航空,是指载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行活动，必须具备空气介质,军用航空,民用航空,航空航天基本概念（续）,航天,是指载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或宇宙航行,军用航天,民用航天,航空航天基本概念（续）,航空与航天,1,）航空：,20Km,以下,2,）平流层,:20-100Km,3,）航天：,100Km,以上,航空航天基本概念（续）,航空与航天环境,航空航天基本概念（续）,我们侵犯了谁的领空？,空天科技现状与趋势,航空与航天飞行器,满天的飞行器：机器的征途,航空航天基本概念（续）,航空与航天,从科学技术的角度看，航空与航天之间是紧密联系的,航空和航天技术都是高度综合的现代科学技术,航空航天的发展都对军事以及国民经济和社会生活产生了重大影响,第一部分,空天科技的起源与现状,飞行器的分类与构成,飞行器的分类与构成,航空与航天飞行器,航空器,：,在大气层内飞行的飞行器称为航空器,航天器,：,主要在大气层外空间飞行的飞行器称为航天器,火箭和导弹,：,均以火箭发动机为动力升空，可在大气层内外飞行,飞行器的分类与构成（续）,航空器,任何航空器要升到空中，都必须产生一个能克服自身重力的向上升力,航空器在空中的,飞行,必须具备动力装置产生推力或拉力来克服前进的阻力,根据产生升力的基本原理不同，航空器分为轻于,(,或等于,),同体积空气的航空器和重于同体积空气的航空器两大类,飞行器的分类与构成（续）,航空器,飞行器的分类与构成（续）,代表性航空飞行器,1,）航空飞行器：,飞机,飞行器的分类与构成（续）,航空器,滑翔机,扑翼机,飞行器的分类与构成（续）,航空器,倾转旋翼机,旋翼机,飞行器的分类与构成（续）,航天器,航天器是指在地球大气层以外的宇宙空间，基本上按照天体力学的规律运动的各类飞行器,航天器分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人航天器分为人造地球卫星和空间探测器,飞行器的分类与构成（续）,航天器,飞行器的分类与构成（续）,代表性航天飞行器,2,）航天飞行器：,绕地飞行器、空天飞行器、深空探测器,飞行器的分类与构成（续）,代表性航天飞行器,2,）航天飞行器：,绕地飞行器,卫星、航天飞机、宇宙飞船,飞行器的分类与构成（续）,代表性航天飞行器,2,）航天飞行器：,空天飞行器,空天飞机、轨道攀登者,飞行器的分类与构成（续）,代表性航天飞行器,2,）航天飞行器：,深空探测器,火星探测器、月球探测器、深空探测器,飞行器的分类与构成（续）,航天器,飞行器的分类与构成（续）,航天器,飞行器的分类与构成（续）,火箭与导弹,:,火箭和导弹均可以在大气层内外飞行，一般都只能使用一次，所以归为一类,火箭,：靠火箭发动机提供推进力的飞行器，一般由推进系统、箭体结构和有效载荷组成,导弹,：导弹是一种飞行武器，通常由战斗部、弹体结构、动力装置和制导系统组成,飞行器的分类与构成（续）,空天飞行器,导弹：,战术导弹、战略导弹,空天飞行器,平流层飞行器：,飞艇、气球、太阳能飞机,唯一一个尚未有商业飞行器运行的空间,飞行器的分类与构成（续）,第一部分,空天科技的起源与现状,航空航天发展概况,航空航天发展概况,航空发展概况,中国的风筝是航空器的始祖,1783,年,6,月,5,日，法国的蒙哥尔费兄弟用麻布制成的热气球完成了成功的升空表演。,1783,年,11,月,21,日，两个法国人乘坐蒙哥尔费气球，在,1 000m,高的空中，飞行了,12km,航空航天发展概况（续）,气球与飞艇,1852,年，法国人,H.,吉法尔在气球上安装了一台功率为,2 237W,的蒸汽机，用来带动一个三叶螺旋桨，使其成为第一个可以操纵的气球，这就是,最早的飞艇,1887,年,8,月,22,日，天津武备学堂教师华蘅芳制造的中国第一个氢气球在天津升空,1899,年，德国人,F.von,齐伯林设计并制造了第一艘,硬式飞艇,航空航天发展概况（续）,气球与飞艇（续）,用飞艇作交通工具，既经济又实惠，因此，在,20,世纪,30,年代之前飞艇得到了迅猛地发展，是早期航空运输的主要工具,1900,年，德国的齐柏林制造出了齐柏林号飞艇。,1910,年德国用这种飞艇作为运输工具建立了第一条定期空中航线,艇长,250,米，直径,41,米，重约,230,吨，,在地面上要有,45,个足球场才容,纳得下,航空航天发展概况（续）,气球与飞艇（续）,1937,年兴登堡号在美国赫斯特湖附近的机场着陆时爆炸起,火，标志飞艇盛世就此结束,航空航天发展概况（续）,气球与飞艇（续）,尽管用飞艇作交通工具，既经济又实惠，但是由于飞艇的体积庞大、飞行速度低、在空中调度困难等缺点，因此从,30,年代开始就逐渐被飞机所取代,航空航天发展概况（续）,飞机诞生的前夜,轻于空气的飞行器的上天，激励着人们去探索利用重于空气的飞行器进行飞行,航空航天发展概况（续）,飞机诞生的前夜（续）,为使机械动力飞行获得成功，需要解决两个问题：,飞行器动力和升力的问题,飞行器飞行控制,(,稳定和操纵,),的问题,航空航天发展概况（续）,飞机诞生的前夜（续）,一种流派试图先解决动力问题，使飞行器升空，然后再解决控制问题，其代表人物有法国的阿代尔等,阿代尔在,1890,年,10,月,09,日制成了一架蝙蝠状的飞机进行试飞，但终因控制问题而摔坏,航空航天发展概况（续）,飞机诞生的前夜（续）,另一派则先利用无动力的滑翔机的飞行解决控制问题，再在滑翔机上装上发动机，使之成为可飞行的飞机,在试验滑翔机的飞行方面，成绩最为显著的是德国的奥图,李林达尔,航空航天发展概况（续）,飞机诞生的前夜（续）,1843,年，英国,W.S.,亨森制造出单翼机,1843,年，凯利的四旋翼飞车,1871,年，英国彭劳制造出杆身橡筋动力模型飞机,1882,年，俄国莫查依斯基的单翼机,1890,年，法国阿代尔的“蝙蝠”机,1891,年，美国兰利的飞机,。,航空航天发展概况（续）,莱特兄弟与飞行者一号,美国人,莱特兄弟,潜心钻研李林达尔的著作和他的实验经验,，,通过风洞试验，纠正了前人的一些错误,1903,年,12,月,17,日，奥维尔,莱特,(,弟弟,),驾驶飞行者一号进行了试飞，接近,1,分钟的时间里飞行了,260m,的距离，这是人类历史上第一次持续而有控制的动力飞行,航空航天发展概况（续）,早期飞行探索与飞行记录,到,1909,年，美国、法国和英国都先后建立了飞机制造公司,1909,年,9,月,21,日，,26,岁的美国华侨,冯如,驾驶自己设计的飞机在美国旧金山奥克兰试飞成功。两年后他返华报效祖国，不幸于,1912,年,8,月,25,日在广州燕塘飞行表演中壮烈牺牲,航空航天发展概况（续）,早期飞行探索与飞行记录（续）,1909,年,7,月,25,日，法国人布莱里奥驾驶自己设计的单翼飞机飞越了英吉利海峡,1910,年,3,月,28,日，法国人试飞成功世界上第一架水上飞机,1913,年，俄国人研制了四发大型客机成功,到,1913,年，飞行速度已达,200km/h,，续航时间超过,13,小时，飞行高度达到,6 500m,航空航天发展概况（续）,飞机进入战争,1911,年,10,月,23,日，意大利人在土耳其军队上空侦察了一小时，,11,月,1,日，意军飞机往土军投下了,4,枚,2kg,重的手榴弹,1914,年,10,月,5,日，法军飞行员用机枪将一架德军侦察机击落,1915,年，为德军服务的荷兰飞机设计师福克设计了机枪射击协调器，产生了专门用于空战的,驱逐机,航空航天发展概况（续）,飞机进入战争,一战中，,飞机作为一种新式武器系统得到了充分肯定和广泛应用，奠定了现代立体作战的基础,战争期间生产飞机超过,18,万架，全世界飞机工厂达,200,个，配套发动机制造厂,80,家，形成了具有一定规模的航空产业,一战中的飞机多为钢管焊接骨架加布或木制蒙皮的双翼机，性能和功率都有较大提高,航空航天发展概况（续）,飞机进入战争（续）,飞机首先被用于侦察；继而装上机枪，专门进行空中格斗,后来又带上炸弹，去轰炸敌方的地面阵地,为将敌机驱逐出己方阵地，驱逐机应运而生,还有的飞机专门执行对地面部队攻击的任务,在大战的硝烟中，诞生了一群“铁鸟”侦察机、战斗机、轰炸机、强击机和教练机等,航空航天发展概况（续）,飞机进入战争（续）,后来又带上炸弹，去轰炸敌方的地面阵地,为将敌机驱逐出己方阵地，驱逐机应运而生,还有的飞机专门执行对地面部队攻击的任务,航空航天发展概况（续）,飞机进入战争（续）,后来又带上炸弹，去轰炸敌方的地面阵地,还有的飞机专门执行对地面部队攻击的任务,航空航天发展概况（续）,飞机进入战争（续）,一战中的飞机,航空航天发展概况（续）,一战后快速发展的民用航空,1919,年,2,月,5,日，德国开通世界上第一条定期客运航线，每天在柏林和魏玛之间运送旅客,同年，英国和法国相继开航，早期的航空运输网基本形成,美国在战争期间落后于欧洲，战后在,民用飞机方,面后来居上，典型飞机有,DC-3,等,航空航天发展概况（续）,一战后快速发展的民用航空,20,年代设计的客机，主要是大型双翼机，开始采用封闭客舱，载客量一般不超过,40,名,航空航天发展概况（续）,一战后快速发展的民用航空,简介：,DC-3,由美国麦克唐纳,道格拉斯制造,于,1935,年问世后很快成为美国空运的主要飞机，其军用编号为,C-47,，该机飞行稳定、经济性较好,航空航天发展概况（续）,二战军民用航空,二战期间共,100,多万架飞机参战，从活塞式转变为喷气式,美国,F-80,战机,俄罗斯米格,-9,战机,航空航天发展概况（续）,现代军用战机,1954,年，美国,F-100,“超佩刀”和前苏联的米格,-19,问世，这是两架服役的仅依靠本身喷气发动机即可在平飞中超过音速的战斗机，此为第一代战机,美国,F-100,战机,俄罗斯米格,-19,战机,航空航天发展概况（续）,现代军用战机,在,1958,年，,F-104,和米格,-21,又将平飞速度记录提高到了,M2.0,，此为第二代战机,美国,F-104,战机,俄罗斯米格,-21,战机,航空航天发展概况（续）,现代军用战机,F-16,和米格,-29,又将平飞速度记录提高到了,M3.0,，此为第三代战机,美国,F-16,战机,俄罗斯米格,-29,战机,航空航天发展概况（续）,现代军用战机,F-22,和,F-35,，此为第四代战机,美国,F-22,战机,美国垂直起降“鹞”战机,航空航天发展概况（续）,现代民用飞机,波音,707,、波音,747,波音,707,波音,747,航空航天发展概况（续）,现代民用飞机,波音系列,航空航天发展概况（续）,现代民用飞机,协和超音速客机,航空航天发展概况（续）,现代民用飞机,新一代客机,第一部分,空天科技的起源与现状,航空航天科技与学科,空天科技现状与趋势（续）,空天科技与学科支撑,1,）总体与空气动力学,2,）结构与材料科学,3,）能源与动力推进,4,）信息与控制科学,5,）环境控制与人机工效,空天科技现状与趋势（续）,空天科技与学科支撑（续）,1,）总体与空气动力学,:,总体综合设计技术（多目标优化，总师）,空气动力学（飞机）,水动力学（潜艇、鱼雷）,气动热高速导弹、航天飞机隔热）,湍流（复杂环境、风切变）,空天科技现状与趋势（续）,空天科技与学科支撑（续）,2,）结构与材料科学,超大跨度结构（桥梁、艇库）,膜结构（充气、移动）,复合材料（轻质、隔热、强度）,空天科技现状与趋势（续）,空天科技与学科支撑（续）,3,）能源与动力推进,能源介质（油、液态氢、太阳能）,动力推进（螺旋桨、喷气、电离子）,空天科技现状与趋势（续）,空天科技与学科支撑（续）,4,）信息与控制科学,通信与测控（放飞风筝的线）,导航与飞控（自主飞行的核心）,任务与载荷（飞行的目的）,数据与应用（数据处理与应用）,空天科技现状与趋势（续）,空天科技与学科支撑（续）,5,）环境控制与人机工效,飞行外部、内部环境需求,人机工效（飞机、宇宙飞船）,飞机驾驶、客舱操作乘坐方便性、舒适性,飞行员头盔显示系统（民用商品调查）,飞船操作舒适性、活动规律性、生理心理需求,第一部分,空天科技的起源与现状,我国空天科技发展定位,我国空天科技发展定位,我国空天科技发展定位,积极防御国防政策,战略武器,战术武器,海基、空基、天基,民用：大型飞机工程,军用：大型运输机,我国空天科技发展定位,积极防御国防政策,民用：卫星：通讯、气象、防灾减灾、载人航天、产业带动,军用：侦察、攻击武器、轨道服务与维修,寓军于民：空间碎片、深度撞击,我国空天科技发展定位（续）,我国空天科技发展定位,民用大飞机工程国家重大专项之一,我国空天科技发展定位（续）,我国空天科技发展定位,民用大飞机工程,曾经的大客“运十”,我国空天科技发展定位（续）,从,1970,年,8,月中央下达任务到,1985,年,2,月飞机停飞,运,10,飞机的研制前后历时,14,年半,国家总投资,5.377,亿元，其中研制费,3.34,亿元，,基本建设费,1.747,亿元,上海市提供流动资金,0.29,亿元,我国空天科技发展定位,民用大飞机工程,运十的总师,我国空天科技发展定位（续）,民机科学技术研究中心,2008,年,5,月,11,日，中国商用飞机公司成立,我国空天科技发展定位,国家重大专项,XX,对地观测系统,我国空天科技发展定位（续）,我国空天科技发展定位,国家重大专项,XX,对地观测系统,我国空天科技发展定位（续）,我国空天科技发展定位,国家重大专项,XX,对地观测系统,我国空天科技发展定位（续）,我国空天科技发展定位,国家重大专项,XX,对地观测系统,我国空天科技发展定位（续）,我国空天科技发展定位,国家重大专项,XX,对地观测系统,我国空天科技发展定位（续）,一种轻于空气,(LTA),的无人飞行器,飞行范围：,2,万米以上高空（定点悬停低速机动飞行）,长航时：无补给时间,3-6,个月,能源：太阳能为主，再生式燃料电池为辅,动力：高空螺旋桨或者新型电晕离子推进器,近空间飞艇的基本概念,我国空天科技发展定位（续）临近空间飞艇的军事和民用价值,(1),可以有效地弥补超高空区域（近空间区域）的空白,(2),提高空、天、地、海信息网络系统的抗摧毁和抗干扰能力,(3),可以作为卫星和高空无人机与预警飞机有力的增强和补充,(4),可作为近空间攻击武器平台,1,、军事价值,2,、民用价值,气象预报与高空大气与环境研究,交通管制、环境及灾害监测,通信与电视服务,我国空天科技发展定位（续）,计划发展的,3,万米高空飞艇载重可达,2t,，附带可装备精确制导武器，上可以攻击卫星，下可以攻击中低空飞行器甚至地面目标等,可作为近空间攻击武器平台,我国空天科技发展定位（续）,第一部分,空天科技的起源与现状,交通大学与空天科技航空航天报国，历史辉煌,敢为天下先：,1935,年：设立飞机组,1936,年：第一届毕业生,1942,年：成立航空系,第一届航空专业毕业生,航空航天报国，历史辉煌,敢为天下先：,歼八 总设计师 黄志千（,1937,届），,第一位军机总设计师,歼八,II,总设计师 顾诵芬（,1951,届）,歼七改总设计师 屠基达（,1951,届）,航空航天报国，历史辉煌,敢为天下先：,运十 总设计师 马凤山（,1952,届）,我国第一位民机总设计师,报效祖国，为国家输送优秀人才：,两院院士：,杜庆华（,1940,届）卞荫贵（,1942,届）,吴耀祖（,1946,届）庄逢甘（,1946,届）,顾诵芬（,1951届）屠基达（,1951,届）,“,两弹一星”功臣：,钱学森、吴自良,杨嘉墀、王希季,陈能宽、姚桐斌,航空报国，历史辉煌,薪火传承，饮水思源,60,年代（参与中国首枚火箭研制）：,王希季，交大动力系主任，任设计院总工程师,潘先觉，交大教师，任火箭设计主任工程师,何友声，交大教师，后任交大党委书记,王礼恒，朱荣昌等优秀毕业生参加了研制工作,70,年代,-80,年代（运十飞机）：,马凤山，,1970,年,7,月起，运十飞机研制技术总负责人，担任大型喷气客机方案组长、,640,所总设计师、所长等职,1981,年,5,月，三机部、上海市邀请范绪箕,(,上海交通大学校长,),等,55,名专家对运十飞机进行实地考察评审,80,年代,-,至今：（航空航天代表性工作,）,1952,届校友，安继光与交大力学系何友声、严镇、江可忠、严明、周文伯等教授开展计算空气动力学研究,参与,320,厂“变后掠翼飞机非定常空气动力学研究”,参与航天三院“导弹发射过程动力学研究”,提出“导弹出入水研究”,范绪箕领导,1011,研究室：,国内最早的“飞机风挡鸟撞软体冲击问题”,国内最早的“热结构与热应力研究”,薪火传承，饮水思源,1996,年,，交大航空校友呼吁,交大恢复航空航天专业,2002,年,11,月,18,日,，,上海交大恢复航空航天工程系,厚积薄发，再续航空报国梦,2005,年,1,月,15,日,国家发改委、教育部、上海市投资建设“空天科学技术研究院”,2008,年,9,月,28,日,成立航空航天学院,厚积薄发，再续航空报国梦,2005,年,12,月,，与中国一航,签订全面合作协议,2006,年,4,月,，与中国一航成立,2,个联合研究中心,2010,年,11,月,30,日,，成立航天八院,上海交大联合实验室,课后作业：,在你心目中，通过这门课想学到点什么？,思考题：现代固定翼飞机是模仿鸟类飞行吗,