航空、航天技术发展2.ppt

航空、航天技术的发展（2）
今天不可能的事明天将变为可能。
康·埃·齐奥尔可夫斯基
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武际可:科技史选讲之七（2）
4 航空与航天力学的发展
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武际可:科技史选讲之七（2）
4．1 总的概述
历史告诉我们，对于航空来讲，空气动力学的实验与理论发展大体上总是超前于飞行的实践的。飞机飞行需要解决的空气动力学主要有三方面的问题：
早期的飞行关键是解决能不能飞起来的问题，即主要是研究当物体运动是升力的大小问题。对于气球与飞艇来说，事情比较简单，因为它们只与流体静力学有关，它的理论基础是浮力原理，在阿基米德时代就已经建立。
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对于比同体积空气为重的飞行物来说，事情就比较复杂了，因为从牛顿开始，人们在研究空气对机翼的作用时，把空气看为由微粒组成的，在物体运动时，利用动量定律，得到的是升力与机翼迎风角的正弦的平方成正比。按照这个规律，当迎风角小时，升力太小，而当迎风角大时，阻力又太大，所以靠动力飞行是没有希望的，所以著名的空气动力学家冯·卡门说：“牛顿耽误了飞行的发展。”牛顿这方面的错误，由英国人凯利、美国人兰利的实验研究以及后来俄国茹可夫斯基、英国人兰彻斯特、德国人库塔等人的理论研究给以纠正。这才有后来莱特兄弟的飞行成功。
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当飞机飞起来之后，遇到的是什么问题呢？是同提高速度、改善可操纵性、增加安全性有关的问题。而所有这些问题都是崭新的力学课题。
为了提高速度，必须进行两方面的研究。一方面是对飞机阻力的精确研究；另一方面是为了改进发动机、特别是为了研究与改善喷气发动机所急需的关于内流的研究。
为了改善可操纵性，产生了飞行动力学的研究方向。还有一系列有关航空仪表的研究，如惯性导航的研究、自动驾驶仪的研究等。
而为了增加安全性，航空结构分析发展成为专门的研究方向。
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对于火箭的飞行与航天事业来说，它同航空遇到的问题大体上相同，所不同的是飞机靠空气动力飞行，而火箭大部分是在空气稀薄的空间飞行，它的推进主要得借助于喷气推进，其理论根据是力学中的动量守恒原理。但是火箭也有在空气中飞行的阶段，也需要讨论空气动力对它的飞行的影响。至于结构强度问题、自动控制问题、发动机内的燃烧问题等它同飞机遇到的问题一样，有时还更尖锐、更具有挑战性。
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4．2 空气动力研究中心与若干著名学者的研究工作
流体力学与航空有关的较早研究结果是丹尼尔·伯努利（Daniel Bernaulli,1700－1782）1738年给出的现今称为伯努利定理。
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丹尼尔·伯努利Daniel Bernaulli1700－1782
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