被閱讀3528次,日期:2017-07-05 15:41:21
飛機(jī)的制造歷史，從模仿鳥(niǎo)類(lèi)的翅膀，到依靠滑翔，然后靠人為操縱。進(jìn)入現(xiàn)代，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，完成了在允許的條件下，把駕駛員解放出來(lái)，由設(shè)定好的程序自動(dòng)駕駛。這是科學(xué)的進(jìn)步，也是飛機(jī)改革中重要的里程碑。
飛機(jī)為什么可以自動(dòng)駕駛
為了使飛行員不會(huì)過(guò)于疲勞，現(xiàn)代飛機(jī)都裝有自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，由機(jī)載計(jì)算機(jī)控制飛機(jī)自動(dòng)飛行。人們?cè)缭趲资昵埃桶l(fā)明了自動(dòng)駕駛儀。那時(shí)的自動(dòng)駕駛儀簡(jiǎn)單，由高度表、陀螺儀、加速度計(jì)、簡(jiǎn)單的電路和檢測(cè)飛機(jī)狀態(tài)信息的設(shè)備構(gòu)成。由于其精度較差，校正飛機(jī)的飛行狀態(tài)經(jīng)常需要飛行員去做?，F(xiàn)代的設(shè)備精密復(fù)雜，飛機(jī)自動(dòng)控制飛機(jī)準(zhǔn)確飛行，只要有一點(diǎn)狀態(tài)的改變就可以察覺(jué)出來(lái)。主要是利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生精確的信號(hào)，飛機(jī)航線(xiàn)無(wú)需飛行員人工干預(yù)，校正由衛(wèi)星定位系統(tǒng)完成。由于計(jì)算機(jī)在有些情況下，應(yīng)變能力不如人類(lèi)，還需要采用人工操作。
現(xiàn)在的技術(shù)雖然可以使飛機(jī)自動(dòng)完成降落，在沒(méi)有任何特殊情況下才有保證。為了保證飛行安全，在飛機(jī)降落時(shí)，不采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，由飛行員來(lái)操縱降落。
為了適應(yīng)超聲速飛行，飛機(jī)進(jìn)行了怎樣的“變身”
飛機(jī)在飛行中與空氣作用，會(huì)導(dǎo)致空氣的振動(dòng)?？諝庹駝?dòng)傳播的速度就是聲速，就像水中的漣漪一樣，一圈圈傳播開(kāi)去。當(dāng)飛機(jī)的聲速和速度一樣快時(shí)，前一圈空氣振動(dòng)“漣漪”還來(lái)不及傳遞開(kāi)，就被后一圈“漣漪”追上，疊加就會(huì)產(chǎn)生“激波”的劇烈振動(dòng)。激波會(huì)使飛機(jī)抖動(dòng)、失控，在產(chǎn)生巨大飛行阻力時(shí)，甚至空中解體。
一些速度較快的活塞式戰(zhàn)斗機(jī)在第二次世界大戰(zhàn)后期，加速俯沖速度達(dá)到約0.9倍聲速時(shí)，就容易發(fā)生這樣的情況，有的機(jī)毀人亡。當(dāng)時(shí)的飛機(jī)以突破聲速，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為“音障”，飛機(jī)在接近聲速時(shí)，難以逾越，就像撞到墻一樣。
人們發(fā)現(xiàn)：飛行的速度并不是機(jī)翼上出現(xiàn)激波時(shí)的氣流速度，而是機(jī)翼前緣垂直方向上的氣流速度。如果采用后掠翼，垂直機(jī)翼前緣的氣流速度分量會(huì)低于飛行速度。與平直機(jī)翼飛機(jī)相比，在更高的速度下才會(huì)出現(xiàn)激波，從而推遲了激波的產(chǎn)生。
聲速突破后，想再提高飛行速度，碰到另一個(gè)障礙，即“熱障”。飛機(jī)飛行速度超過(guò)2.2倍聲速，由于空氣在機(jī)翼、機(jī)身的前緣，被劇烈壓縮導(dǎo)致強(qiáng)烈的氣動(dòng)加熱，產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百攝氏度的高溫，對(duì)機(jī)體材料產(chǎn)生很大的影響。飛機(jī)一般都是用鋁合金做蒙皮，鋁合金的強(qiáng)度尚可維持，小于2.2倍的聲速，達(dá)到3倍聲速后，鋁合金就不能滿(mǎn)足要求了。
飛機(jī)要采用其他的耐高溫材料，可按熱障速度飛行的。 如采用鈦合金作為結(jié)構(gòu)材料，美國(guó)的311-71“黑鳥(niǎo)”；采用不銹鋼的蘇聯(lián)的米格-25。普通噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率已不能滿(mǎn)足要求，飛行速度超過(guò)3倍聲速時(shí)，需要采用其他的發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，飛行速度達(dá)到3倍聲速時(shí)的“黑鳥(niǎo)”，以保證高速飛行時(shí)的效率，發(fā)動(dòng)機(jī)就通過(guò)某種機(jī)構(gòu)變化使其變成沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
飛機(jī)的“心臟”為什么說(shuō)是發(fā)動(dòng)機(jī)
鳥(niǎo)類(lèi)靠翅膀飛行，產(chǎn)生向前的推力和向上的升力是扇動(dòng)翅膀。人類(lèi)的早期就模仿鳥(niǎo)類(lèi)制造撲翼機(jī)飛行實(shí)踐，希望用鳥(niǎo)類(lèi)的辦法飛上天空，類(lèi)似的嘗試都以失敗了告終。
后來(lái)，人們改變了思路，不再使用同一個(gè)部件，把產(chǎn)生向前推力和向上升力的部件與動(dòng)作分開(kāi)，用一種動(dòng)作煽動(dòng)“翅膀”同時(shí)完成兩個(gè)任務(wù)。這個(gè)思路采用的結(jié)果，推動(dòng)空氣或利用噴氣的反作用力利用螺旋槳來(lái)產(chǎn)生向前的推力，使飛機(jī)產(chǎn)生速度。這是個(gè)很聰明的辦法，由此產(chǎn)生的氣流流過(guò)機(jī)翼形成壓力差，產(chǎn)生向上的升力。飛機(jī)飛行時(shí)所需要的動(dòng)力大大降低了。
如果人類(lèi)靠自己的力量飛上天空，用鴿子一樣的方式，有科學(xué)家計(jì)算過(guò)，我們要有一米厚的胸肌。人如果靠人力驅(qū)動(dòng)一個(gè)螺旋槳來(lái)提供推力，坐在固定機(jī)翼的飛行器中，那么這樣的人力飛機(jī)，已經(jīng)可以飛行超過(guò)1000千米。通過(guò)把升力和推力的產(chǎn)生機(jī)制分開(kāi)的方式，飛行的效率大大提高了。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在一定的速度范圍內(nèi)，速度越快，動(dòng)力越強(qiáng)勁，升力也就越大。所以說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)不僅是產(chǎn)生升力的源泉，也為飛機(jī)提供了速度。發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)飛行性能的好壞有著直接的關(guān)系，飛機(jī)具有優(yōu)良的性能，只有優(yōu)秀的發(fā)動(dòng)機(jī)才能使它實(shí)現(xiàn)。這就如人類(lèi)的心臟，人體的好壞全靠心臟支撐，所以發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”就成為人類(lèi)最?lèi)?ài)的表達(dá)方式。
（本文來(lái)源：中國(guó)科普網(wǎng)）