航空航天科技知識
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空間科學(xué)以航天技術(shù)為基礎(chǔ),研究發(fā)生在自地空向、行星際空間及至整個宇宙空間的物理、天文、化學(xué)及生命等自然現(xiàn)象及其規(guī)律的科學(xué)。以下是學(xué)習(xí)啦小編精心整理的關(guān)于航空航天科技知識的相關(guān)文章,希望對你有幫助!!!
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萊特兄弟的第一架飛機試飛成功
1903年12月17日,萊特兄弟制造的第一架飛機“飛行者1號”在美國北卡萊納州試飛成功。
他們成功地駕駛著他們自己設(shè)計制造的重于空氣的飛行器進(jìn)行了飛行。對此,人們持懷疑態(tài)度。這年年初頗受敬重的美國科學(xué)家西蒙紐康發(fā)表看法,證明靠機動力量進(jìn)行飛行是不可能的。7年前,德國著名的航空界先驅(qū)奧托-利林塔爾駕駛自己制造的飛行器墜毀身亡。然而,萊特兄弟二人說,他們這天在北卡羅來納州基蒂霍克海灘上空飛行了4次,最長的一次持續(xù)約一分鐘,飛行距離850英尺,另有5人在場目睹了他們的飛行。
萊特兄弟說,他們在代頓的自行車修理廠里解決了阻礙重于空氣的飛行器進(jìn)行飛行的難題。他們說,他們的一項重要發(fā)明是運用可動的翼梢來控制飛機,這是別人從未解決過的問題。他們還制造出25馬力輕型引擎,這種引擎比從前任何一種都輕,但提供的動力比以前大。兩兄弟接著在風(fēng)洞里試驗了他們自己設(shè)計制造的一系列比例模型。他們說,這項工作花費了7年多時間,耗資1000多美元。他們說,不管怎樣,只有獲得專利權(quán)之后,他們才能發(fā)表他們飛行器的詳細(xì)說明。
奧佛·萊特和韋伯·萊特兩兄弟本來經(jīng)營自行車,對機械制造技術(shù)十分在行,是當(dāng)時眾多的飛行愛好者之一。他們從1896年開始研究飛行,并立志制造出一架用引擎驅(qū)動的飛機來。與其他飛行設(shè)計愛好者不同,他們很重視理論,并閱讀了空氣動力學(xué)方面的有關(guān)文獻(xiàn),為了讀李塔爾的著作,他們還頑強地學(xué)會了德文。
經(jīng)過數(shù)年的反復(fù)摸索,萊特兄弟終于制造了第一架飛機“飛行者1號”。
1903年12月17日上午30分,奧佛駕駛該機在北卡羅萊納州的基蒂霍克海灘成功地進(jìn)行了一次動力飛行,飛行距離為36米,在空中逗留了12秒;隨后,又由哥哥韋伯做了一次飛行,結(jié)果在59秒內(nèi)飛行了3200米,第一架飛機就這樣誕生了。
萊特兄弟繼續(xù)對飛機進(jìn)行改進(jìn),于1904年和1905年分別造出了“飛行者2號”和“飛行者3號”,1905年10月5日韋伯駕駛的飛行者3號持續(xù)飛行了38分鐘,航程達(dá)39公里。也就是說,“飛行者3號”實際上已經(jīng)具有了實用效能。
萊特兄弟確信一個飛行器的時代已經(jīng)來臨。之后的幾年,他們一面改進(jìn)飛機性能,一面在世界各國做飛行表演,向人們顯示人類飛行之夢已經(jīng)成真。
航空小知識:直升機場為什么也需要跑道?
很多飛行愛好者在購買直升機的同時也在建設(shè)自己的基地機場。他們在計劃的時候常常提到一個問題:既然直升機能夠垂直起降,而且很多時候還在荒郊野地里降落和起飛,那為什么有些專為直升機建設(shè)的機場還帶有跑道?那么直升機場是否需要跑道呢?
答案是:很多直升機場確實有跑道,那是因為直升機起飛降落或執(zhí)行飛行任務(wù)時,在某些情況下確實是需要跑道的。
1、直升機在機場起降需要安全余度
直升機在機場近進(jìn)飛行時若遇到問題,是可以通過自旋降落進(jìn)行安全迫降的,前提是要有一定的高度和相對空氣的速度“指示空速”。起飛的時候也一樣,為了讓直升機擁有最大限度的安全余度,起飛時要保持離地一米,逐步加速,有了60-70節(jié)空速時,再抬頭爬升起飛。
2、直升機在機場起飛時功率不足
輪式直升機在裝載過多時,或者起飛機場海拔很高時,如果功率差一點不足以保持懸停時,可以使用跑道,進(jìn)行滑跑起飛。因為直升機懸停所需要的功率,是要大過平飛時所需要的功率的。
3、直升機在降落時功率不足
直升機降落時若功率不足以支持最后的懸停接地,就需要使用“低近進(jìn)”,讓直升機在空中就對準(zhǔn)跑道,在接地后,繼續(xù)在跑道“滑行”一段距離。
4、直升機執(zhí)行訓(xùn)練任務(wù)
開展直升機培訓(xùn)飛行時,為了讓學(xué)員規(guī)范操作,習(xí)得標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的飛行技能,養(yǎng)成安全余度最大的飛行習(xí)慣,需要在有跑道的機場進(jìn)行,另外跑道也能夠為自旋降落等訓(xùn)練科目,提供所需空間,保障飛行安全。
如何降低直升機噪聲的影響?
雖然對于直升機使用者來說,聽到直升機旋翼旋轉(zhuǎn)的聲音,表明直升機正處于安全的飛行狀態(tài),可能它正在拯救生命,或是在商業(yè)運營之中,但對于普通民眾而言,這種聲音只是一種非常不受歡迎的噪聲。
直升機有規(guī)律的敲擊或搏動噪聲令人反感,渦軸直升機的噪聲則主要來自于旋翼和尾槳系統(tǒng)。
直升機噪聲及其特征
由直升機旋翼的空氣動力槳葉拍擊空氣產(chǎn)生的噪聲是很難消除的。槳葉拍擊空氣噪聲(BVI),主要發(fā)生于直升機下降期間,旋翼槳葉與葉尖渦流的互相作用,產(chǎn)生了一個復(fù)雜的非定常的壓力場,并以高脈沖的噪聲在旋翼下向下傳播。而高速脈沖噪聲(HSI)是由旋翼前行槳葉上的跨聲速氣流的激波產(chǎn)生,首先從槳葉的葉尖附近開始,并向直升機的前方傳播。直升機尾槳噪聲相對于旋翼的噪聲頻率更高,而且又恰好處于人耳聽覺中最敏感頻譜段,所以更是令人討厭。
在直升機噪聲的特征中,響度是一個很重要的因素。用直升機產(chǎn)生噪聲的有效感知水平來測量,即有效感知噪聲分貝(EPNdB)。這種測量和標(biāo)識方法可突出人耳所能聽到的正常噪聲,而忽略了人耳不可感知的噪聲。例如,按FAR36部附錄H的測試方法,貝爾412HP直升機在低空飛行時的可感噪聲達(dá)到93.4dB,這與波音777-200客機起飛時的噪聲相當(dāng)。
而美國規(guī)劃協(xié)會(APS)認(rèn)為,在考慮噪聲強度的同時必須考慮頻率。直升機噪聲頻譜分析表明,直升機大部分是低頻噪聲,它比高頻噪聲更易被人耳所接受,而且更容易產(chǎn)生語音干擾,而語音干擾是對噪聲進(jìn)行主動管理的參考因素之一。
凱斯·海伍德是英國皇家航空學(xué)會的科研主管,他受倫敦當(dāng)局委托,為直升機噪聲問題提供專家意見。海伍德表示,在確定公眾對直升機活動的接受程度時,一些噪聲的非聲學(xué)特征,如噪聲的頻率和實際飛行運營的目的,將比實際的噪聲更加重要。直升機在靠近居民區(qū)的活動比靠近商業(yè)區(qū)或工業(yè)園區(qū)的活動會引起更多的噪聲問題。海伍德還認(rèn)為,現(xiàn)在的環(huán)境噪聲水平會影響到人的感覺,更安靜的環(huán)境會凸顯人們對直升機的空中噪聲的反應(yīng),特別是從空中傳來的噪聲。這對于規(guī)劃直升機機場和直升機到達(dá)和起飛的飛行路線是很重要的。
直升機的夜間飛行是城市環(huán)境要面臨的另一特定問題。在夜間,地面交通遠(yuǎn)不如白天那么繁忙,沒有了白天道路交通噪聲的“掩護(hù)”,直升機的噪聲會更加明顯,也更加令人討厭。另外,環(huán)境溫度的下降也使噪聲更多地傳到地面,而且環(huán)境溫度的下降在深夜和清晨前的幾個小時最明顯,所以這段時間直升機噪聲對人影響也最嚴(yán)重。
雖然限制直升機在夜間的飛行可以顯著降低對噪聲的投訴,但一般公眾很難區(qū)分正在飛行的直升機是商用直升機、警用直升機、醫(yī)療救護(hù)直升機還是軍用直升機,特別是在夜間,因此商用直升機的運營商也經(jīng)常抱怨公眾所投訴的直升機噪聲并不是他們造成的。
如何降低直升機噪聲的影響
美國聯(lián)邦航空局(FAA)于2013年5月建議提高直升機的飛行高度,并改變直升機在經(jīng)過城鎮(zhèn)附近時的飛行路線,以減輕噪聲影響。另外,F(xiàn)AA正在和當(dāng)?shù)卣黄鹪囼炓恍┯晒娊ㄗh的,在太平洋海岸高速公路和克倫肖(Crenshaw)公路上空的飛行路線,以使直升機噪聲“淹沒”在路面交通的噪聲當(dāng)中。芝加哥直升機快車公司也提出了類似的策略,沿著高速公路和鐵路,設(shè)計直升機旅游觀光路線,同時將直升機的飛行高度設(shè)在600m以上,以進(jìn)一步降低噪聲的影響。
FAA于2004年發(fā)布了一個“非軍用直升機的城市噪聲研究”報告,引用了大量研究,結(jié)論是可以用提高飛行高度的方式降低噪聲對地面的影響。這是一個由飛行員管理的政策,并借用倫敦直升機機場的經(jīng)驗,政策要求直升機的飛行高度要在300m以上,并要在河道上飛行。
根據(jù)美國直升機協(xié)會(HAI)“友好飛行指南”公布的數(shù)據(jù),當(dāng)直升機飛行高度或直線距離增加一倍時,噪聲會減少6~7dB.為了滿足直升機在飛越噪聲敏感區(qū)域時的實際噪聲不高于65dB的標(biāo)準(zhǔn),要求輕型/小型直升機的飛行高度應(yīng)該不低于300m,而中型直升機則不低于600m.在一個安靜的臥室中噪聲應(yīng)在40dB以下,在嘈雜的辦公室中的噪聲應(yīng)在約60dB,如果噪聲高于65dB則會對語言交流產(chǎn)生較大影響。
盡管提高直升機的飛行高度可以明顯地降低地面噪聲,但這也帶來了飛行安全的問題。例如,在洛杉磯盆地地區(qū)共有138個直升機場,如果要求在那里飛行的直升機都提高飛行高度,就不免會在已經(jīng)很繁忙的空域與固定翼飛機的航線產(chǎn)生沖突。
公眾對直升機噪聲的態(tài)度
公眾對于不同用途的直升機噪聲的反應(yīng)也是不同的。根據(jù)FAA對城市中非軍事直升機噪聲的研究,對那些提供公眾服務(wù)(如執(zhí)法、醫(yī)療和消防)的直升機的噪聲,比那些載著游客或企業(yè)高管的直升機的噪聲更易得到公眾的諒解。前者被認(rèn)為是在搶時間而且是為了公共服務(wù)而產(chǎn)生的可以被原諒的噪聲;相比之下,對于那些載著華爾街精英在海灘上游玩,或載著電視臺記者拍攝新聞視頻的直升機所產(chǎn)生的噪聲,當(dāng)?shù)鼐用耠y以接受。
特別是當(dāng)媒體對于交通事故、火災(zāi)和警察追捕事件采用直升機進(jìn)行電子新聞采集(ENG)已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)模式時,新聞直升機確實也成為噪聲來源的一部分。
對于這個情況,F(xiàn)AA在2013年的洛杉磯地區(qū)直升機使用報告中建議,新聞直升機應(yīng)該主動采取一些減少噪聲影響的措施,包括限制直升機懸停時間、增加懸停直升機距地面的距離、提高飛行高度,合并視頻覆蓋范圍等。直升機專業(yè)飛行員協(xié)會(PHPA)則敦促加州南部的廣播和電視新聞協(xié)會考慮集中報道資源,減少直升機出動的架次。采用了這些措施后,已經(jīng)減少公眾對直升機噪聲的抱怨。另外,使用性能更好的攝影/攝像設(shè)備,使其在較遠(yuǎn)距離上也可以獲得良好的圖像,從而使新聞直升機不必?fù)頂D到新聞現(xiàn)場的附近。
還有其他潛在的噪聲緩解策略。直升機旋翼在進(jìn)行機動飛行時會增加脈沖噪聲,因此飛行員應(yīng)該避免直升機進(jìn)行突然機動,也要避免直升機的快速上升或下降,尤其在使用頻率較高的地區(qū),如直升機機場。在HAI的“友好飛行指南”報告中,較為詳盡的討論了直升機機動飛行所引起的附加噪聲問題。
直升機在地面主干道上空飛行,可以避免影響到居民區(qū),而且這種做法還能為飛行員提供導(dǎo)航信息。畢竟在人口密集的城市環(huán)境中,主要的交通道路對于按目視飛行規(guī)則(VFR)飛行的飛行員來說是更容易辨認(rèn)地面特征。而在洛杉磯盆地內(nèi),允許直升機在較低高度沿高速公路飛行,這些航線密布于加州南部復(fù)雜的空域中。
當(dāng)然這種方法也有限制。例如好萊塢露天劇場離好萊塢的高速公路只有260m,而且每年要在這里舉辦數(shù)以百計的音樂活動。因此洛杉磯的FAA分部經(jīng)研究后最終建議,在表演季劃定一個禁飛區(qū)。顯然,在制訂直升機避免噪聲敏感區(qū)的最佳飛行航線規(guī)劃時,須對每個特定區(qū)域,包括空中交通管理指定的航線,進(jìn)行全面評估。
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