[转帖]刘大响院士有关我国轴对称矢量喷管的话

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2021/08/05 16:36:13
<P>http://http://www.cctv.com/program/bjjt/20031215/101718.shtml</P>
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<B>12月15日 《飞翔的动力》 刘大响</B></P>央视国际 2003年12月15日 17:39</P>


<P>  <B>主讲人简介:</B> </P>
<P>  刘大响,中国工程院院士,北京航空航天大学教授,第十届全国人大委员,中国航空工业第二集团科学技术委员会副主任,曾获国家科技进步特等奖。 </P>
<P>  <B>内容简介:</B> </P>
<P>  飞向天空是人类亘古以来的梦想,从古到今最经久不衰的话题。几乎世界上每一个民族都流传着各自飞天的神话和传说,寄托着人类共同的美好愿望。 </P>
<P>  那么人类怎么能够飞上天空呢?经过长期的探索和不懈的追求,终于发现实现飞上天有三种基本的途径:第一个叫做基于阿基米德浮力的原理。就是轻于空气的飞行,包括热气球、包括氢气、氦气球,包括飞艇。第二种是基于直接有升力的飞行。像火箭、垂直起落的飞机。另外一个就是基于柏努利定律,以速度换取升力的飞行。这就需要动力,如固定翼飞机、直升机、旋翼机都包括在内。 </P>
<P>  飞上天空需要强劲的动力,活塞式发动机使飞机终于飞上了天空,然后喷气发动机使飞机飞行的速度更快、距离更远。将来还有超微型发动机,飞机做出来像一个手掌那么大。甚至我们有纳米发动机,做出来之后,就有可能装这个发动机的飞行器也像蚊子那么大小。过去的《西游记》,孙猴子钻到铁扇公主的肚皮里面去了。将来有可能我们用那种小飞机从你的鼻子里飞下去,完了到你身体去巡视一周,检查你有什么毛病。这是将来技术的发展,21世纪我相信这一点可以实现。再一个就是新能源。我们地球上的石油资源总是要用完的,现在人类又开始在探索,如果用完了怎么办?另外还有一个环境污染问题,现在大家正在探索无辐射无污染的能源。 </P>
<P>  我的结束语:纵观航空发展的历史,可以毫不夸张地说,发动机在飞机的发展中起着关键性的作用。发动机是飞机的心脏,是推动飞机快速发展的原动力。过去一百年航空动力技术已经取得了巨大的成就,极大推动了航空技术的发展,并推动了人类文明的进步。未来的一百多年,随着新的理论、方法持续发展和应用,21世纪的航空动力技术必将加速发展,取得更加辉煌的成就。希望在未来的一百年中,中国能够对世界的航空动力技术的发展做出更大的贡献。我也希望在座的朋友们,能够在这方面有新的发明创造,谢谢各位! </P>
<P>  <B>《飞翔的动力》 (全文)</B> </P>
<P>  飞向天空是人类亘古以来的梦想,从古到今最经久不衰的话题。几乎世界上每一个民族都流传着各自飞天的神话和传说,寄托着人类共同的美好愿望。 </P>
<P>  这就是西方的小天使,长着肉的翅膀,非常可爱。这是嫦娥奔月,中国的民间神话。这是舜由于受到继母的虐待,要把他烧死,他就拿了两个“斗笠”从那儿跳下来,最后逃生了,这就是我们现在降落伞的雏形。这就是姜子牙手下的一个大将叫雷震子,他长了两个翅膀,可以从这个城堡飞到另外一个城堡去打仗,这都是我们历来的美好的神话。 </P>
<P>  早在两千多年前的楚汉时期,我国的先民就发明了风筝,这是世界上目前公认最早的重于空气的飞行器。一千多年以前的五代时期就发明了“松脂灯”。后来又叫“孔明灯”,是用于信号联络,是世界上最早的、最原始的热气球,也是现代热气球的鼻祖。 </P>
<P>  五百多年前的文艺复兴时期,被后人公认为世界科学家的创始人之一的著名画家达芬奇,他通过长期的观察和研究鸟类的飞行,初步尝试了一些飞行的基本原理,并设计和制作了很多“扑翼机”来尝试飞行,但是由于动力的不足而告失败。他制作的“扑翼机”让他的马车夫去试飞,结果飞上去了。最后人摔下来,摔断了一条腿,说明靠人力来飞行是不可能的。 </P>
<P>  由于没有后续的动力,一次次人类飞行失败之后,飞行便转向轻于空气的航空器:气球、飞艇、无动力的滑翔机。我们可以看看这个画面,你看它用动力,用人来飞行。 </P>
<P>  那么人类怎么能够飞上天空呢?经过长期的探索和不懈的追求,终于发现实现飞上天有三种基本的途径:第一个叫做基于阿基米德浮力的原理。就是轻于空气的飞行,包括热气球、包括氢气、氦气球,包括飞艇。第二种是基于直接有升力的飞行。像火箭、垂直起落的飞机。另外一个就是基于柏努利定律,以速度换取升力的飞行。这就需要动力,如固定翼飞机、直升机、旋翼机都包括在内。 </P>
<P>  下面我们看一看利用阿基米德原理的飞行。1783年9月19日法国人蒙格尔菲兄弟受中国孔明灯的启发,研制成世界上第一个热气球。他们将一只羊、一只公鸡升到了520米的高空。这里有一个故事,就是谁来第一次上天?当时有些人提议,就是搞两个死囚犯,反正他已经判了死刑了,说摔下来摔死也没关系。但是很多科学家反对,说这么大的荣誉怎么能够给两个死囚犯呢?他们给国王上书。路易十六当时就决定,不能用死囚犯上去。最后两个勇敢的科学家爬到上面,就站在这个回廊上面,所以最后是两个年轻的科学家第一次飞上了天空。直到今天热气球仍然广泛应用于运动、娱乐和探险。到1999年由英国人琼斯和瑞典探险家皮卡尔驾驶的“布雷特林”号热气球共同完成了热气球的环球飞行。1852年法国人吉法尔发明了世界上第一个可以半操纵的气球,叫飞艇。它装了一个三马力的蒸汽机,这个大家可以看一下演示。这个蒸汽机装在这儿,人在这儿操纵。1900德国人齐白林制造了世界上第一个实用飞艇叫“齐白林”号,从1910年到1914年四年当中“齐白林”飞艇共飞行了274万公里,它运送了三万五千人而没有一个人伤亡。1929年最豪华的“齐白林伯爵”号飞艇用21天5小时完成了环球飞行。二十世纪二三十年代飞艇当时成为最方便、最快捷、最舒适的交通工具,盛极一时。这是当时飞艇的飞行情况。但是到1937年当时齐白林的学生设计一个世界上最先进、最豪华的巨型飞艇叫“兴登堡”号,在美国着火销毁,从此德国政府就宣布,以后不允许飞艇飞行,飞艇这个时代就暂告结束。飞艇发明到发展一直到没落,只有85年的历史,被认为是最短命的交通工具。现在美国、俄罗斯、英国、法国都在研究飞艇,就是准备用飞艇飞到二十公里到三十公里,作为一个空间信息的终极平台,这个现在大家可能看了这个报道。说明飞艇又重新迎来了新的发展机遇。 </P>
<P>  途径之二就是我们直接给飞机提供升力,最主要就是火箭,大家都知道四大发明,其中一个就是火箭。鼻祖就是中国古代的起花,这就是起花,发明于八百多年前的宋代。在四百多年前的明代,就已经被广泛应用于军事领域。各类导弹普遍是采用火箭发动机来作为动力。 </P>
<P>  第三种途径就是我们现在的飞机了,那就是主要的原理就是利用柏努利定理,以速度换取升力。像这样的机翼,气流流过的时候上面的速度快,它压力就低。下面的速度慢,压强就高。这样就产生一个压差,这样就产生一个升力。所以产生升力的一个必要条件,就是飞行器与大气要有相对速度,要给它提供升力。当然也可以依靠重力飞行,而重力飞行主要是滑翔机了,那不可能持续飞行。我们可以看看滑翔机的情况,它滑一段就掉下来了。因为有重力,它没有动力飞行的话,它就只好飞一段时间就下来了。 </P>
<P>  第一个重于空气的无动力的载人飞行器是由德国人李林塔尔于1881年制造的,依靠重力产生的速度。1903年12月17日,这是我们一个永远应该值得纪念的日子,莱特兄弟在技师泰勒的帮助下,自己动手设计制造了活塞式汽油发动机。功率是12马力,重量是47公斤,这为人类首次有动力、稳定、可操纵的持续飞行提供了发动机,从此开创了人类飞行的新纪元。我们所纪念的一百周年也是从这一天开始。这是当年莱特兄弟试飞的很珍贵的情况。这就是当年第一架装活塞发动机的飞机。 </P>
<P>  莱特兄弟的飞行,虽然是飞了26秒,短短的两百多米,但是开创了我们人类飞行的新纪元。下面我讲第二个飞机的心脏就是发动机,就是刚才讲了你要飞起来必须要有动力。这个方面我们可以看出来,作为飞机的心脏,发动机在航空技术的发展过程中起着关键性的作用。由于动力的缺乏,没有办法托起飞机自由飞行的梦想。我们知道十八世纪中叶,也就是1763年瓦特发明了蒸汽机,推动了工业革命的发展。但是由于蒸汽机太重,它没有办法装到飞机上,所以一百四十年以后莱特兄弟才把飞机飞上天。1810年英国科学家凯利发现了飞行原理,这飞行原理是很简单,它就是一句话:所谓的动力飞行,就是你给一个平板,一个动力、一个推动力,它就可以支撑一定的重量。我们现在的飞机原理就是这么一句话,就是你给它动力,一个平板就可以飞起来。 </P>
<P>  内燃机是1883年发明,但是这些内燃机仍然非常重,莱特兄弟经过了改进,1903年装到第一架“飞行者1号”上,最后飞上了天空,这是一个伟大的创举。这里面我们也可以看到,在过去一百年中,我们动力可以划分为两个时期,第一个就是活塞式发动机,大概是二十世纪上半叶,基本上是活塞式发动机的时代,而到二十世纪下半叶是喷气时代。两个时代是这么来划分,以动力来划分的。动力的发展使飞机飞得更快,比如活塞式发动机,它最大只能达到0.7倍英速,它的飞行速度是每小时800多公里,而海平面标准大气压声速是1224公里,涡喷发动机可以达到300声速。从高度来看,活塞式发动机大概最高可以飞到10万米,而航空发动机可以飞到30公里。航空发动机发展到今天,飞机为了飞得更快、更高、更远,它促使航天发动机向重量更轻、功率最大、使用更经济的目标迈进,不断地突破创新,发展出各类航天发动机,推动着飞机性能迅速地向前发展。 </P>
<P>  发动机主要有两大类,一个是活塞式发动机。大家可以看到,现在汽车上基本上用的这种,这已经把活塞发动机发展得非常完整了。另外一个叫空气喷气发动机。下面我说一下活塞式发动机主宰了二十世纪上半叶,功不可没。 </P>
<P>  我们再看看三次技术战争中,空中力量所起的作用。1991海湾战争,以美国为主的多国部队出动了1098架飞机,载弹量是23万吨。出动的次数是6万8千多次,空袭了38天。地面战斗四天,最后他只死了148个人,所以空中力量就可以把你打跨。这是1991年的事情。1999年呢,科索沃战争中美国空中的战斗机是555架。投弹2万3千多枚,空袭了48天。地面一天都没打,一个人员都没伤亡,就把这场战争打赢了。2003年伊拉克战争刚刚结束,美英联军出动了930架战斗机,870架支援任务飞机,投弹是2万9千多枚,空袭30天,地面战斗是30天,美英方加起来是死亡了115人,小小的代价就获取战斗的胜利,所以从海湾战争来看,目前装备先进发动机的空中装备,依然是现在空战中的优势力量。 </P>
<P>  下面我重点讲一下第四代发动机,第四代发动机与第三代发动机相比,它具有很多先进的、特殊的性能。主要是推力矢量、隐身性能、超声速巡航能力,它装备的第四代发动机的第四代战斗机,它的作战性能全面超过了现役的第三代战斗机。据报道美国通过计算机的演示,第四代战斗机F22与第三代战斗机F15相比,它的综合作战效能提高了10倍,那就是一架F22可以与10架F15来对抗。 </P>
<P>  第四代发动机及其配装的第四代战斗机正在研制,即将投入服役。预计第四代战斗机的发动机将成为21世纪上半叶的主力战斗机的动力。我们看看第四代战斗机的特殊性能:一个它装了矢量喷管。我们看看矢量喷管它是怎样工作的?这是一个二元喷管,就是发动机喷管可以一面加力,一面可以上下摆动,这样来控制飞机的飞行。这是F119采用的二元矢量喷管。我们再看看一个三元的,就是轴对称的矢量喷管。这个喷管我可以告诉大家,我们中国人已经研制出来了。这是刚才讲的轴对称的矢量喷管,我们606、624都已经上了台架,运转得非常成功。 </P>
<P>  这是在一个航展上,俄罗斯的,这是跟美国的那个相当的,我们比它转得大概还灵活点,轴对称矢量喷管这种发动机,装到飞机上之后给飞机带来什么好处呢?它就可以实现一个非常规的过失速机动,我们看看这个表演。这是苏37,你看,就像中国人翻跟头一样,飞机可以这样飞。我们第一代飞机打仗的时候,就是要后面尾追,就是要从后面追,如果你跑到敌人前面去了,那人家就打你了。那怎么办?你赶快拐弯,拐个大弯,再绕到它屁股后面再打它。而这种发动机装了尾喷管之后,它不用这么拐大弯了,它直接翻个跟头就过来了。所以装了矢量喷管之后,飞机机动性大大地改善。第四代发动机,美国的F35战斗机,它是装单代的F119发动机,它可以实现垂直起落,实现短距起落,也可以正常起飞。这就是它的一个飞机的模型。2000年10月24日,这个GSF,现在叫F35,实现了首飞。2001年10月26日,美国空军司令宣布马丁公司的F35这个方案中标,竞争当中中标。它的订货量3000架,合同的总金额是2千亿美元。这是美国有史以来,最大的一笔合同。据说美国往海外卖,大概还要卖3千架,又是2千亿美元。所以这个搞成了,经济效益是非常巨大的。我们看看F35是怎么飞的?这是首飞的情况,是在2000年10月24号首飞的。另外由于有了矢量喷管,所以第四代发动机它可以有红外隐身技术,飞机能够满足隐身要求。这个刚才已经表演过了,我们看看美国的隐身飞机F117,F117投入战斗之后,它就使用二元矢量喷管。参加了几次局部战争,实际上只有一架被打落了,是在南斯拉夫被打落了,显示出强大的生存力。这个第四代发动机,由于它采用高推重比发动机,耗油率是加力状态的二分之一。因此它能够实现超声速巡航,就是不加力可以实现超声速。所以这样的话,它的航行和作战半径,就可以大大扩大。第四代它就可以实现加力燃烧,这个F22,我们可以看看,刚才我讲的都是战斗机,现在我给各位讲一讲民航发动机。这个涵道比发动机,就是1952年5月2日,英国研制的装第四代的“埃汶”涡轮喷气发动机的“彗星”号客机,这是世界上第一架喷气客机。它首先开辟了伦敦到南非的航线,宣告民航飞行喷气时代的来临。民航发动机的耗油率现在不断下降,大概下降60%左右,现在GE90已经下降到0.5以下,下降了60%,三分之二是发动机耗油率下降所做出的贡献,其他三分之一就是我们飞机的气动率得到了改进和阻力减少了。 </P>
<P>  那么民航飞机大家都坐过,是不是安全呢?大家都感到坐飞机不安全,因为一摔下来几百人就死了。实际上坐飞机是最安全的,民航发动机它的空中事故率要求十万分之一,不能超过这个。所以平均死亡率是每1亿公里只能死0.04个人,是汽车和轮船的几十分之一,航空已经成为最安全最快捷的交通工具。这主要得益于一系列的严格的考核试验,就是民航发动机交付使用之前要做大量的试验。我就不详细讲了,我只演示几个主要的事件给大家看:一个就是飞机在机场起飞的时候,大家看到有很多鸟。所以有些机场鸟多的话,就组织打鸟队。就是把鸟要赶走,否则这飞机一起飞,鸟撞进去了,这发动机就有危险。曾经在印度有一个秃鹫闯到发动机里去了,最后发动机停车,机毁人亡,死了200多人。所以发动机在出厂之前,在定子上必须要做抛鸟试验。它要把四个一公斤左右的中等大小的鸟,用这个炮把它打到发动机里面去。这个时候发动机不能够停车,更不能损坏。我们看看这个演示:你看出来了之后,这个鸟给烧了。民航发动机必须要做这个试验,这是四个鸟,每个鸟是一公斤。当然还有些打进20几个鸟的,那个鸟小一点,像麻雀一类,这是吞鸟试验。另外一个就是发动机叶片在工作的时候,由于种种原因,发动机叶片可能断了,断了之后,那怎么办呢?它要求这个发动机至少使这个机匣能把它包容起来,不能打出去,所以他们就有这个试验。像德国、英国就做过这个试验,我们可以看看,有一些故意让叶片断,完了看看会不会把发动机打坏。这个就用个爆炸螺栓,放在一个叶片上,把它爆炸,叶片把它打断。 </P>
<P>  你看发动机打的时候,你看叶片断了,但是发动机完好无损,说明它的包容性很好。否则你打出去把油箱打着了,飞机就着火了,所以这种试验是要做的。另外一个就是在天空飞行有时候碰到下冰雹怎么办?所以要模拟下冰雹的试验。给大家再看看:这个GE90装波音747用的发动机,百年不遇。每分钟一吨的冰雹打到发动机里面去,这个发动机要求不停车,不允许结构破坏,你必须要做到这一条。 </P>
<P>  上面我把这一百年的回顾,军机民机的发展我大致讲了一下。下面我为大家简单介绍一下21世纪我们发动机大概怎么发展。21世纪我认为航空动力将呈现加速发展的趋势,第一个就是我们目前所使用的涡轮风扇发动机,如果突破一些关键技术,仍然是有巨大的发展潜力。它仍然是21世纪上半叶主要的发动机,不管是军机也好民机也好,这里面有大量的试验。推重比有可能提高到15到20 或者是更高,这个将来还是占了我们的主流,我估计要使用到2050年以后吧。第二个涵道比可以超过10,目前是8.5左右。寿命要超过10万小时,生产成本要大大下降。 </P>
<P>  再一个美国推出一个通用核心机,这个核心机可以用在多用途战斗机上、全球攻击机上、无人战斗机上、或者超声速巡航导弹都可以用。这样的话就节省大量的费用,这是技术的进步。第二种就是我们有可能实现高超声速的飞行,这种飞行的动力装置,将来主要是涡喷、涡扇发动机,或者是涡扇加上冲压式发动机,再加上火箭发动机。这个组合动力,如果这种组合功力一旦能够实现,就是航空动力与航天动力相结合。将来就可以实现10倍音速的、或者跨大气层的往返。一旦研制成功,将来出现什么局面呢?就是我们从北京到纽约的飞行时间大概二、三小时就到纽约了。所以就要开创人类的一个崭新的纪元,这里我们看到涡喷、涡扇发动机大概是马赫数2。二十公里以下涡喷发动机可以飞到马赫数3。然后就打开亚燃冲压发动机,然后速度再高,打开超燃冲压发动机。最后如果要飞到外层空间去,60公里以上空气就很稀薄了,基本上没有多少空气了。这时候就必须用火箭,因为它没有空气了,你必须要有火箭。所以这样的话,我们人类有可能将来坐飞机上到太空。现在大概一个人要4000万美元,我们将来可能就很便宜了。实现这一种飞行,将来而且不仅有火箭,像美国航天飞机用火箭打上去,那个成本很高,将来我们实现正常的起飞,正常的着陆,但是可以实现超声速巡航。这就要我们动力,你必须要跨一步。 </P>
<P>  第三个是超微型发动机。将来我们的发动机也有很小的类型,飞机做出来像一个手掌那么大。甚至我们未来有纳米发动机,做出来之后,就有可能装这个发动机的飞行器也像蚊子那么大小。过去的《西游记》,孙猴子钻到铁扇公主的肚皮里面去了。将来有可能我们用那种小飞机从你的鼻子里飞下去,完了到你身体去巡视一周,检查你有什么毛病。这是将来技术的发展,21世纪我相信这一点可以实现。 </P>
<P>  再一个就是新能源。我们地球上的石油资源总是要用完的,现在人类又开始在探索,如果用完了怎么办?另外还有一个环境污染问题,现在大家正在探索无辐射无污染的能源。 </P>
<P>  这个是太阳能飞机,俄罗斯已经试飞了。主要是由氢、液态天然气、太阳能做燃料的。我的结束语:纵观航空发展的历史,可以毫不夸张地说,发动机在飞机的发展中起着关键性的作用。发动机是飞机的心脏,是推动飞机快速发展的原动力。过去一百年航空动力技术已经取得了巨大的成就,极大推动了航空技术的发展,并推动了人类文明的进步。未来的一百多年,随着新的理论、方法持续发展和应用,21世纪的航空动力技术必将加速发展,取得更加辉煌的成就。希望在未来的一百年中,中国能够对世界的航空动力技术的发展做出更大的贡献。我也希望在座的朋友们,能够在这方面有新的发明创造,谢谢各位!(来源:cctv-10《百家讲坛》栏目) </P></P><P>http://http://www.cctv.com/program/bjjt/20031215/101718.shtml</P>
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<B>12月15日 《飞翔的动力》 刘大响</B></P>央视国际 2003年12月15日 17:39</P>


<P>  <B>主讲人简介:</B> </P>
<P>  刘大响,中国工程院院士,北京航空航天大学教授,第十届全国人大委员,中国航空工业第二集团科学技术委员会副主任,曾获国家科技进步特等奖。 </P>
<P>  <B>内容简介:</B> </P>
<P>  飞向天空是人类亘古以来的梦想,从古到今最经久不衰的话题。几乎世界上每一个民族都流传着各自飞天的神话和传说,寄托着人类共同的美好愿望。 </P>
<P>  那么人类怎么能够飞上天空呢?经过长期的探索和不懈的追求,终于发现实现飞上天有三种基本的途径:第一个叫做基于阿基米德浮力的原理。就是轻于空气的飞行,包括热气球、包括氢气、氦气球,包括飞艇。第二种是基于直接有升力的飞行。像火箭、垂直起落的飞机。另外一个就是基于柏努利定律,以速度换取升力的飞行。这就需要动力,如固定翼飞机、直升机、旋翼机都包括在内。 </P>
<P>  飞上天空需要强劲的动力,活塞式发动机使飞机终于飞上了天空,然后喷气发动机使飞机飞行的速度更快、距离更远。将来还有超微型发动机,飞机做出来像一个手掌那么大。甚至我们有纳米发动机,做出来之后,就有可能装这个发动机的飞行器也像蚊子那么大小。过去的《西游记》,孙猴子钻到铁扇公主的肚皮里面去了。将来有可能我们用那种小飞机从你的鼻子里飞下去,完了到你身体去巡视一周,检查你有什么毛病。这是将来技术的发展,21世纪我相信这一点可以实现。再一个就是新能源。我们地球上的石油资源总是要用完的,现在人类又开始在探索,如果用完了怎么办?另外还有一个环境污染问题,现在大家正在探索无辐射无污染的能源。 </P>
<P>  我的结束语:纵观航空发展的历史,可以毫不夸张地说,发动机在飞机的发展中起着关键性的作用。发动机是飞机的心脏,是推动飞机快速发展的原动力。过去一百年航空动力技术已经取得了巨大的成就,极大推动了航空技术的发展,并推动了人类文明的进步。未来的一百多年,随着新的理论、方法持续发展和应用,21世纪的航空动力技术必将加速发展,取得更加辉煌的成就。希望在未来的一百年中,中国能够对世界的航空动力技术的发展做出更大的贡献。我也希望在座的朋友们,能够在这方面有新的发明创造,谢谢各位! </P>
<P>  <B>《飞翔的动力》 (全文)</B> </P>
<P>  飞向天空是人类亘古以来的梦想,从古到今最经久不衰的话题。几乎世界上每一个民族都流传着各自飞天的神话和传说,寄托着人类共同的美好愿望。 </P>
<P>  这就是西方的小天使,长着肉的翅膀,非常可爱。这是嫦娥奔月,中国的民间神话。这是舜由于受到继母的虐待,要把他烧死,他就拿了两个“斗笠”从那儿跳下来,最后逃生了,这就是我们现在降落伞的雏形。这就是姜子牙手下的一个大将叫雷震子,他长了两个翅膀,可以从这个城堡飞到另外一个城堡去打仗,这都是我们历来的美好的神话。 </P>
<P>  早在两千多年前的楚汉时期,我国的先民就发明了风筝,这是世界上目前公认最早的重于空气的飞行器。一千多年以前的五代时期就发明了“松脂灯”。后来又叫“孔明灯”,是用于信号联络,是世界上最早的、最原始的热气球,也是现代热气球的鼻祖。 </P>
<P>  五百多年前的文艺复兴时期,被后人公认为世界科学家的创始人之一的著名画家达芬奇,他通过长期的观察和研究鸟类的飞行,初步尝试了一些飞行的基本原理,并设计和制作了很多“扑翼机”来尝试飞行,但是由于动力的不足而告失败。他制作的“扑翼机”让他的马车夫去试飞,结果飞上去了。最后人摔下来,摔断了一条腿,说明靠人力来飞行是不可能的。 </P>
<P>  由于没有后续的动力,一次次人类飞行失败之后,飞行便转向轻于空气的航空器:气球、飞艇、无动力的滑翔机。我们可以看看这个画面,你看它用动力,用人来飞行。 </P>
<P>  那么人类怎么能够飞上天空呢?经过长期的探索和不懈的追求,终于发现实现飞上天有三种基本的途径:第一个叫做基于阿基米德浮力的原理。就是轻于空气的飞行,包括热气球、包括氢气、氦气球,包括飞艇。第二种是基于直接有升力的飞行。像火箭、垂直起落的飞机。另外一个就是基于柏努利定律,以速度换取升力的飞行。这就需要动力,如固定翼飞机、直升机、旋翼机都包括在内。 </P>
<P>  下面我们看一看利用阿基米德原理的飞行。1783年9月19日法国人蒙格尔菲兄弟受中国孔明灯的启发,研制成世界上第一个热气球。他们将一只羊、一只公鸡升到了520米的高空。这里有一个故事,就是谁来第一次上天?当时有些人提议,就是搞两个死囚犯,反正他已经判了死刑了,说摔下来摔死也没关系。但是很多科学家反对,说这么大的荣誉怎么能够给两个死囚犯呢?他们给国王上书。路易十六当时就决定,不能用死囚犯上去。最后两个勇敢的科学家爬到上面,就站在这个回廊上面,所以最后是两个年轻的科学家第一次飞上了天空。直到今天热气球仍然广泛应用于运动、娱乐和探险。到1999年由英国人琼斯和瑞典探险家皮卡尔驾驶的“布雷特林”号热气球共同完成了热气球的环球飞行。1852年法国人吉法尔发明了世界上第一个可以半操纵的气球,叫飞艇。它装了一个三马力的蒸汽机,这个大家可以看一下演示。这个蒸汽机装在这儿,人在这儿操纵。1900德国人齐白林制造了世界上第一个实用飞艇叫“齐白林”号,从1910年到1914年四年当中“齐白林”飞艇共飞行了274万公里,它运送了三万五千人而没有一个人伤亡。1929年最豪华的“齐白林伯爵”号飞艇用21天5小时完成了环球飞行。二十世纪二三十年代飞艇当时成为最方便、最快捷、最舒适的交通工具,盛极一时。这是当时飞艇的飞行情况。但是到1937年当时齐白林的学生设计一个世界上最先进、最豪华的巨型飞艇叫“兴登堡”号,在美国着火销毁,从此德国政府就宣布,以后不允许飞艇飞行,飞艇这个时代就暂告结束。飞艇发明到发展一直到没落,只有85年的历史,被认为是最短命的交通工具。现在美国、俄罗斯、英国、法国都在研究飞艇,就是准备用飞艇飞到二十公里到三十公里,作为一个空间信息的终极平台,这个现在大家可能看了这个报道。说明飞艇又重新迎来了新的发展机遇。 </P>
<P>  途径之二就是我们直接给飞机提供升力,最主要就是火箭,大家都知道四大发明,其中一个就是火箭。鼻祖就是中国古代的起花,这就是起花,发明于八百多年前的宋代。在四百多年前的明代,就已经被广泛应用于军事领域。各类导弹普遍是采用火箭发动机来作为动力。 </P>
<P>  第三种途径就是我们现在的飞机了,那就是主要的原理就是利用柏努利定理,以速度换取升力。像这样的机翼,气流流过的时候上面的速度快,它压力就低。下面的速度慢,压强就高。这样就产生一个压差,这样就产生一个升力。所以产生升力的一个必要条件,就是飞行器与大气要有相对速度,要给它提供升力。当然也可以依靠重力飞行,而重力飞行主要是滑翔机了,那不可能持续飞行。我们可以看看滑翔机的情况,它滑一段就掉下来了。因为有重力,它没有动力飞行的话,它就只好飞一段时间就下来了。 </P>
<P>  第一个重于空气的无动力的载人飞行器是由德国人李林塔尔于1881年制造的,依靠重力产生的速度。1903年12月17日,这是我们一个永远应该值得纪念的日子,莱特兄弟在技师泰勒的帮助下,自己动手设计制造了活塞式汽油发动机。功率是12马力,重量是47公斤,这为人类首次有动力、稳定、可操纵的持续飞行提供了发动机,从此开创了人类飞行的新纪元。我们所纪念的一百周年也是从这一天开始。这是当年莱特兄弟试飞的很珍贵的情况。这就是当年第一架装活塞发动机的飞机。 </P>
<P>  莱特兄弟的飞行,虽然是飞了26秒,短短的两百多米,但是开创了我们人类飞行的新纪元。下面我讲第二个飞机的心脏就是发动机,就是刚才讲了你要飞起来必须要有动力。这个方面我们可以看出来,作为飞机的心脏,发动机在航空技术的发展过程中起着关键性的作用。由于动力的缺乏,没有办法托起飞机自由飞行的梦想。我们知道十八世纪中叶,也就是1763年瓦特发明了蒸汽机,推动了工业革命的发展。但是由于蒸汽机太重,它没有办法装到飞机上,所以一百四十年以后莱特兄弟才把飞机飞上天。1810年英国科学家凯利发现了飞行原理,这飞行原理是很简单,它就是一句话:所谓的动力飞行,就是你给一个平板,一个动力、一个推动力,它就可以支撑一定的重量。我们现在的飞机原理就是这么一句话,就是你给它动力,一个平板就可以飞起来。 </P>
<P>  内燃机是1883年发明,但是这些内燃机仍然非常重,莱特兄弟经过了改进,1903年装到第一架“飞行者1号”上,最后飞上了天空,这是一个伟大的创举。这里面我们也可以看到,在过去一百年中,我们动力可以划分为两个时期,第一个就是活塞式发动机,大概是二十世纪上半叶,基本上是活塞式发动机的时代,而到二十世纪下半叶是喷气时代。两个时代是这么来划分,以动力来划分的。动力的发展使飞机飞得更快,比如活塞式发动机,它最大只能达到0.7倍英速,它的飞行速度是每小时800多公里,而海平面标准大气压声速是1224公里,涡喷发动机可以达到300声速。从高度来看,活塞式发动机大概最高可以飞到10万米,而航空发动机可以飞到30公里。航空发动机发展到今天,飞机为了飞得更快、更高、更远,它促使航天发动机向重量更轻、功率最大、使用更经济的目标迈进,不断地突破创新,发展出各类航天发动机,推动着飞机性能迅速地向前发展。 </P>
<P>  发动机主要有两大类,一个是活塞式发动机。大家可以看到,现在汽车上基本上用的这种,这已经把活塞发动机发展得非常完整了。另外一个叫空气喷气发动机。下面我说一下活塞式发动机主宰了二十世纪上半叶,功不可没。 </P>
<P>  我们再看看三次技术战争中,空中力量所起的作用。1991海湾战争,以美国为主的多国部队出动了1098架飞机,载弹量是23万吨。出动的次数是6万8千多次,空袭了38天。地面战斗四天,最后他只死了148个人,所以空中力量就可以把你打跨。这是1991年的事情。1999年呢,科索沃战争中美国空中的战斗机是555架。投弹2万3千多枚,空袭了48天。地面一天都没打,一个人员都没伤亡,就把这场战争打赢了。2003年伊拉克战争刚刚结束,美英联军出动了930架战斗机,870架支援任务飞机,投弹是2万9千多枚,空袭30天,地面战斗是30天,美英方加起来是死亡了115人,小小的代价就获取战斗的胜利,所以从海湾战争来看,目前装备先进发动机的空中装备,依然是现在空战中的优势力量。 </P>
<P>  下面我重点讲一下第四代发动机,第四代发动机与第三代发动机相比,它具有很多先进的、特殊的性能。主要是推力矢量、隐身性能、超声速巡航能力,它装备的第四代发动机的第四代战斗机,它的作战性能全面超过了现役的第三代战斗机。据报道美国通过计算机的演示,第四代战斗机F22与第三代战斗机F15相比,它的综合作战效能提高了10倍,那就是一架F22可以与10架F15来对抗。 </P>
<P>  第四代发动机及其配装的第四代战斗机正在研制,即将投入服役。预计第四代战斗机的发动机将成为21世纪上半叶的主力战斗机的动力。我们看看第四代战斗机的特殊性能:一个它装了矢量喷管。我们看看矢量喷管它是怎样工作的?这是一个二元喷管,就是发动机喷管可以一面加力,一面可以上下摆动,这样来控制飞机的飞行。这是F119采用的二元矢量喷管。我们再看看一个三元的,就是轴对称的矢量喷管。这个喷管我可以告诉大家,我们中国人已经研制出来了。这是刚才讲的轴对称的矢量喷管,我们606、624都已经上了台架,运转得非常成功。 </P>
<P>  这是在一个航展上,俄罗斯的,这是跟美国的那个相当的,我们比它转得大概还灵活点,轴对称矢量喷管这种发动机,装到飞机上之后给飞机带来什么好处呢?它就可以实现一个非常规的过失速机动,我们看看这个表演。这是苏37,你看,就像中国人翻跟头一样,飞机可以这样飞。我们第一代飞机打仗的时候,就是要后面尾追,就是要从后面追,如果你跑到敌人前面去了,那人家就打你了。那怎么办?你赶快拐弯,拐个大弯,再绕到它屁股后面再打它。而这种发动机装了尾喷管之后,它不用这么拐大弯了,它直接翻个跟头就过来了。所以装了矢量喷管之后,飞机机动性大大地改善。第四代发动机,美国的F35战斗机,它是装单代的F119发动机,它可以实现垂直起落,实现短距起落,也可以正常起飞。这就是它的一个飞机的模型。2000年10月24日,这个GSF,现在叫F35,实现了首飞。2001年10月26日,美国空军司令宣布马丁公司的F35这个方案中标,竞争当中中标。它的订货量3000架,合同的总金额是2千亿美元。这是美国有史以来,最大的一笔合同。据说美国往海外卖,大概还要卖3千架,又是2千亿美元。所以这个搞成了,经济效益是非常巨大的。我们看看F35是怎么飞的?这是首飞的情况,是在2000年10月24号首飞的。另外由于有了矢量喷管,所以第四代发动机它可以有红外隐身技术,飞机能够满足隐身要求。这个刚才已经表演过了,我们看看美国的隐身飞机F117,F117投入战斗之后,它就使用二元矢量喷管。参加了几次局部战争,实际上只有一架被打落了,是在南斯拉夫被打落了,显示出强大的生存力。这个第四代发动机,由于它采用高推重比发动机,耗油率是加力状态的二分之一。因此它能够实现超声速巡航,就是不加力可以实现超声速。所以这样的话,它的航行和作战半径,就可以大大扩大。第四代它就可以实现加力燃烧,这个F22,我们可以看看,刚才我讲的都是战斗机,现在我给各位讲一讲民航发动机。这个涵道比发动机,就是1952年5月2日,英国研制的装第四代的“埃汶”涡轮喷气发动机的“彗星”号客机,这是世界上第一架喷气客机。它首先开辟了伦敦到南非的航线,宣告民航飞行喷气时代的来临。民航发动机的耗油率现在不断下降,大概下降60%左右,现在GE90已经下降到0.5以下,下降了60%,三分之二是发动机耗油率下降所做出的贡献,其他三分之一就是我们飞机的气动率得到了改进和阻力减少了。 </P>
<P>  那么民航飞机大家都坐过,是不是安全呢?大家都感到坐飞机不安全,因为一摔下来几百人就死了。实际上坐飞机是最安全的,民航发动机它的空中事故率要求十万分之一,不能超过这个。所以平均死亡率是每1亿公里只能死0.04个人,是汽车和轮船的几十分之一,航空已经成为最安全最快捷的交通工具。这主要得益于一系列的严格的考核试验,就是民航发动机交付使用之前要做大量的试验。我就不详细讲了,我只演示几个主要的事件给大家看:一个就是飞机在机场起飞的时候,大家看到有很多鸟。所以有些机场鸟多的话,就组织打鸟队。就是把鸟要赶走,否则这飞机一起飞,鸟撞进去了,这发动机就有危险。曾经在印度有一个秃鹫闯到发动机里去了,最后发动机停车,机毁人亡,死了200多人。所以发动机在出厂之前,在定子上必须要做抛鸟试验。它要把四个一公斤左右的中等大小的鸟,用这个炮把它打到发动机里面去。这个时候发动机不能够停车,更不能损坏。我们看看这个演示:你看出来了之后,这个鸟给烧了。民航发动机必须要做这个试验,这是四个鸟,每个鸟是一公斤。当然还有些打进20几个鸟的,那个鸟小一点,像麻雀一类,这是吞鸟试验。另外一个就是发动机叶片在工作的时候,由于种种原因,发动机叶片可能断了,断了之后,那怎么办呢?它要求这个发动机至少使这个机匣能把它包容起来,不能打出去,所以他们就有这个试验。像德国、英国就做过这个试验,我们可以看看,有一些故意让叶片断,完了看看会不会把发动机打坏。这个就用个爆炸螺栓,放在一个叶片上,把它爆炸,叶片把它打断。 </P>
<P>  你看发动机打的时候,你看叶片断了,但是发动机完好无损,说明它的包容性很好。否则你打出去把油箱打着了,飞机就着火了,所以这种试验是要做的。另外一个就是在天空飞行有时候碰到下冰雹怎么办?所以要模拟下冰雹的试验。给大家再看看:这个GE90装波音747用的发动机,百年不遇。每分钟一吨的冰雹打到发动机里面去,这个发动机要求不停车,不允许结构破坏,你必须要做到这一条。 </P>
<P>  上面我把这一百年的回顾,军机民机的发展我大致讲了一下。下面我为大家简单介绍一下21世纪我们发动机大概怎么发展。21世纪我认为航空动力将呈现加速发展的趋势,第一个就是我们目前所使用的涡轮风扇发动机,如果突破一些关键技术,仍然是有巨大的发展潜力。它仍然是21世纪上半叶主要的发动机,不管是军机也好民机也好,这里面有大量的试验。推重比有可能提高到15到20 或者是更高,这个将来还是占了我们的主流,我估计要使用到2050年以后吧。第二个涵道比可以超过10,目前是8.5左右。寿命要超过10万小时,生产成本要大大下降。 </P>
<P>  再一个美国推出一个通用核心机,这个核心机可以用在多用途战斗机上、全球攻击机上、无人战斗机上、或者超声速巡航导弹都可以用。这样的话就节省大量的费用,这是技术的进步。第二种就是我们有可能实现高超声速的飞行,这种飞行的动力装置,将来主要是涡喷、涡扇发动机,或者是涡扇加上冲压式发动机,再加上火箭发动机。这个组合动力,如果这种组合功力一旦能够实现,就是航空动力与航天动力相结合。将来就可以实现10倍音速的、或者跨大气层的往返。一旦研制成功,将来出现什么局面呢?就是我们从北京到纽约的飞行时间大概二、三小时就到纽约了。所以就要开创人类的一个崭新的纪元,这里我们看到涡喷、涡扇发动机大概是马赫数2。二十公里以下涡喷发动机可以飞到马赫数3。然后就打开亚燃冲压发动机,然后速度再高,打开超燃冲压发动机。最后如果要飞到外层空间去,60公里以上空气就很稀薄了,基本上没有多少空气了。这时候就必须用火箭,因为它没有空气了,你必须要有火箭。所以这样的话,我们人类有可能将来坐飞机上到太空。现在大概一个人要4000万美元,我们将来可能就很便宜了。实现这一种飞行,将来而且不仅有火箭,像美国航天飞机用火箭打上去,那个成本很高,将来我们实现正常的起飞,正常的着陆,但是可以实现超声速巡航。这就要我们动力,你必须要跨一步。 </P>
<P>  第三个是超微型发动机。将来我们的发动机也有很小的类型,飞机做出来像一个手掌那么大。甚至我们未来有纳米发动机,做出来之后,就有可能装这个发动机的飞行器也像蚊子那么大小。过去的《西游记》,孙猴子钻到铁扇公主的肚皮里面去了。将来有可能我们用那种小飞机从你的鼻子里飞下去,完了到你身体去巡视一周,检查你有什么毛病。这是将来技术的发展,21世纪我相信这一点可以实现。 </P>
<P>  再一个就是新能源。我们地球上的石油资源总是要用完的,现在人类又开始在探索,如果用完了怎么办?另外还有一个环境污染问题,现在大家正在探索无辐射无污染的能源。 </P>
<P>  这个是太阳能飞机,俄罗斯已经试飞了。主要是由氢、液态天然气、太阳能做燃料的。我的结束语:纵观航空发展的历史,可以毫不夸张地说,发动机在飞机的发展中起着关键性的作用。发动机是飞机的心脏,是推动飞机快速发展的原动力。过去一百年航空动力技术已经取得了巨大的成就,极大推动了航空技术的发展,并推动了人类文明的进步。未来的一百多年,随着新的理论、方法持续发展和应用,21世纪的航空动力技术必将加速发展,取得更加辉煌的成就。希望在未来的一百年中,中国能够对世界的航空动力技术的发展做出更大的贡献。我也希望在座的朋友们,能够在这方面有新的发明创造,谢谢各位!(来源:cctv-10《百家讲坛》栏目) </P></P>
<P>真难找这句话,老兄以后给指出来吧.</P>
路过
这东西我们有了。我一朋友告诉我的。
太长了
<P>基本上看晕了</P>
<B>以下是引用<I>坦克轮子</I>在2004-8-9 15:23:00的发言:</B>

<P>真难找这句话,老兄以后给指出来吧.</P>

<P> 以下摘自刘大响院士的讲座:
<P>第四代发动机及其配装的第四代战斗机正在研制,即将投入服役。预计第四代战斗机的发动机将成为21世纪上半叶的主力战斗机的动力。我们看看第四代战斗机的特殊性能:一个它装了矢量喷管。我们看看矢量喷管它是怎样工作的?这是一个二元喷管,就是发动机喷管可以一面加力,一面可以上下摆动,这样来控制飞机的飞行。这是F119采用的二元矢量喷管。我们再看看一个三元的,就是轴对称的矢量喷管。这个喷管我可以告诉大家,我们中国人已经研制出来了。这是刚才讲的轴对称的矢量喷管,我们606、624都已经上了台架,运转得非常成功。
<P>      这是在一个航展上,俄罗斯的,这是跟美国的那个相当的,我们比它转得大概还灵活点,轴对称矢量喷管这种发动机,装到飞机上之后给飞机带来什么好处呢?它就可以实现一个非常规的过失速机动,我们看看这个表演。
<P>       </P>
<B>以下是引用<I>逐日神剑</I>在2004-8-9 16:49:00的发言:</B>

<P>基本上看晕了</P>


頭上星星在轉
鼓舞!!
<P>实在太长了,内容又和官方一样的无聊,眼睛都看累了~~~</P><P>顶!</P>
<P>据说中国的军用飞机发动机,最近有点牛哄哄的哟?!</P>[em01][em01][em01]