① 飛機有幾種推動方式
第一個重於空氣的無動力的載人飛行器是由德國人李林塔爾於1881年製造的,依靠重力產生的速度。1903年12月17日,這是我們一個永遠應該值得紀念的日子,萊特兄弟在技師泰勒的幫助下,自己動手設計製造了活塞式汽油發動機。功率是12馬力,重量是47公斤,這為人類首次有動力、穩定、可操縱的持續飛行提供了發動機,從此開創了人類飛行的新紀元。我們所紀念的一百周年也是從這一天開始。這是當年萊特兄弟試飛的很珍貴的情況。這就是當年第一架裝活塞發動機的飛機。
萊特兄弟的飛行,雖然是飛了26秒,短短的兩百多米,但是開創了我們人類飛行的新紀元。下面我講第二個飛機的心臟就是發動機,就是剛才講了你要飛起來必須要有動力。這個方面我們可以看出來,作為飛機的心臟,發動機在航空技術的發展過程中起著關鍵性的作用。由於動力的缺乏,沒有辦法托起飛機自由飛行的夢想。我們知道十八世紀中葉,也就是1763年瓦特發明了蒸汽機,推動了工業革命的發展。但是由於蒸汽機太重,它沒有辦法裝到飛機上,所以一百四十年以後萊特兄弟才把飛機飛上天。1810年英國科學家凱利發現了飛行原理,這飛行原理是很簡單,它就是一句話:所謂的動力飛行,就是你給一個平板,一個動力、一個推動力,它就可以支撐一定的重量。我們現在的飛機原理就是這么一句話,就是你給它動力,一個平板就可以飛起來。
內燃機是1883年發明,但是這些內燃機仍然非常重,萊特兄弟經過了改進,1903年裝到第一架「飛行者1號」上,最後飛上了天空,這是一個偉大的創舉。這裡面我們也可以看到,在過去一百年中,我們動力可以劃分為兩個時期,第一個就是活塞式發動機,大概是二十世紀上半葉,基本上是活塞式發動機的時代,而到二十世紀下半葉是噴氣時代。兩個時代是這么來劃分,以動力來劃分的。動力的發展使飛機飛得更快,比如活塞式發動機,它最大隻能達到0.7倍英速,它的飛行速度是每小時800多公里,而海平面標准大氣壓聲速是1224公里,渦噴發動機可以達到300聲速。從高度來看,活塞式發動機大概最高可以飛到10萬米,而航空發動機可以飛到30公里。航空發動機發展到今天,飛機為了飛得更快、更高、更遠,它促使航天發動機向重量更輕、功率最大、使用更經濟的目標邁進,不斷地突破創新,發展出各類航天發動機,推動著飛機性能迅速地向前發展。
發動機主要有兩大類,一個是活塞式發動機。大家可以看到,現在汽車上基本上用的這種,這已經把活塞發動機發展得非常完整了。另外一個叫空氣噴氣發動機。下面我說一下活塞式發動機主宰了二十世紀上半葉,功不可沒。
我們再看看三次技術戰爭中,空中力量所起的作用。1991海灣戰爭,以美國為主的多國部隊出動了1098架飛機,載彈量是23萬噸。出動的次數是6萬8千多次,空襲了38天。地面戰斗四天,最後他只死了148個人,所以空中力量就可以把你打跨。這是1991年的事情。1999年呢,科索沃戰爭中美國空中的戰斗機是555架。投彈2萬3千多枚,空襲了48天。地面一天都沒打,一個人員都沒傷亡,就把這場戰爭打贏了。2003年伊拉克戰爭剛剛結束,美英聯軍出動了930架戰斗機,870架支援任務飛機,投彈是2萬9千多枚,空襲30天,地面戰斗是30天,美英方加起來是死亡了115人,小小的代價就獲取戰斗的勝利,所以從海灣戰爭來看,目前裝備先進發動機的空中裝備,依然是現在空戰中的優勢力量。
下面我重點講一下第四代發動機,第四代發動機與第三代發動機相比,它具有很多先進的、特殊的性能。主要是推力矢量、隱身性能、超聲速巡航能力,它裝備的第四代發動機的第四代戰斗機,它的作戰性能全面超過了現役的第三代戰斗機。據報道美國通過計算機的演示,第四代戰斗機F22與第三代戰斗機F15相比,它的綜合作戰效能提高了10倍,那就是一架F22可以與10架F15來對抗。
第四代發動機及其配裝的第四代戰斗機正在研製,即將投入服役。預計第四代戰斗機的發動機將成為21世紀上半葉的主力戰斗機的動力。我們看看第四代戰斗機的特殊性能:一個它裝了矢量噴管。我們看看矢量噴管它是怎樣工作的?這是一個二元噴管,就是發動機噴管可以一面加力,一面可以上下擺動,這樣來控制飛機的飛行。這是F119採用的二元矢量噴管。我們再看看一個三元的,就是軸對稱的矢量噴管。這個噴管我可以告訴大家,我們中國人已經研製出來了。這是剛才講的軸對稱的矢量噴管,我們606、624都已經上了台架,運轉得非常成功。
這是在一個航展上,俄羅斯的,這是跟美國的那個相當的,我們比它轉得大概還靈活點,軸對稱矢量噴管這種發動機,裝到飛機上之後給飛機帶來什麼好處呢?它就可以實現一個非常規的過失速機動,我們看看這個表演。這是蘇37,你看,就像中國人翻跟頭一樣,飛機可以這樣飛。我們第一代飛機打仗的時候,就是要後面尾追,就是要從後面追,如果你跑到敵人前面去了,那人家就打你了。那怎麼辦?你趕快拐彎,拐個大彎,再繞到它屁股後面再打它。而這種發動機裝了尾噴管之後,它不用這么拐大彎了,它直接翻個跟頭就過來了。所以裝了矢量噴管之後,飛機機動性大大地改善。第四代發動機,美國的F35戰斗機,它是裝單代的F119發動機,它可以實現垂直起落,實現短距起落,也可以正常起飛。這就是它的一個飛機的模型。2000年10月24日,這個GSF,現在叫F35,實現了首飛。2001年10月26日,美國空軍司令宣布馬丁公司的F35這個方案中標,競爭當中中標。它的訂貨量3000架,合同的總金額是2千億美元。這是美國有史以來,最大的一筆合同。據說美國往海外賣,大概還要賣3千架,又是2千億美元。所以這個搞成了,經濟效益是非常巨大的。我們看看F35是怎麼飛的?這是首飛的情況,是在2000年10月24號首飛的。另外由於有了矢量噴管,所以第四代發動機它可以有紅外隱身技術,飛機能夠滿足隱身要求。這個剛才已經表演過了,我們看看美國的隱身飛機F117,F117投入戰斗之後,它就使用二元矢量噴管。參加了幾次局部戰爭,實際上只有一架被打落了,是在南斯拉夫被打落了,顯示出強大的生存力。這個第四代發動機,由於它採用高推重比發動機,耗油率是加力狀態的二分之一。因此它能夠實現超聲速巡航,就是不加力可以實現超聲速。所以這樣的話,它的航行和作戰半徑,就可以大大擴大。第四代它就可以實現加力燃燒,這個F22,我們可以看看,剛才我講的都是戰斗機,現在我給各位講一講民航發動機。這個涵道比發動機,就是1952年5月2日,英國研製的裝第四代的「埃汶」渦輪噴氣發動機的「彗星」號客機,這是世界上第一架噴氣客機。它首先開辟了倫敦到南非的航線,宣告民航飛行噴氣時代的來臨。民航發動機的耗油率現在不斷下降,大概下降60%左右,現在GE90已經下降到0.5以下,下降了60%,三分之二是發動機耗油率下降所做出的貢獻,其他三分之一就是我們飛機的氣動率得到了改進和阻力減少了。
那麼民航飛機大家都坐過,是不是安全呢?大家都感到坐飛機不安全,因為一摔下來幾百人就死了。實際上坐飛機是最安全的,民航發動機它的空中事故率要求十萬分之一,不能超過這個。所以平均死亡率是每1億公里只能死0.04個人,是汽車和輪船的幾十分之一,航空已經成為最安全最快捷的交通工具。這主要得益於一系列的嚴格的考核試驗,就是民航發動機交付使用之前要做大量的試驗。我就不詳細講了,我只演示幾個主要的事件給大家看:一個就是飛機在機場起飛的時候,大家看到有很多鳥。所以有些機場鳥多的話,就組織打鳥隊。就是把鳥要趕走,否則這飛機一起飛,鳥撞進去了,這發動機就有危險。曾經在印度有一個禿鷲闖到發動機里去了,最後發動機停車,機毀人亡,死了200多人。所以發動機在出廠之前,在定子上必須要做拋鳥試驗。它要把四個一公斤左右的中等大小的鳥,用這個炮把它打到發動機裡面去。這個時候發動機不能夠停車,更不能損壞。我們看看這個演示:你看出來了之後,這個鳥給燒了。民航發動機必須要做這個試驗,這是四個鳥,每個鳥是一公斤。當然還有些打進20幾個鳥的,那個鳥小一點,像麻雀一類,這是吞鳥試驗。另外一個就是發動機葉片在工作的時候,由於種種原因,發動機葉片可能斷了,斷了之後,那怎麼辦呢?它要求這個發動機至少使這個機匣能把它包容起來,不能打出去,所以他們就有這個試驗。像德國、英國就做過這個試驗,我們可以看看,有一些故意讓葉片斷,完了看看會不會把發動機打壞。這個就用個爆炸螺栓,放在一個葉片上,把它爆炸,葉片把它打斷。
你看發動機打的時候,你看葉片斷了,但是發動機完好無損,說明它的包容性很好。否則你打出去把油箱打著了,飛機就著火了,所以這種試驗是要做的。另外一個就是在天空飛行有時候碰到下冰雹怎麼辦?所以要模擬下冰雹的試驗。給大家再看看:這個GE90裝波音747用的發動機,百年不遇。每分鍾一噸的冰雹打到發動機裡面去,這個發動機要求不停車,不允許結構破壞,你必須要做到這一條。
上面我把這一百年的回顧,軍機民機的發展我大致講了一下。下面我為大家簡單介紹一下21世紀我們發動機大概怎麼發展。21世紀我認為航空動力將呈現加速發展的趨勢,第一個就是我們目前所使用的渦輪風扇發動機,如果突破一些關鍵技術,仍然是有巨大的發展潛力。它仍然是21世紀上半葉主要的發動機,不管是軍機也好民機也好,這裡面有大量的試驗。推重比有可能提高到15到20 或者是更高,這個將來還是佔了我們的主流,我估計要使用到2050年以後吧。第二個涵道比可以超過10,目前是8.5左右。壽命要超過10萬小時,生產成本要大大下降。
再一個美國推出一個通用核心機,這個核心機可以用在多用途戰斗機上、全球攻擊機上、無人戰斗機上、或者超聲速巡航導彈都可以用。這樣的話就節省大量的費用,這是技術的進步。第二種就是我們有可能實現高超聲速的飛行,這種飛行的動力裝置,將來主要是渦噴、渦扇發動機,或者是渦扇加上沖壓式發動機,再加上火箭發動機。這個組合動力,如果這種組合功力一旦能夠實現,就是航空動力與航天動力相結合。將來就可以實現10倍音速的、或者跨大氣層的往返。一旦研製成功,將來出現什麼局面呢?就是我們從北京到紐約的飛行時間大概二、三小時就到紐約了。所以就要開創人類的一個嶄新的紀元,這里我們看到渦噴、渦扇發動機大概是馬赫數2。二十公里以下渦噴發動機可以飛到馬赫數3。然後就打開亞燃沖壓發動機,然後速度再高,打開超燃沖壓發動機。最後如果要飛到外層空間去,60公里以上空氣就很稀薄了,基本上沒有多少空氣了。這時候就必須用火箭,因為它沒有空氣了,你必須要有火箭。所以這樣的話,我們人類有可能將來坐飛機上到太空。現在大概一個人要4000萬美元,我們將來可能就很便宜了。實現這一種飛行,將來而且不僅有火箭,像美國太空梭用火箭打上去,那個成本很高,將來我們實現正常的起飛,正常的著陸,但是可以實現超聲速巡航。這就要我們動力,你必須要跨一步。
第三個是超微型發動機。將來我們的發動機也有很小的類型,飛機做出來像一個手掌那麼大。甚至我們未來有納米發動機,做出來之後,就有可能裝這個發動機的飛行器也像蚊子那麼大小。過去的《西遊記》,孫猴子鑽到鐵扇公主的肚皮裡面去了。將來有可能我們用那種小飛機從你的鼻子里飛下去,完了到你身體去巡視一周,檢查你有什麼毛病。這是將來技術的發展,21世紀我相信這一點可以實現。
再一個就是新能源。我們地球上的石油資源總是要用完的,現在人類又開始在探索,如果用完了怎麼辦?另外還有一個環境污染問題,現在大家正在探索無輻射無污染的能源。
這個是太陽能飛機,俄羅斯已經試飛了。主要是由氫、液態天然氣、太陽能做燃料的。我的結束語:縱觀航空發展的歷史,可以毫不誇張地說,發動機在飛機的發展中起著關鍵性的作用。發動機是飛機的心臟,是推動飛機快速發展的原動力。過去一百年航空動力技術已經取得了巨大的成就,極大推動了航空技術的發展,並推動了人類文明的進步。未來的一百多年,隨著新的理論、方法持續發展和應用,21世紀的航空動力技術必將加速發展,取得更加輝煌的成就。希望在未來的一百年中,中國能夠對世界的航空動力技術的發展做出更大的貢獻。我也希望在座的朋友們,能夠在這方面有新的發明創造
② 未來概念飛行器的研究計劃
目前,美國宇航局剛剛將這三個設計團隊的方案進行了審查,正在擬定下一步的研究計劃。波音公司先進飛行器概念設計中心的設計人員從現有的X-48技術驗證機入手,將所熟悉的翼身融合技術繼續挖掘,應用到他們的設計方案中。X-48技術驗證機已經在美國宇航局蘭利研究中心進行過風洞實驗,並在德萊登飛行研究中心試飛,該驗證機由波音公司著名的「鬼怪工程」開發的一種混合機翼機體技術。
X-48C的翼展有21英尺,重量約500磅,但該飛行器是真實比例的8.5%,即全尺度翼展可達到240英尺,在未來十五年至二十年內有望在軍事和潛在民用航班上發展出多型飛行器,其特點為重量大,以亞音速巡航。X-48C縮比模型可飛行35分鍾,升限為1萬英尺高度,但在本次試飛中只飛行了九分鍾。美國國家航空航天局認為這是一次成功的飛行測試,並計劃在本周晚些時候再次進行飛行測試。

③ 為了解決「超級空中飛行器」動力問題,有關方案有哪些
菲尼克斯公司為「超級空中飛行器」研製的是一種能產生6.2牛頓推力的渦輪燃氣發動機;該發動機長7.62厘米、直徑4.3厘米。另一種動力則是由ICR事業公司研製的,這家公司研製的是固體氧化物燃料電池。該電池產生的電能可供50克重的微型飛行器在空中持續飛行幾個小時,同時電池還能提供機內其他用電設備所需的動力。
④ 航拍飛行器作為大學生創新創業訓練計劃。。希望給一個可行性方案。謝謝
別以為從事遙控航拍飛行器航皮行業創業多麼容易,首先問下你自己:
1、你真熱愛遙控航模飛行器行業嗎?
2、你懂電子設備組裝和無線電遙控視頻傳輸?
3、你有影視攝影從業經歷嗎?航模航拍飛行器空中飛行,你有空中鏡頭感?
4、最重要的,你手上有多少資金?經得起你折騰?
5、別以為會飛個航模,就當自己是做航拍事業創業。
杭州匯視航拍 是一步一步走過來,有成功後的喜悅,有失敗過的痛苦!
⑤ 一套完整的飛行器設計方案包括什麼內容
這個很簡單,需要設計-加工-組裝-成型等幾個方面,這樣太空飛船就飛了。
⑥ 又無遠距離無接觸 傳輸能量的裝置
遠程能量傳輸系統簡介
遠程能量傳輸系統是一種用激光遠距離無接觸傳輸能量的新技術,主要應用於飛行器上,該項發明擁有三項國家專利,它主要是解決飛行器的續航能力問題。
該項發明通過三項技術創新用激光能量傳送的技術方案解決了飛行器續航問題。具體方案如下:利用激光方向性強、不易擴散、傳送距離遠的特點在地面設立多點基站式發射裝置;在飛行器上安裝光伏電池、導熱系統、半導體溫差電池、散熱器。飛行器上的光伏電池接收到激光後將一部分能量轉化為電能,另一部分轉化為熱能,熱能由導熱系統傳送到半導體溫差電池,由半導體溫差電池將熱能轉化為電能。從而增強了飛行器的續航能力。
由於中小型飛行器由於載重能力有限,所攜帶的燃料不多導致其航能力弱,無法長時間工作,因此得不到普遍使用,於是想到要研發一種續航能力強且易推廣的中小型飛行器。由此想到在其飛行過程中用激光補充能量。
研究過程
1、確定了通過發射激光,太陽能光伏電池做接收轉化裝置的方案;2、用鹵素燈和太陽能光伏電池做了模擬實驗;3、對單一能量發射點做了修改,改為多點基站式激光發射;4、經過試驗,又對出現的問題--光電轉換效率低做了改進。採用了光熱復合式激光接收轉化裝置。
方法及原理
系統分析法、功能模擬法、整體優化法、機械原理、塞貝克效應、西伯克效應、信息工程原理。
項目貢獻及創新部分
1、創新了一種遠程無接觸能量傳輸裝置。
2、創新了多點基站式激光發射的方法,增強了激光傳輸裝置的實用性。
3、創新了光熱復合式綜合能量轉化裝置,提高了能量轉化率,解決了能量轉化過程中的損耗問題。
同類研究情況調查及比較
普通的飛機以化石燃料為供能物質,不但污染環境且儲量有限。而該項發明通過在飛行器飛行過程中用激光為其提供能量,從而增強了飛行器的續航能力。只要飛行器能接收到激光便可以無間斷的飛行。
飛行器在起飛和降落時所消耗的能量是最多的,甚至是飛行時耗能的兩倍,如果盡量減少飛行器的起飛和降落的過程便可以節省很大一部分能量。因此來說,該項發明投入使用可以帶來巨大的經濟效益。但由於激光通常被作為武器使用,危險性高,因此該項發明還未投入使用。
進一步完善該發明的設想
如果能夠提高光伏電池的轉化率便可以進一步增強飛行器續航能力;還有一點就是提高溫差發電的轉化率,進一步減小能量損失,提高能量利用率。最主要的一點是解決激光的危害問題,為該項發明投入使用奠定基礎。
研究人員及其發明創造部分
闞鑫源在研究中發明了遠程無接觸能量傳輸裝置,孫寧在研究中創新了多點基站式能量發射方法,邊陽在研究中創新了綜合能量轉化裝置。
下面對三項專利做具體介紹
該項發明最核心的一項專利是遠程無接觸能量傳輸裝置,其專利說明書如下:
說 明 書
技術領域
本實用新型涉及一種激光能量傳送裝置,其特徵是激光發射器發射出光束照射在太陽能電池上,太陽能電池通過導線連接在用電器上。
背景技術
目前,隨著科技進步,空中航行,空中拍攝、空中偵察、空中實驗過程中有大量飛行器械投入使用。這些設備無一例外都需要能量來提供動力,但由於在起飛過程中增加負載會間接增加飛行成本。增大飛行器載重能力會增加飛行器的製造成本。同時,由於要補充能量,飛行器在空中連繼飛行的時間就會受到影響,從而影響使用效果。
實用新型內容
根據以上現有技術中的不足,本實用新型要解決的技術問題是:提供一種可以用激光傳送能量的裝置,以實現無接觸補充能量。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:激光發射器發射出光束照射在用電器的太陽能電池上,太陽能電池通過導線連接在用電器上。
激光發射器通電後發光,光束照射在遠處的太陽能電池上,太陽能電池把激光的能量轉化成電能從而實現對用電器供電。
本實用新型所具有的有益效果是:不用連線,就可以傳遞能量,這樣設備一邊執行任務一邊補充能量,可以避免往返充電,提高使用效率,使用更加方便。普通的太陽能轉化成電能供電,在夜間、陰天會供電不足,本實用新型因為能量由激光攜帶的能量來提供,所以受太陽光照影響小。
附圖說明
下面結合附圖和示例對本實用新型進一步說明。
其中:1、激光發射器;2、太陽能電池;3、用電器;4、導線
具體實施方式
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:激光發射器(1)發射出光束照射在太陽能電池(2)上,太陽能電池通過導線(4)連接在用電器(3)上。
激光發射器(1)通電後發光,光束照射在太陽能電池(2)上,太陽能電池(2)把激光的能量轉化成電能,通過導線(4)為用電器(3)輸送電能。
專 利 原 理 附 圖
權 利 要 求 書
1、一種能量傳輸裝置,其特徵是:激光發射器(1)發射出光束照射在太陽能電池(2)上,太陽能電池通過導線(4)連接在用電器(3)上。
專利受理通知書