第4課航空航天技術(shù)匯報(bào)時間：2024-02-02目錄航空航天技術(shù)概述飛行器基本原理與分類航空發(fā)動機(jī)技術(shù)剖析航空航天材料及其應(yīng)用導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)載人航天與深空探測未來發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)航空航天技術(shù)概述0101定義02發(fā)展歷程航空航天技術(shù)是指涉及航空器和航天器的研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、運(yùn)行和應(yīng)用的綜合性工程技術(shù)領(lǐng)域。從20世紀(jì)初的飛行探索，到二戰(zhàn)期間的軍事需求推動，再到冷戰(zhàn)時期的太空競賽，以及現(xiàn)在的商業(yè)航空和航天發(fā)展，航空航天技術(shù)經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和創(chuàng)新。定義與發(fā)展歷程包括民用航空、軍用航空、通用航空等，涉及飛機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)等航空器的研發(fā)和應(yīng)用。航空領(lǐng)域包括衛(wèi)星通信、導(dǎo)航定位、深空探測、載人航天等，涉及火箭、衛(wèi)星、空間站等航天器的研發(fā)和應(yīng)用。航天領(lǐng)域主要應(yīng)用領(lǐng)域國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀中國的航空航天事業(yè)取得了長足的進(jìn)步，已經(jīng)具備了自主研發(fā)大型客機(jī)、運(yùn)載火箭、衛(wèi)星等航空航天器的能力，并在國際市場上占據(jù)了一定的地位。國外發(fā)展現(xiàn)狀美國、俄羅斯、歐洲等國家和地區(qū)在航空航天領(lǐng)域具有較高的技術(shù)水平和較強(qiáng)的競爭力，涉及領(lǐng)域廣泛，包括商業(yè)航空、軍事航空、太空探索等。同時，新興的航空航天企業(yè)也在不斷發(fā)展壯大，推動了行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀對比飛行器基本原理與分類0201牛頓第二定律飛行器的運(yùn)動遵循牛頓第二定律，即作用力等于質(zhì)量乘以加速度。02伯努利方程對于飛行器在空氣中的運(yùn)動，伯努利方程描述了流速與壓強(qiáng)之間的關(guān)系。03飛行力學(xué)方程包括飛行器的平動方程和轉(zhuǎn)動方程，用于描述飛行器的運(yùn)動軌跡和姿態(tài)變化。飛行器運(yùn)動方程飛行器結(jié)構(gòu)組成及功能機(jī)身起落架連接機(jī)翼和尾翼，承載乘員和貨物。用于飛行器的起飛和著陸。機(jī)翼發(fā)動機(jī)航電系統(tǒng)提供升力，使飛行器得以在空中飛行。提供推力或拉力，推動飛行器前進(jìn)。包括導(dǎo)航、通信、飛行控制等電子設(shè)備。機(jī)翼固定，飛行速度快，航程遠(yuǎn)，但需要跑道起降。固定翼飛行器通過旋翼產(chǎn)生升力和前進(jìn)動力，可以垂直起降和懸停，但飛行速度相對較慢。旋翼飛行器（如直升機(jī)）模仿鳥類飛行，通過撲動翅膀產(chǎn)生升力和前進(jìn)動力，目前仍處于研究階段。撲翼飛行器無需乘員駕駛，可遠(yuǎn)程操控或自主飛行，廣泛應(yīng)用于軍事、民用等領(lǐng)域。無人飛行器（如無人機(jī)）各類飛行器特點(diǎn)比較航空發(fā)動機(jī)技術(shù)剖析03010203利用氣缸內(nèi)活塞的往復(fù)運(yùn)動，通過曲軸將活塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而驅(qū)動螺旋槳或風(fēng)扇產(chǎn)生推力?；钊桨l(fā)動機(jī)通過壓氣機(jī)將空氣壓縮后，與燃料混合并在燃燒室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?，?jīng)渦輪和噴管膨脹加速后排出，產(chǎn)生推力。噴氣式發(fā)動機(jī)自帶燃料和氧化劑，通過燃燒產(chǎn)生大量高溫高壓燃?xì)?，?jīng)噴管膨脹加速后排出，產(chǎn)生推力，無需外界空氣參與?；鸺l(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)類型及工作原理衡量發(fā)動機(jī)產(chǎn)生推動飛行器前進(jìn)的能力，常用單位有牛頓（N）或千克力（kgf）。推力衡量發(fā)動機(jī)燃油利用效率的指標(biāo)，常用單位有克/牛頓·小時（g/N·h）或磅/小時/推力磅（lb/h/lbf）。燃油消耗率對于渦扇發(fā)動機(jī)，涵道比是外涵道與內(nèi)涵道空氣流量的比值，影響發(fā)動機(jī)的推力和燃油效率。涵道比航空發(fā)動機(jī)噪聲是評價其環(huán)保性能的重要指標(biāo)，常用單位有分貝（dB）。噪聲性能評價指標(biāo)與方法高推重比提高發(fā)動機(jī)推力與重量之比，實(shí)現(xiàn)更高效、更輕量化的發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)。低油耗、低排放采用先進(jìn)的燃燒技術(shù)和排放控制技術(shù)，降低燃油消耗和污染物排放。高超聲速推進(jìn)系統(tǒng)研發(fā)適用于高超聲速飛行器的發(fā)動機(jī)技術(shù)，如超燃沖壓發(fā)動機(jī)等。智能化與自適應(yīng)控制應(yīng)用先進(jìn)的傳感器、控制系統(tǒng)和算法，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的智能化監(jiān)控、故障診斷和自適應(yīng)控制。新型發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢航空航天材料及其應(yīng)用04輕質(zhì)、強(qiáng)度高、耐腐蝕性好，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。鋁合金具有良好的強(qiáng)度和韌性，在某些特定場合下仍被使用。鋼材高溫性能好、強(qiáng)度高、重量輕，是航空航天領(lǐng)域的重要材料。鈦合金包括鑄造、鍛造、軋制、拉伸等，用于制造各種航空航天零部件。加工工藝金屬材料及其加工工藝如聚酰亞胺、聚酯等，具有優(yōu)良的絕緣性、耐腐蝕性和耐高溫性能。高分子材料陶瓷材料復(fù)合材料高溫穩(wěn)定性好、硬度高、耐磨性強(qiáng)，適用于制造發(fā)動機(jī)部件和防熱結(jié)構(gòu)。由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料組成，具有優(yōu)異的綜合性能，如強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕等。030201非金屬材料及其特性01020304復(fù)合材料可用于制造飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身等結(jié)構(gòu)件，減輕重量并提高性能。飛機(jī)結(jié)構(gòu)件復(fù)合材料可制造發(fā)動機(jī)葉片、燃燒室等部件，提高發(fā)動機(jī)的效率和可靠性。發(fā)動機(jī)部件復(fù)合材料在衛(wèi)星和宇宙飛船的制造中廣泛應(yīng)用，如太陽能電池板、天線等。衛(wèi)星和宇宙飛船隨著科技的進(jìn)步，復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用將會更加廣泛和深入。未來發(fā)展復(fù)合材料在航空航天中應(yīng)用導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)05利用傳感器獲取載體運(yùn)動信息，通過數(shù)據(jù)處理確定載體位置、速度和姿態(tài)等導(dǎo)航參數(shù)。包括傳感器、數(shù)據(jù)處理單元、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)和顯示器等部分，各部分協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能。導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理及組成導(dǎo)航系統(tǒng)組成導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理依靠載體自身設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)航和制導(dǎo)，如慣性制導(dǎo)、天文制導(dǎo)等，具有獨(dú)立性和隱蔽性。自主制導(dǎo)由地面或空中指揮站通過無線電等遙控設(shè)備發(fā)送制導(dǎo)指令，控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)，適用于遠(yuǎn)程作戰(zhàn)。遙控制導(dǎo)導(dǎo)彈自身攜帶探測設(shè)備，在接近目標(biāo)時自動搜索、識別和跟蹤目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)精確打擊。自動尋的制導(dǎo)制導(dǎo)方式分類及特點(diǎn)飛行控制策略根據(jù)飛行任務(wù)和飛行環(huán)境，制定飛行軌跡、速度和姿態(tài)等控制策略，確保飛行安全和穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)方法采用先進(jìn)的控制算法和技術(shù)，如PID控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，對飛行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)精確控制。同時，結(jié)合導(dǎo)航系統(tǒng)和制導(dǎo)方式，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)和打擊。飛行控制策略和實(shí)現(xiàn)方法載人航天與深空探測06載人航天任務(wù)包括近地軌道飛行、載人登月、載人火星探測等。任務(wù)類型自1961年尤里·加加林首次進(jìn)入太空以來，人類已經(jīng)完成了數(shù)百次載人航天任務(wù)，包括阿波羅登月計(jì)劃、國際空間站建設(shè)等里程碑事件。歷程載人航天任務(wù)類型和歷程空間站設(shè)計(jì)思路和功能布局設(shè)計(jì)思路空間站設(shè)計(jì)需考慮長期在軌運(yùn)行、人員生活保障、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等多方面因素，采用模塊化、可升級的設(shè)計(jì)理念。功能布局空間站通常由核心艙、實(shí)驗(yàn)艙、服務(wù)艙等模塊組成，具備居住、科研、對地觀測、天文觀測等多種功能。深空探測目標(biāo)及挑戰(zhàn)深空探測的目標(biāo)包括月球、火星、小行星、彗星等太陽系內(nèi)天體，以及探索太陽系外行星等。目標(biāo)深空探測面臨距離遠(yuǎn)、通信時延大、環(huán)境惡劣等挑戰(zhàn)，需要借助高性能火箭、先進(jìn)航天器、高精度導(dǎo)航等技術(shù)手段。同時，深空探測任務(wù)對航天員的生理和心理素質(zhì)也提出了極高要求。挑戰(zhàn)未來發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)07

智能化和自主化方向智能化飛行控制系統(tǒng)利用先進(jìn)算法和傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)飛行器自主導(dǎo)航、決策和執(zhí)行任務(wù)。無人機(jī)集群協(xié)同通過無人機(jī)之間的信息共享和協(xié)同規(guī)劃，提高整體作戰(zhàn)效能和靈活性。智能化航天器研發(fā)具有自主感知、學(xué)習(xí)和決策能力的航天器，以適應(yīng)復(fù)雜的太空環(huán)境。研發(fā)低碳、環(huán)保的航空燃料，降低飛行過程中的碳排放。環(huán)保型航空燃料采用輕質(zhì)材料、高效發(fā)動機(jī)和先進(jìn)氣動布局，提高飛行器的能效比。節(jié)能型飛行器設(shè)計(jì)制定太空垃圾管理和清理規(guī)范，減少太空垃