【簡介:】在萊特兄弟制造飛機的20世紀初,人類制造飛機是無章可循的,那時人類正處在對飛行器設(shè)計的探索階段,如何設(shè)計飛機,怎樣制造飛機都憑人的直覺和經(jīng)驗,怎樣設(shè)計和制造最科學(xué),設(shè)計師們幾
在萊特兄弟制造飛機的20世紀初,人類制造飛機是無章可循的,那時人類正處在對飛行器設(shè)計的探索階段,如何設(shè)計飛機,怎樣制造飛機都憑人的直覺和經(jīng)驗,怎樣設(shè)計和制造最科學(xué),設(shè)計師們幾乎一無所知。萊特兄弟的第一架飛機不就是將本該放在飛機尾部的升降舵設(shè)計在飛機的頭部了嗎?隨著人類設(shè)計飛機的經(jīng)驗越來越豐富,飛機的設(shè)計和制造形成了一套幾乎不變的程序,人們將積累的設(shè)計經(jīng)驗和用生命換來的教訓(xùn)寫進飛機設(shè)計書中,讓后人少走彎路。
現(xiàn)代飛機,無論是戰(zhàn)斗機、轟炸機等軍用飛機,還是民航客機、運輸機,它們的設(shè)計制造過程幾乎是相同的。
首先是飛機的用戶提出對飛機的性能要求。比方說,要制造一架戰(zhàn)斗機,空軍的有關(guān)部門就應(yīng)該提出戰(zhàn)斗機的性能要求,如飛機的速度、每分鐘可以爬升多少米、起飛距離、最大航程、最小的轉(zhuǎn)彎半徑,能夠針對別國某種型號的戰(zhàn)斗機進行有效的空中格斗等等,設(shè)計部門根據(jù)這些要求,開始著手設(shè)計方案;一旦這種設(shè)計方案完成,就開始下一階段的風洞實驗。
在介紹這種實驗之前,我們先講講風洞為何物。大家知道,飛機在天上飛行,空氣基本上是靜止的,而飛行員則感覺有大風迎面撲來,飛行越快,風也就越大。人們在設(shè)計和制造飛機時,就利用了這種相對運動的原理,建立了專門的實驗設(shè)備,它能夠在一個管道內(nèi)產(chǎn)生一股一定速度的氣流,這種氣流可以達到聲音傳播速度的好幾倍,將設(shè)計方案中的飛機做成一定比例大小的模型,放在這種管道內(nèi),利用一些特殊的設(shè)備,測量模型上受到的氣流對它的作用力(如升力、阻力),這種實驗設(shè)備被人們稱作風洞。飛機的模型固定在風洞內(nèi),氣流迎面吹來,就像飛機在空中飛行一樣。
經(jīng)過風洞實驗以后,根據(jù)收集到的數(shù)據(jù),對方案進行修改,直至達到滿意的程度為止。
現(xiàn)代計算機的計算速度和數(shù)據(jù)存貯量都很大,可以通過數(shù)學(xué)方程的求解計算,知道設(shè)計方案中飛機的受力情況進行修改,可以減少昂貴的風洞實驗次數(shù),降低設(shè)計飛機的費用。
一旦外形確定以后,就可以規(guī)劃飛機內(nèi)部的裝置和結(jié)構(gòu),做出幾架樣機來,利用這幾架樣機再進行以下幾項實驗:
將樣機放在飛機場的振動架上模擬飛行時的振動情況,日夜不停地進行振動實驗,看看飛機的牢固程度。另外還做一些沖擊實驗,重壓和牽拉實驗來看看飛機到底能承受多大的破壞能力。
另外對一些樣機進行試飛實驗來檢驗它的飛行性能和穩(wěn)定性能,不斷修改,直到能使飛機駕駛員感到駕駛方便為止。
在所有的實驗完成以后,由用戶來進行驗收,在用戶認為符合最初提出的性能要求以后,飛機才算正式定型,開始批量生產(chǎn),投放市場或者裝備空軍使用。
知識點
運動與靜止
運動是指宇宙中發(fā)生的一切變化和過程,既包括保持客體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能的量變,也包括改變客體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能的質(zhì)變。運動不是以物質(zhì)外部附加給物質(zhì)的可有可無的性質(zhì),而是物質(zhì)本身固有的內(nèi)在矛盾決定的不可缺少的性質(zhì)和存在方式。運動和物質(zhì)不可分離?!皼]有運動的物質(zhì)和沒有物質(zhì)的運動是同樣不可想象的”,也就是說,運動是絕對的。
靜止是從一定的關(guān)系上考察運動時,運動表現(xiàn)出來的特殊情況,是相對的、有條件的。例如地面上的建筑物就其對地面沒有做機械運動這一點而言是靜止的。但是這種靜止僅僅是從一定的“參考系”看來才是如此,從別的“參考系”看來又是運動的,如建筑物隨地面一起圍繞著太陽運轉(zhuǎn),又隨太陽系一起在銀河系中運轉(zhuǎn)。