飞行器
能在大气层内或大气层外空间飞行的人造物体。按其飞行的空间可分为航空器、航天器和航空航天器3类。飞行器还可以按飞行原理、结构和动力装置进行分类。
中文名称:飞行器
外文名称:flightvehicle
基本概念:人造飞行物体的统称
1、历史发展
人类很早就有在空中像鸟类一样飞行的理想,古希腊的阿尔希塔斯所制造的机械鸽、远至澳大利亚的飞去来器、中国的孔明灯和风筝都有关系。在中国古代,有人在文学著作中描述了飞行的理想,而且还有人设计了一些大型的风筝飞行器,试图实现这种脱离大地束缚的理想,明朝的万户,就设计了一种将几十支火药火箭绑在椅子上,手拿风筝进行飞行的试验。世界上最早的飞行器是中国发明的风筝。15世纪,意大利的列奥纳多·达·芬奇也曾设计过飞行器。
现代飞行器的发展,得益于19世纪工业革命带来的科学和技术的巨大飞跃。19世纪,不断有人试图突破空气的束缚,但都失败了。随着内燃机的发明和广泛应用,在空气中的飞行也逐渐成为可能。1903年,美国的莱特兄弟率先在美国制造出能够飞行的飞机,并且实现了飞行的梦想。随后,飞机及其相关的科学和技术,得到了飞速发展。
空气动力飞行器在国外已经有很多的科研机构乃至个人都有较深的研究。但在中国确是个遥远的梦想,随着时代发展的脚步也有一些人大胆提出一些方式方法,但至于实质性的进展我们没有看到,美国马丁公司就高调推出一款适合载人的单人空气动力飞行器。
2、种类
人造飞行物体的统称。
分类一
飞行器的分类如下:
(1)轻于空气的有浮空器,如气球。
(2)重于空气的有航空器、火箭、航天器、航空航天器、航宇器。
(3)按有无乘员可分为有人驾驶飞行器和无人驾驶飞行器。按使用次数可分为一次使用飞行器和多次使用飞行器。
(4)按一般用途可分为科研飞行器、国民经济飞行器和军用飞行器。
分类二
能离开地面飞行的机器或装置。
可分为航空器和航天器两大类,前者在大气层中飞行,后者在外层空间飞行。◇美国陆军已对一种名为“黄蜂”的单人喷气飞行器进行了试飞。(人民日报.1982.7.20)◇作为世界上收集航空、航天飞行器历史名品最多的博物馆,它展出的实物、模型、图片、电影、录像以及文字资料等,涵盖了人类航空航天的过去,现在与未来。(人民日报.2000.11.6)
分类三
(1)二战碟形飞行器
二战期间,纳粹德国就已开始秘密研制碟形飞行器,并且已经制作出能够飞行的样机。但随着战争的进程,这种“旷古绝今”的狂想还没有来得及公开便因纳粹的覆灭而消失,留给后人一团谜雾。
在二战末期的空战中,当时盟军的飞行员多次发现在德军飞机编队一侧远处,有种形状奇特的飞行器,那东西呈圆状的碟形,没有机翼,但速度很快,飞行性能优异,能够灵敏地转向和爬升俯冲,部分飞行员甚至宣称自己看到了不明飞行物上带有铁十字符号——它们是第三帝国的标志,尽管盟军司令部接到不少目击报告,却从未有过这种神秘飞行器对盟军发起攻击的报告,它们只是急速掠过,或静静的悬停。
对于纳粹德国的绝密研究,盟军早有耳闻,他们曾派出情报人员跟随部队深入敌境,专门搜罗所有关于德军秘密武器的科研情报,结果发现德国人在战争中表现了令人瞠目结舌的创造力。在看到V-2火箭、超级战车、远程火炮、喷气式战机的资料后,盟军一位高级将领说到,“对纳粹德国科研机构的占领揭示出这样一个事实,我们在许多研究领域已经远远落后于他们……”
在德军遗留的诸多技术资料中,盟军发现了一架形状奇特的飞机照片,这是一架机翼呈圆形的螺旋桨飞机,不同于德军以往的任何飞机。在一座废弃的仓库中,盟军找到了它的残骸——它已经被溃败的德军破坏了,这显然是一种用来试验圆形飞行器的操纵性和空气动力学特征的验证机。圆形飞行器有许多优势,首先是它质心规则,特别适用于垂直起降技术,其次它在雷达波的照射下具有一定的隐身效应。如果能够解决动力和操纵方面的难题,那么这种形状的飞行器将具有极其灵活的机动性,在加装武器后将是一种极为可怕的空战利器。
秘密研制无果而终
纳粹德国对碟形飞行器的研究始于上个世纪20年代,当时有些*的纳粹分子试图找到一种强大的能源,用以制造时间机器来和远古的神灵交流。毫无疑问,这些尝试全属徒劳,但却产生了一项副产品——悬浮动力系统。此后的许多年中,纳粹德国一直都对这种飞行器进行大量的研究,有人认为他们已经在飞碟的动力系统研究上取得了突破性进展。
1952年,一位前德国空军上尉、航空专家斯彻里沃宣称自己曾在布拉格附近为一个碟形飞行器绘制过蓝图,该蓝图的试验模型于1944年完成,可望于1945年试飞,但苏军的迅速挺进使这一切成了泡影。第三帝国崩溃前夕,设计蓝图等资料散失,这架设计时速2600千米的神话般的飞行器也就从此无从查考。在斯彻里沃去世后,在他的遗物中,人们果然发现了关于飞碟的设计草图!这又给这种飞行器蒙上了一层神秘色彩。
纳粹的飞碟似乎胎死腹中,但也有人声称曾亲眼目睹了这架奇异飞行器的试飞。据说该机性能奇佳,3分钟内便爬升约9000米,速度达每小时数百千米。这位目击者名叫乔治克雷恩,他的陈述中有些东西耐人寻味:他说有些研究工作被安排在佩内明德基地,那正是纳粹研究飞弹等绝密武器的顶尖航空科研机构,此外,他还证实飞碟通过采用自旋方式获得了良好的稳定性。还有,他说飞碟试飞是在哈尔茨山脉地区,而这正是多位飞碟目击者所报告的目击地点!。核能作为人类发现的最强大的能源,是飞行器最佳选择。还有一种无线输送系统,可以利用微波或者激光为碟形飞行器,输送源源不断的能源,很多国家都在争相开发无线送电技术。
(2)美国碟形飞行器
1955年,美国希尔公司推出一个称为VZ-1飞台的碟形飞行器,装有两台功率各为30千瓦的发动机,飞行时速为24公里。1980年,美国摩尔公司研制了一种涵道风扇的双座XM-4飞盘,4台功率各为30千瓦的发动机驱动8台涵道风扇向下喷气,产生升力。1987年,美国西科斯基公司着手研制共轴旋翼的碟形飞行器,两副旋翼共轴,两副旋翼彼此反向旋转。动力装置可以选用燃气涡轮机、汽油机或电动机。
美国还研制了一种固定盘形翼的碟形飞行器,它的径向剖面呈机翼形,能产生升力。还有一种旋转环翼的碟形飞行器,它的环翼是旋转的,能使飞行更加稳定。
碟形飞行器,它包括驾驶仓、固定底座、着陆架、机轮、发动机和控制装置,在驾驶仓与固定底座的连接处形成一环形凹槽,碟形壳体的内环套入凹槽内,在碟形壳体上对称设有两个旋翼,旋翼与旋翼开关控制装置相连;发动机通过离合器与分动器相连,分动器的第一输出轴通过锥形齿轮组与碟形壳驱动轴相连,碟形壳驱动轴上端的驱动齿轮与碟形壳体内环上的内齿啮合,分动器的第二输出轴通过三节等速万向节与螺旋桨轴相连,螺旋桨轴与螺旋桨固连;在固定底座内壁上设有可旋转的圆盘,圆盘边缘固连的轴承座套装在螺旋桨轴上,圆盘通过连杆与驾驶仓内的圆盘操作杆相连。本技术操作方便,能集汽车、船舶、飞机的三种功能于一身,实现三栖行进。
(3)超导飞行器
使用高温超导体达到漂浮的飞行器,加装电磁转向和推进装置
(4)四轴飞行器
四轴飞行器是微型飞行器的其中一种,也是一种智能机器人。最初是由航空模型爱好者自制成功,后来很多自动化厂商发现它可以用于多种用途而积极产于研制。它利用有四个旋翼作为飞行引擎来进行空中飞行,它的尺寸较小、重量较轻、适合携带和使用的无人驾驶飞行器一样能够携带一定的任务载荷,具备自主导航飞行能力。在复杂、危险的环境下完成特定的飞行任务。同样也可以用于娱乐,比如弹钢琴曲,增强现实等虚拟游戏。
相关构造:四轴飞行器其构造特点是在它的四个角上各装有一旋翼,由电机分别带动,叶片可以正转,也可以反转。为了保持飞行器的稳定飞行,在四轴飞行器上装有3个方向的陀螺仪和3轴加速度传感器组成惯性导航模块,它还通过电子调控器来保证其快速飞行。
具体功能:四轴飞行器能在钢琴上方悬停,在黑白键中定位,弹出钢琴曲。可作出许多高难度动作
3、最新发展
飞行器
X-56A是一种创新型模块化无人飞行研究机,将用于试验主动颤振抑制和阵风减缓等主动气动弹性控制技术,由洛克希德·马丁臭鼬工程队设计。该机采用2台微型喷气发动机、半飞翼构型,翼尖带翼梢小翼。洛马公司制造了2个机身以及数套机翼,计划开展刚性及柔性机翼的飞行试验。
X-56A绰号为“Fido”的首架飞机于2013年6月首飞,第2架飞机称为“Buckeye”,于2014年6月2日抵达阿姆斯特朗中心。2015年1月该机开展了3次低速滑行试验,3月份完成了一次中速滑行试验。该机的初期试验将进行飞机系统检测、评估飞行品质、拓展性能包线、验证地面仿真结果。4月9日的飞行试验将支持NASA先进空中交通技术(AATT)项目的“更高展弦比机翼子项目——性能自适应气动弹性机翼”相关研究。此次飞行是计划完成的8次刚性机翼控制器开发(SWCD)包线探索飞行的首次飞行。试验中,X-56A达到海拔4000英尺(1219米)高度、70节(130千米/小时)速度。
美国空军研究实验室表示,情报、监视与侦察(ISR)能力是X-56A研究的核心,在进行试飞之后,NASA将为飞机安装上正在研制的先进传感器,开展飞行试验。研究目标是将传感器嵌入X-56A的机翼中以探测颤振和阵风载荷,并利用飞机控制面的偏转消除其弯曲和扭转的影响,最终有可能实现对这些弯曲运动的实时控制。该项目源自于未来ISR飞机的研究与技术开发,其中的技术还有可能应用到2035年后服役的民机上,同时该技术对诸如美国空军新一代远程轰炸机等打击武器的建造也会有所帮助。
X-56A无人机代表了一种采用细长、柔性机翼的未来飞行器,虽然尺寸较小,但仍能展示与真实的高空长航时无人机或者更大的远程运输机相同的气弹现象。该无人机主要开展可能出现颤振的飞行包线边界的试验。颤振是弹性体在气流中发生的不稳定振动现象,它是气动弹性力学中最重要的问题之一。弹性结构在均匀气流中由于受到气动力、弹性力和惯性力的耦合作用而发生的振幅不衰减的自激振动。颤振问题在飞行器中尤为突出,一旦飞行速度超过临界值,振幅就迅速增大,以至机翼破坏。