Аэрокосмическая инженерия является основной областью инженерии , связанной с разработкой самолетов и космических аппаратов . [3] Она имеет две основные и пересекающиеся ветви: авиационная инженерия и астронавтическая инженерия. Авионика похожа, но имеет дело с электронной стороной аэрокосмической инженерии.
«Авиационная инженерия» был первоначальным термином для этой области. Поскольку летная техника развивалась и включала транспортные средства, работающие в открытом космосе , в употребление вошёл более широкий термин « аэрокосмическая инженерия». [4] Аэрокосмическая инженерия, в частности отрасль астронавтики, часто в разговорной речи называется «ракетной наукой». [5] [a]
Летательные аппараты подвергаются воздействию сложных условий, таких как изменения атмосферного давления и температуры , при этом структурные нагрузки применяются к компонентам транспортного средства. Следовательно, они обычно являются продуктами различных технологических и инженерных дисциплин, включая аэродинамику , воздушное движение , авионику , материаловедение , структурный анализ и производство . Взаимодействие между этими технологиями известно как аэрокосмическая инженерия. Из-за сложности и количества задействованных дисциплин аэрокосмическая инженерия выполняется группами инженеров, каждая из которых имеет свою собственную специализированную область знаний. [7]
Происхождение аэрокосмической техники можно проследить до пионеров авиации конца 19-го — начала 20-го веков, хотя работа сэра Джорджа Кейли датируется последним десятилетием 18-го — серединой 19-го века. Один из самых важных людей в истории аэронавтики [8] и пионер в области аэронавтики, [9] Кейли считается первым человеком, который разделил силы подъема и сопротивления , которые влияют на любой атмосферный летательный аппарат. [10]
Ранние знания в области авиационной техники были в основном эмпирическими, некоторые концепции и навыки были заимствованы из других отраслей техники. [11] Некоторые ключевые элементы, такие как динамика жидкости , были поняты учеными 18 века. [12]
В декабре 1903 года братья Райт осуществили первый устойчивый, управляемый полет на двигателе тяжелее воздуха, который длился 12 секунд. В 1910-х годах авиастроение развивалось благодаря проектированию военных самолетов Первой мировой войны .
В 1914 году Роберт Годдард получил два патента США на ракеты, использующие твердое топливо, жидкое топливо, многокомпонентные ракетные заряды и многоступенчатые конструкции. [13] Это подготовило почву для будущих применений многоступенчатых двигательных систем для космического пространства.
3 марта 1915 года Конгресс США учредил первое управление по авиационным исследованиям, известное тогда как Национальный консультативный комитет по аэронавтике, или NACA. [14] Это была первая спонсируемая правительством организация, которая поддерживала авиационные исследования. [15] Хотя изначально она задумывалась как консультативный совет, Авиационная лаборатория Лэнгли стала его первым спонсируемым исследовательским и испытательным центром в 1920 году. [16]
Между Первой и Второй мировыми войнами в этой области были сделаны большие скачки, ускоренные появлением основной гражданской авиации. Известные самолеты этой эпохи включают Curtiss JN 4 , Farman F.60 Goliath и Fokker Trimotor . Известные военные самолеты этого периода включают Mitsubishi A6M Zero , Supermarine Spitfire и Messerschmitt Bf 109 из Японии, Великобритании и Германии соответственно. Значительное развитие произошло с первым действующим самолетом с реактивным двигателем , Messerschmitt Me 262 , который поступил на вооружение в 1944 году к концу Второй мировой войны. [17]
Первое определение аэрокосмической техники появилось в феврале 1958 года [4] , рассматривая атмосферу Земли и космическое пространство как единую сферу, тем самым охватывая как воздушные суда ( aero ), так и космические корабли ( space ) под новым термином «аэрокосмический» .
В ответ на запуск СССР первого спутника «Спутник » в космос 4 октября 1957 года американские аэрокосмические инженеры запустили первый американский спутник 31 января 1958 года . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства было основано в 1958 году после кризиса «Спутника» . В 1969 году состоялся первый полет человека на Луну в космос на корабле «Аполлон-11» . В ходе него три астронавта вышли на орбиту вокруг Луны, двое из которых, Нил Армстронг и Базз Олдрин , посетили лунную поверхность. Третий астронавт, Майкл Коллинз , остался на орбите, чтобы встретиться с Армстронгом и Олдрином после их визита. [18]
.jpg/1280px-F-18F_after_launch_from_USS_Abraham_Lincoln_(CVN-72).jpg)
Важное новшество произошло 30 января 1970 года, когда Boeing 747 совершил свой первый коммерческий рейс из Нью-Йорка в Лондон. Этот самолет вошел в историю и стал известен как «Джамбо-Джет» или «Кит» [19] из-за своей способности вмещать до 480 пассажиров. [20]
Другое важное событие произошло в 1976 году, когда был разработан первый пассажирский сверхзвуковой самолет Concorde . Разработка этого самолета была согласована французами и британцами 29 ноября 1962 года. [21]
21 декабря 1988 года грузовой самолет Антонов Ан-225 «Мрия» совершил свой первый полет. Он является рекордсменом по самому тяжелому самолету в мире, самому тяжелому грузоперевозимому грузу и самому длинному грузоперевозимому грузу, а также имеет самый большой размах крыльев среди всех самолетов, находящихся в эксплуатации. [22]
25 октября 2007 года Airbus A380 совершил свой первый коммерческий рейс из Сингапура в Сидней, Австралия. Этот самолет стал первым пассажирским самолетом, превзошедшим Boeing 747 по пассажировместимости, с максимальным числом 853. Хотя разработка этого самолета началась в 1988 году как конкурента 747, A380 совершил свой первый испытательный полет в апреле 2005 года. [23]
.jpg/1280px-Expedition_42_Soyuz_TMA-14M_Landing_(201503120102HQ).jpg)
Некоторые элементы аэрокосмической техники: [24] [25]
Основа большинства этих элементов лежит в теоретической физике , например, в гидродинамике для аэродинамики или уравнениях движения для динамики полета . Существует также большой эмпирический компонент. Исторически этот эмпирический компонент был получен в результате тестирования масштабных моделей и прототипов либо в аэродинамических трубах , либо в свободной атмосфере. Совсем недавно достижения в области вычислительной техники позволили использовать вычислительную гидродинамику для моделирования поведения жидкости, что сократило время и расходы, затрачиваемые на испытания в аэродинамической трубе. Те, кто изучает гидродинамику или гидроакустику, часто получают степени в области аэрокосмической техники.
Кроме того, аэрокосмическая техника занимается интеграцией всех компонентов, из которых состоит аэрокосмический аппарат (подсистемы, включая электропитание, аэрокосмические подшипники , связь, терморегулирование , системы жизнеобеспечения и т. д.), и его жизненным циклом (конструкция, температура, давление, излучение , скорость , срок службы ).
Аэрокосмическая инженерия может изучаться на уровне продвинутого диплома , бакалавра , магистра и доктора наук на факультетах аэрокосмической инженерии во многих университетах и на факультетах машиностроения в других. Несколько факультетов предлагают степени в области астронавтической инженерии, ориентированной на космос. Некоторые учреждения различают авиационную и астронавтическую инженерию. Ученые степени предлагаются в продвинутых или специализированных областях для аэрокосмической промышленности.
Для студентов, желающих получить степень в области аэрокосмической инженерии, важны знания в области химии, физики, компьютерных наук и математики. [27]
Термин «ракетостроитель» иногда используется для описания человека с большим интеллектом , поскольку ракетостроение рассматривается как практика, требующая больших умственных способностей, особенно технических и математических. Термин используется иронично в выражении «Это не ракетостроение», чтобы указать на простоту задачи. [28] Строго говоря, использование «науки» в «ракетостроении» является неправильным употреблением, поскольку наука заключается в понимании происхождения, природы и поведения вселенной; инженерия заключается в использовании научных и инженерных принципов для решения проблем и разработки новых технологий. [5] [6] Более этимологически правильным вариантом этой фразы было бы «инженер-ракетостроитель». Однако «наука» и «инженерия» часто неправильно используются как синонимы. [5] [6] [29]
{{cite encyclopedia}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )Термин «ракетчик» — неправильное название, используемое средствами массовой информации и в популярной культуре и применяемое к большинству инженеров и техников, работавших над разработкой ракет с фон Брауном. Он отражает культурную оценку огромных достижений команды, но тем не менее неверен. ...
— это понимание происхождения, природы и поведения вселенной и всего, что она содержит; инженерия — это решение проблем путем перераспределения материи мира для создания новых вещей.
Из-за сложности конечного продукта необходимо поддерживать сложную и жесткую организационную структуру производства, что серьезно ограничивает способность любого отдельного инженера понимать свою роль в отношении конечного проекта.
Сэр Джордж Кейли — один из важнейших людей в истории аэронавтики. Многие считают его первым настоящим научным исследователем в области авиации и первым человеком, который понял основные принципы и силы полета.
Английский пионер воздушной навигации и авиационной техники, а также конструктор первого успешного планёра, поднявшего человека в воздух.
Богатый землевладелец, Кейли считается отцом воздушной навигации и пионером в области науки аэродинамики. Он установил научные принципы полета аппаратов тяжелее воздуха и использовал модели планеров для своих исследований. Он был первым, кто определил четыре силы полета — тягу, подъемную силу, сопротивление и вес — и описал взаимосвязь между ними.
Фундаментальные достижения в области гидродинамики, произошедшие в XVIII веке, начались с работы Даниила Бернулли (1700–1782).
10 – Это не ракетостроение
В англоязычных СМИ и популярной культуре наблюдается глубоко укоренившаяся неспособность разобраться с различием между наукой и инженерией.
