stringtranslate.com

Аэрокосмическая техника

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] Аэрокосмическую инженерию, в частности, отрасль астронавтики, часто в разговорной речи называют «ракетной наукой». [5] [a]

Обзор

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]

История

Орвилл и Уилбур Райт совершили полет на самолете Wright Flyer в 1903 году в Китти-Хок, Северная Каролина.

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 .

Первая мировая война

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» .

Холодная война

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]

Самолет в полете
AF/A-18F Super Hornet в полете, 2008 г.

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]

1976: Первый пассажирский сверхзвуковой самолет

Еще одно важное событие произошло в 1976 году, когда был разработан первый пассажирский сверхзвуковой самолет « Конкорд» . 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]

Элементы

Вернер фон Браун с двигателями F-1 первой ступени ракеты- носителя «Сатурн-5» в Космическом и ракетном центре США.
Космический корабль «Союз ТМА-14М» сконструирован для спуска на парашюте
Двигатель истребителя проходит испытания. Туннель позади двигателя позволяет шуму и выхлопным газам выходить наружу.

Некоторые элементы аэрокосмической техники: [24] [25]

Основа большинства этих элементов лежит в теоретической физике , например, гидродинамика для аэродинамики или уравнения движения для динамики полета . Существует также большой эмпирический компонент. Исторически этот эмпирический компонент был получен из тестирования масштабных моделей и прототипов, либо в аэродинамических трубах , либо в свободной атмосфере. Совсем недавно достижения в области вычислений позволили использовать вычислительную гидродинамику для моделирования поведения жидкости, сокращая 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 ).

Программы обучения на получение степени

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]

В популярной культуре

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 иронически 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]

Смотрите также

Сноски

  1. ^ Однако «ракетостроение» — неправильное название, поскольку инженеры аэрокосмической отрасли не являются учёными [5] [6] и не обязательно работают над ракетными двигателями.

Ссылки

  1. ^ "Требуемое образование". study.com . Получено 2015-06-22 .
  2. ^ "Образование, инженеры аэрокосмической отрасли". myfuture.com. Архивировано из оригинала 2015-06-22 . Получено 2015-06-22 .
  3. Энциклопедия аэрокосмической техники . John Wiley & Sons , 2010. ISBN 978-0-470-75440-5
  4. ^ ab Stanzione, Кайдон Эл (1989). «Инжиниринг». Британская энциклопедия . Том. 18 (15 изд.). Чикаго. п. 563.{{cite encyclopedia}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  5. ^ abcd NASA (2008). Steven J. Dick (ред.). Remembering the Space Age: Proceedings of the 50th Anniversary Conference (PDF) . стр. 92. 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. ...
  6. ^ abc Petroski, Henry (23 ноября 2010 г.). «Инженерия — это не наука». IEEE Spectrum . Получено 21 июня 2015 г. Наука — это понимание происхождения, природы и поведения вселенной и всего, что она содержит; инженерия — это решение проблем путем перераспределения материи мира для создания новых вещей.
  7. ^ "Карьера: Аэрокосмический инженер". Профили карьеры . The Princeton Review. Архивировано из оригинала 2006-05-09 . Получено 2006-10-08 . 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.
  8. ^ "Сэр Джордж Кейли". flyingmachines.org . Получено 2009-07-26 . 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.
  9. ^ "Сэр Джордж Кейли (британский изобретатель и учёный)". Britannica. nd . Получено 2009-07-26 . Английский пионер воздушной навигации и авиационной техники, а также конструктор первого успешного планера, поднявшего человека в воздух.
  10. ^ "Сэр Джордж Кейли". Комиссия по празднованию столетия полетов США. Архивировано из оригинала 24 февраля 2014 г. Получено 31 января 2016 г. 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.
  11. ^ Кермит Ван Эвери (1988). «Авиационная техника». Encyclopedia Americana . Том 1. Grolier Incorporated.
  12. ^ Джон Д. Андерсон-младший (2010). «Краткая история раннего развития теоретической и экспериментальной гидродинамики». Энциклопедия аэрокосмической техники . Получено 2 апреля 2023 г. Фундаментальные достижения в области гидродинамики, произошедшие в XVIII веке, начались с работы Даниила Бернулли (1700–1782).
  13. ^ Американский институт аэронавтики и астронавтики. «Хронология истории». AIAA, 5. Доступ 15 июля 2024 г.
  14. ^ «От NACA до NASA: 95 лет инноваций в полете — NASA». 2010-03-02 . Получено 2024-08-16 .
  15. ^ Американский институт аэронавтики и астронавтики. «Хронология истории». AIAA, 5. Доступ 15 июля 2024 г.
  16. ^ «Обзор NACA». NASA, NASA, www.nasa.gov/history/naca/overview.html#:~:text=NACA%20officially%20turned%20over%20operations,as%20well%20as%20aeronautical%20research. Доступно 20 июля 2024 г.
  17. ^ "Messerschmitt Me 262 A-1a Schwalbe (Swallow)" . Получено 20 ноября 2022 г. .
  18. ^ "Краткая история NASA". NASA. Архивировано из оригинала 2010-11-18 . Получено 2012-03-20 .
  19. ^ Герман, Кент. «Boeing 747: королева неба на протяжении 50 лет». CNET . Получено 11 сентября 2019 г.
  20. ^ "Boeing 747–100 – Технические характеристики – Технические данные / Описание". www.flugzeuginfo.net . Получено 11 сентября 2019 г. .
  21. ^ Чжан, Бенджамин. «Concorde совершил свой последний полет 15 лет назад, а сверхзвуковые воздушные перевозки до сих пор не восстановились — вот взгляд назад на их потрясающую историю». Business Insider . Получено 10 сентября 2019 г.
  22. Гай, Джек (28 февраля 2022 г.). «Самый большой самолет в мире уничтожен в Украине». CNN . Получено 20 ноября 2022 г.
  23. ^ "История Airbus A380". interestingengineering.com . 2019-03-31 . Получено 2019-09-11 .
  24. ^ "Определение аэрокосмической техники" (PDF) . Atlantic International University . Получено 30 апреля 2023 г. .
  25. ^ Грюнтман, Майк (19 сентября 2007 г.). «Время академических факультетов в области астронавтической инженерии». Программа конференции и выставки AIAA SPACE 2007. Конференция и выставка AIAA SPACE 2007. Американский институт аэронавтики и астронавтики (AIAA). Архивировано из оригинала 18 октября 2007 г.
  26. ^ "Конструкции самолетов в аэрокосмической технике". Аэрокосмическая техника, новости авиации, зарплата, работа и музеи . Архивировано из оригинала 2015-11-09 . Получено 2015-11-06 .
  27. ^ "Вступительное образование, инженеры аэрокосмической отрасли". myfuture.com. Архивировано из оригинала 2015-06-22 . Получено 2015-06-22 .
  28. ^ Бейли, Шарлотта (7 ноября 2008 г.). «Оксфорд составил список десяти самых раздражающих фраз» . The Daily Telegraph . Архивировано из оригинала 11.01.2022 . Получено 18.11.2008 . 10 – Это не ракетостроение
  29. ^ Нойфельд, Михаэль. Фон Браун: Мечтатель космоса, инженер войны (первое издание). Vintage Books. стр. xv. В англоязычных СМИ и популярной культуре наблюдается глубоко укоренившаяся неспособность разобраться с различием между наукой и инженерией.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки