Аэрокосмическая техника является основной областью техники , связанной с разработкой самолетов и космических аппаратов . [3] Он состоит из двух основных и пересекающихся отраслей: авиационной техники и космонавтики . Авиационная инженерия аналогична, но занимается электроникой аэрокосмической техники.
«Авиационная техника» было первоначальным термином для этой области. По мере того, как летные технологии развивались и включали летательные аппараты, работающие в космическом пространстве , в употребление вошел более широкий термин « аэрокосмическая техника». [4] Аэрокосмическую технику, особенно отрасль космонавтики, часто в просторечии называют «ракетной наукой». [5] [а]
Летательные аппараты подвергаются тяжелым условиям, например, вызванным изменениями атмосферного давления и температуры , при этом на компоненты транспортного средства воздействуют структурные нагрузки . 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 техника. Из-за сложности и количества задействованных дисциплин аэрокосмическая инженерия выполняется группами инженеров, каждый из которых имеет свою специализированную область знаний. [7]
Зарождение аэрокосмической техники можно проследить до пионеров авиации конца 19 - начала 20 веков, хотя работы сэра Джорджа Кэли датируются последним десятилетием 18 - серединой 19 века. Один из самых важных людей в истории воздухоплавания [8] и пионер авиационной техники, [9] Кэли считается первым человеком, который разделил силы подъемной силы и сопротивления , которые влияют на любой атмосферный летательный аппарат. [10]
Ранние знания в области авиационной техники были в основном эмпирическими, а некоторые концепции и навыки были заимствованы из других отраслей техники. [11] Некоторые ключевые элементы, такие как гидродинамика , были поняты учеными 18-го века. [12]
В декабре 1903 года братья Райт совершили первый продолжительный управляемый полет самолета тяжелее воздуха с двигателем, продолжительностью 12 секунд. В 1910-е годы произошло развитие авиационной техники благодаря проектированию военных самолетов времен Первой мировой войны .
Между Первой и Второй мировыми войнами в этой области были сделаны большие успехи, ускоренные появлением 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. Значительным достижением в аэрокосмической технике стал первый действующий самолет с реактивным двигателем Messerschmitt Me 262 , который поступил на вооружение в 1944 году, ближе к концу Второй мировой войны. [13]
Первое определение аэрокосмической техники появилось в феврале 1958 года, [4] рассматривая атмосферу Земли и космическое пространство как единую сферу, тем самым охватывая как самолеты ( аэро ), так и космические корабли ( космос ) под недавно придуманным термином «аэрокосмическая промышленность» .
В ответ на запуск СССР первого спутника «Спутник» в космос 4 октября 1957 года американские аэрокосмические инженеры 31 января 1958 года запустили первый американский спутник. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства было основано в 1958 году в ответ на холодную Война . В 1969 году состоялся «Аполлон-11» — первая космическая миссия человека на Луну. Он видел, как три астронавта вышли на орбиту вокруг Луны, а двое, Нил Армстронг и Базз Олдрин , посетили лунную поверхность. Третий астронавт, Майкл Коллинз , остался на орбите, чтобы встретиться с Армстронгом и Олдрином после их визита. [14]
Важное нововведение произошло 30 января 1970 года, когда Боинг 747 совершил свой первый коммерческий рейс из Нью-Йорка в Лондон. Этот самолет вошел в историю и стал известен как «Джамбо-джет» или «Кит» [15] благодаря своей способности вместить до 480 пассажиров. [16]
Еще одно значительное событие в аэрокосмической технике произошло в 1976 году с разработкой первого пассажирского сверхзвукового самолета «Конкорд» . Разработка этого самолета была согласована французами и англичанами 29 ноября 1962 года. [17]
21 декабря 1988 года грузовой самолет Ан-225 «Мрия» совершил свой первый полет. Он является рекордсменом по количеству самых тяжелых самолетов в мире, самого тяжелого груза, перевозимого по воздуху, и самого длинного груза, перевозимого по воздуху, а также имеет самый широкий размах крыльев среди всех самолетов, находящихся в эксплуатации. [18]
25 октября 2007 года Airbus A380 совершил свой первый коммерческий рейс из Сингапура в Сидней, Австралия. Этот самолет был первым пассажирским самолетом, превзошедшим Боинг 747 по пассажировместимости - 853 пассажира. Хотя разработка этого самолета началась в 1988 году как конкурента 747, А380 совершил свой первый испытательный полет в апреле 2005 года. [19]
Некоторые элементы аэрокосмической техники: [20] [21]
Основа большинства этих элементов лежит в теоретической физике , такой как гидродинамика для аэродинамики или уравнения движения для динамики полета . Существует также большая эмпирическая составляющая. Исторически этот эмпирический компонент был получен в результате испытаний 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 затраты, затрачиваемые на испытания в аэродинамической трубе. Те, кто изучает гидродинамику или гидроакустику, часто получают степень в области аэрокосмической техники.
Кроме того, аэрокосмическая инженерия занимается интеграцией всех компонентов, составляющих аэрокосмический аппарат (подсистемы, включая мощность, аэрокосмические подшипники , связь, тепловой контроль , жизнеобеспечение и т. д.) и его жизненным циклом (конструкция, температура, давление, радиация , скорость , срок службы) . ).
Аэрокосмическую технику можно изучать на высшем уровне , бакалавриате , магистратуре и докторантуре. уровни на факультетах аэрокосмической техники во многих университетах и на факультетах машиностроения в других. Несколько факультетов предлагают степени в области космонавтики, ориентированной на космос. Некоторые учреждения проводят различие между авиационной и космонавтической техникой. Ученые степени предлагаются в передовых или специальных областях аэрокосмической промышленности.
Знания в области химии, физики, информатики и математики важны для студентов, получающих степень в области аэрокосмической инженерии. [23]
Термин «ученый-ракетчик» иногда используется для описания человека с большим интеллектом , поскольку ракетостроение рассматривается как практика, требующая больших умственных способностей, особенно технических и математических. Этот термин по иронии судьбы используется в выражении «Это не ракетостроение», чтобы указать, что задача проста. [24] Строго говоря, использование слова «наука» в термине «ракетостроение» является неправильным, поскольку наука занимается пониманием происхождения, природы и поведения Вселенной; инженерия – это использование научных и инженерных принципов для решения проблем и разработки новых технологий. [5] [6] Более этимологически правильная версия этой фразы — «инженер-ракетостроитель». Однако слова «наука» и «техника» часто неправильно используются как синонимы. [5] [6] [25]
{{cite encyclopedia}}
: CS1 maint: location missing publisher (link)Термин «ученый-ракетчик» является неправильным употреблением в средствах массовой информации и в массовой культуре и применяется к большинству инженеров и техников, которые работали над разработкой ракет вместе с фон Брауном. Это отражает культурную оценку огромных достижений команды, но, тем не менее, неверно. ...
Наука занимается пониманием происхождения, природы и поведения Вселенной и всего, что она содержит; инженерия – это решение проблем путем переустройства вещей в мире 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 конечном проекте.
Сэр Джордж Кэли — один из самых важных людей в истории воздухоплавания. Многие считают его первым настоящим научным исследователем с воздуха и первым человеком, который понял основные принципы и силы полета.
Английский пионер воздушной навигации и авиационной техники и конструктор первого успешного планера, способного поднять человека в воздух.
Богатый землевладелец, Кэли считается отцом воздушной навигации и пионером науки аэродинамики. Он установил научные принципы полета на самолетах тяжелее воздуха и использовал для своих исследований модели планеров. Он был первым, кто определил четыре силы полета — тягу, подъемную силу, сопротивление и вес — и описал взаимосвязь каждой из них с другой.
Фундаментальные достижения в области гидродинамики, произошедшие в XVIII веке, начались с работ Даниэля Бернулли (1700–1782).
10 – Это не ракетостроение
Англоязычные средства массовой информации и массовая культура глубоко укоренились в неспособности разобраться в различии между наукой и инженерией.