航空航天工业

当德国进攻法国,富兰克林·d·罗斯福总统呼吁行业产生惊人的50000架飞机一年第二次世界大战期间。在其整个历史上不到45000。1944年,然而,它的生产几乎是这一目标的两倍。在整个战争期间大约300000架军用飞机。1943年,行业有1345600名员工。制造飞机已经成为国家的主导产业之一。

战后,航空工业大幅削减产量。到1949年产出降至6100人。当1950年朝鲜战争爆发行业再次增加产量。建造了超过19000架军用飞机在战争期间。

在1950年代重大进展包括商业的转换航空公司从螺旋桨和活塞发动机飞机喷气式飞机。最大的增长航空在较小的飞机用于私人和商业飞行。直升机生产也增加了。航空业成为航空航天工业,美国和苏联参加洲际超音速导弹和Earth-girdling卫星的生产。从1964年到1973年,当美国积极参与越南冲突,近30000军队就应派遣飞机——包括直升机。(另请参阅火箭。)

在美国飞机的主要生产者,飞机引擎、导弹和空间飞行器数量超过一打。一些主要集中在军事装备,其他民用产品。

然而,大多数生产对市场或准备这样做。随着汽车越来越复杂,公司经常合作的重大项目。他们还依赖于专门的供应商对许多项目。成千上万的小公司初级生产者制造零件。总的来说,航空航天工业雇佣了超过一百万人。

联邦政府的主要客户是导弹、航天器、飞机、及其组件。年度政府采购这些车辆和零部件总额超过50%的美国航空航天产品和服务的销售。

在21世纪初的主要制造商飞机、导弹和空间飞行器包括波音公司、通用动力公司、洛克希德·马丁公司,麦道公司和诺斯罗普格鲁曼公司。私人飞机生产商的山毛榉(现在雷神公司的一部分),塞斯纳,风笛手。发动机制造商包括Avco莱康明,通用电气(General Electric)和普惠。直升机制造商包括贝尔,波音,卡曼,罗宾逊和西科斯基公司。

1962年,在私下发达的通讯卫星的发射通信卫星,国会通过了通信卫星的行为。这授权成立一个私人公司,第一次这样被政府迈出的一步。1963年2月1日,通讯卫星公司(通讯卫星)特许。

1965年4月6日,通讯卫星发射早期的鸟(后来更名为Intelsat 1),世界上第一个商业通信卫星。卫星电话信息和电视转播和其他北美和欧洲之间的传输。国际通信卫星计划是国际合资企业。它支持许多国家,每一个都有它自己的地面站。100多个国家在全球通信卫星系统合作。

航空工业公司在制造方法做了研究和设计。公司已经探讨了一些这样的爆炸成形形状硬导弹的使用金属。这些模具需要更多力量比液压机的巨大力量。释放大量的电能在几个上百万第二个水下爆炸,产生类似于闪电。这种“火花”创建一个冲击波,通过水传播迅速,推动金属模具。

另一个发展是机翼和机身的蜂窝板。两飞机和导弹的皮肤需要更持久的承受压力在更高的速度,但强烈的金属都是沉重的。设计师加入细胞薄铝或不锈钢像蜂巢。

薄层金属横跨开放的细胞,连着他们热形成蜂窝夹层结构。它比一块坚硬的金属打火机相同厚度的但非常强烈。钎焊技术设计为蜂窝板被广泛使用。它消除了钻井,冲压、轧制和焊接。

自动化、电子和机械装置来控制机器的使用操作,也对这个行业产生了重大影响。可以测量部分、切、钻穿孔,或进行其他操作更精确,并迅速以这种方式比人类操作员。

直到二战航空汽油进行了微小的变化(看到石油)。然而,辛烷值从87提高到100。辛烷值的燃料的抗爆价值。敲门表明燃烧缸太快速。辛烷值越高越减少发动机爆震燃料的能力。辛烷数量从0到100不等。四乙铅添加给适当的辛烷值。更大的飞机需要高于100辛烷值的燃料。数量规模设计性能评价等燃料。

飞机引擎,如汽车,需要不同等级的燃料。航空汽油现在使用分级81/87,91/98,100/130,为后来的飞机,如波音同温层飞机,115/145。

航空发动机的发展创造了双燃料等级数。第一个数字是“稀混合气评级。“这表明燃料抗拒敲门巡航时发动机调整经济。第二个数字是“富混合物评级。“指定抗爆质量与发动机最大功率在起飞和爬升。

第一个喷气发动机使用一个特殊的煤油。自早期的飞机是军用飞机和石油工业成立生产汽油,燃料必须发达的妥协。这喷气燃料的汽油和煤油,名叫JP-4。大多数的喷气客机燃烧高度精制煤油。

火箭发动机自身携带氧气的化学氧化剂,这使他们没有通常被认为是飞机燃料燃烧材料。这些范围从液态氢和液态氧,或煤油和液氧异国hydrazine-based燃料与液氧或酸性氧化剂结合使用。

液体燃料通常产生更多的能量和功率比现在使用的固体燃料火箭发动机。正在考虑使用固体燃料包括铀核引擎和铯离子引擎。核反应堆可用于喷气发动机提供热量;或核反应的产物可能作为推进剂。

化学家们正试图开发具有更大的热容量的燃料。利用此类燃料的飞机可以携带打火机燃料载荷,以及更多的乘客,工艺也能飞长没有加油。

大型汽车可能会10至15英里每加仑的汽油,而道格拉斯DC-7飞行300英里(480公里)的速度每小时将只有大约半英里每加仑和一架运输将只有大约四分之一英里每加仑。喷气客机携带多达23000加仑的装备,或138000磅燃料。喷气发动机燃油消耗是用磅/小时,这是表示在飞机上的仪表面板。

从油罐卡车或飞机加油消火栓系统。消火栓系统,更快,直接从机场储油罐泵燃料的飞机通过地下管道。这些系统能够使得飞机的速度每分钟600加仑。

研究两种类型,基础和应用(看到科学)。基础研究试图发现空气动力学的基本原则。应用研究试图寻找使用这些原则。当研究表明,它是可行的构造一个航天汽车发展的开始。

发展经历了三个主要stages-engineering,生产和测试。在航空航天工程阶段车辆设计和蓝图。经常是建立模型。这是一种不能飞的模型中,有时在全尺寸构造。然后工程师们开发一个原型。这是主模型,作为实际车辆的生产模式。

制造业从生产阶段开始。在装配线的车辆数量,经过测试阶段。测试显示工艺是否按计划执行。从研究到开发的步骤不清楚地分开但同时。

航空航天研究关注调查的许多领域。他们涉及到航空或太空交通工具,它的性能,它的飞行员。研究车辆包括空气动力学、推进系统、结构和材料。在飞行时,其通信和导航系统和操作和气象问题调查。试点研究涉及人类反应飞行。

空气动力学涉及车辆运动的力在空中。它试图发现最有效的形状飞行。设计师通过简化工艺,提高速度提供了阻力最小,或阻力,空气。流线型外观在超音速飞行尤为重要。当飞机飞近,或超越音速,它创造了冲击波。堆积的空气,因为它不能迅速足以使飞机的空间。冲击波通过它们抵抗运动,因此造成阻力。

推进研究发挥了关键作用在不断增长的能力,超出了气氛。往复式发动机发展12马力引擎的3500马力的螺旋桨飞机的莱特兄弟,是由1950年代末。喷气发动机现在的能力超过50000磅的推力以每小时600英里(966公里)。

结构研究带来了新技术的发展形成了框架和皮肤的飞机。薄翼高速度意味着肋和皮肤建设从沉重的石板,取而代之的是面板加工固体金属合金。后掠翼像b - 52的灵活而强大。

在每平方英尺的翼面战斗机可能支持110磅(50公斤)的压力起飞和降落70磅(32公斤)。设计师允许保证金的力量远远超出在飞行中可能需要什么。

寻找新材料与结构研究。第二次世界大战中使用的铝合金为亚音速飞行的飞机被证明是优秀的。飞机超音速飞行,然而,更高的温度,和更强的金属是必要的。今天不锈钢,钼,钛是最常用的。x - 15研究火箭飞机建立了镍合金,Inconel-X,可承受的温度1000°F (540°C)。此外,新的飞机正在构建强、轻量级为例子,石墨和硼。

喷气式飞机的出现创造了一个通信和导航设备的需求在更高的速度飞行。与卫星通信发展到一个较高的阶段。例如,在1960年先锋5发送信息地球500万英里(800万公里),和它的发射器的设计发送信号5000万英里。日益复杂的设备获得越来越多的深空探测,推出了许多国家在1970年代和1980年代。

飞机的速度进步带来新的研究解决操作问题。更高的巡航速度意味着更高的着陆速度;因此飞行员控制的高性能飞机着陆期间必须得到改善。许多飞机携带的仪器来测量航速和高度在飞行从起飞到着陆。这些记录促进日常运营的安全。

在气象学许多研究有待完成。高速飞机飞行迅速通过各种天气条件的飞行员必须保持消息灵通。

一个伟大的进步在气象研究于1960年发射的第一颗天气观测卫星,洛斯1,由国家航空和宇宙航行局(NASA)。环绕,它拍摄云层覆盖地球。气象学家研究这些照片全球天气的一个更完整的画卷。第一个同步气象卫星是在1974年推出。

先进的航空和空间飞行器需要了解人类反应高重力条件下,失重、定向障碍、监禁、和其他陌生的经验(看到本文“航空航天医学”)。

在整个历史人试图飞,他们不仅尝试了飞行器还开发了飞行的科学基础。早在公元四世纪公元前的科学,亚里士多德研究流体力学,空气动力学弹簧。流体力学与流体运动。后来这门科学贡献者包括列奥纳多·达·芬奇,伽利略,牛顿,约翰和丹尼尔·伯努利方程、欧拉,琴乐圆达朗贝尔。

在19世纪科学和航空的兴趣有所增长。流体流动的调查人员包括奥古斯汀路易斯·柯西g·g·斯托克斯爵士,赫尔曼·冯·亥姆霍兹和古斯塔夫罗伯特·基尔霍夫。

乔治·凯利爵士是第一批实验者看到飞行的问题清楚。1809年,他指出,解决飞行将是“做一个表面应用程序支持给定的重量的空气的阻力。”他建议使用螺旋桨和一个“爆炸”引擎。凯莱尝试了滑翔机和模型。弗朗西斯·h·威汉姆建造了1871年第一次风洞。

1883年奥斯本雷诺兹爵士确定流体流动是层流(平滑)或动荡。他表示流的类型之间的比例速度,密度,和长度的液流和液体的粘度。今天这个分数称为雷诺数。是很重要的在相关风洞研究模型扩展到全尺寸的实际飞行汽车。

恩斯特马赫是第一个做实验室研究在超音速流体的运动。1887年,他拍摄了激波在飞行弹丸的鼻子。后,他尝试了一个模型在超音速飞机的空气。他的工作是在马赫数这个词,它指定飞行速度与声速的关系。升力和阻力的原理是在1894年由fw兰彻斯特开发的。

塞缪尔·p·兰利之前花了许多年研究空气阻力建立动力模型。他的实验结束了注定要失败的尝试在1903年全面的飞行。

莱特兄弟自己熟悉早期的实验和理论飞行。不满意的科学数据,他们建立了一个风洞。他们的测试机翼形状导致他们成功的航班。

巨大的科技组织专家已经出现学习飞行的飞机和宇宙飞船。研究通常是由团队由于其复杂性。许多研究是政府赞助,因为其高成本和军事需求。

航空航天研究在美国由政府机构和私营机构进行。主要研究组织国家航空和宇宙航行局(美国宇航局)。国会设立了NASA在1958年作为一个独立的民间机构。它成功国家航空咨询委员会,成立于1915年。在NASA的研究中心是:

• 艾姆斯研究中心:气体动力学;自动稳定、指导和空间飞行器的控制;生物医学和生物物理研究。
• 乔治马歇尔太空飞行中心:据系统;航天器的结构和材料。
• 戈达德太空飞行中心:强调地球、太阳和宇宙天文学方面的程序;跟踪和数据采集功能。
• 休·l·莱顿研究中心:飞行评估测试的研究飞机如x - 15。
• 喷气推进实验室:强调深空探索,包括月球和星际航班;地球和海洋动力学。
• 约翰·f·肯尼迪航天中心:主要载人和无人驾驶航天器的发射地点。
• 兰利研究中心:再入车辆空气动力学;航天器的结构和材料。
• 路易斯研究中心:推进和发电厂为空间飞行器的研究技术,包括核能火箭。
• 林登·约翰逊航天中心:研究、开发和运行的载人太空探索任务。
• 国家空间技术实验室:开发和测试设备;环境研究。
• 瓦勒普斯飞行中心:小地球卫星发射;探空火箭射击。

国防部及其三个军事服务空军,海军,部队也从事航空航天研究。国防高级研究计划局,国防部内的一个组织,负责所有项目,与空间的研究。其他政府机构从事航空航天研究美国联邦航空管理局,国家海洋和大气管理局,国家标准与技术研究院。

私人研究机构在美国包括各种教育机构、工业集团,实验室和基础。其中包括巴特尔纪念研究所,IIT伊利诺理工大学研究所,斯坦福研究所,兰德公司(Rand Corporation)和布鲁金斯学会。

大部分的欧洲国家有一些航空航天研究活动受到政府、工业、或大学赞助。许多属于欧洲航天局,美国宇航局的同行。在东亚,日本越来越有兴趣研究。联合国一直在努力协调世界各地航空工作。

许多专门为航空航天研究设施和工具被开发出来。上半年的主要工具是20世纪风洞。新设施,超越的速度限制风洞已经被发明了。然而,风洞远未过时了。无论多远太空飞行器旅行必须减速着陆。宇宙飞船的飞行品质的整个范围的速度必须不断追究。

发电厂的进化从活塞引擎通过飞机和火箭和其他空间推进系统已经呼吁新的研究技术。测试细胞,坚固,能承受高温和推力,设计了飞机和火箭引擎。燃料和润滑剂的研究需要化学和机械实验室设备。润滑剂是检测原子辐射反应学习是否适合各种类型的航天器的特殊要求。

结构研究实验室使用大型机械扭或破碎的一部分研究。石英灯加热器产生的高温典型忍受在高速飞行。研究材料检查新金属,塑料,金属陶瓷(金属陶瓷组合)在极端的温度下将保持其强度。

飞行试验研究方法非常有用,因为在实际飞行条件下测量可以。它是最早的航空研究方法。多年的实验飞机已经如此彻底检测实验室飞行。经常这些车辆的试飞员是航空工程师。其他重要设施航空医学的实验室,包括军事和NASA。这些实验室监测的影响,探索航天飞行的飞行员。

设计了许多仪器测量的实验结果。在风洞工作一个光学设备称为纹影系统使可见冲击波模式以超音速的速度。高强度电气火花产生冲击波研究模型的图片在一个10000000秒发射枪以每小时16000英里(25750公里)。各种机械仪器措施部队在风洞模型。电子设备用于少量和很短的时间。

下半年的20世纪设计出现的新原则。Richard t .惠特科姆,然后与国家航空咨询委员会(NACA),于1951年发现了面积法则。它减少了25%的拖累飞机接近音速。合并后的横截面积的机翼和机身不应该比理想的最小阻力。飞机设计师应用规则用在机身的翅膀工艺均附呈。

h·朱利安•艾伦的项目实施,提出了冲核弹头形状在1952年作为一种保护导弹从摩擦重新进入大气层。苗条,嗅觉灵敏的形状像针尖在火焰燃烧,因为它通过越来越密集的空气。他发现一个钝的形状创建高阻力和沉重的冲击波,消散热量。另一种类型的鼻锥的材料,可以切除,或蒸发,在再入。这减少了阻力。去除鼻锥比钝更长和更指出类型。

boundary-layer-control原理的新应用是在1950年代。电影的缓慢移动的空气附着在机翼可以追溯到雷诺兹的发现,英国物理学家。在实验飞机边界层被机械地移除,出气更高的速度流动,并提供更大的升力。

在1960年代初新设计来减少空气摩擦阻力,称为层流控制(利物浦),成功测试。气流吸入槽在机翼表面和驱逐通过机舱后方。诺X-21A使用这个设计。

实验是与不寻常的航天车辆不断地进行。地面机器盘旋在大地或水在气垫气流的粉丝。这些车辆包括铃1滑行艇和英国制造SR-N3气垫船。

许多实验VTOL(垂直起飞和着陆)和短距起飞和降落(短)飞机设计和建造。瑞安XV-5B使用翅膀的球迷获得垂直起降。铃X-22A, curtiss - x 19可倾斜的螺旋桨。Ling-Temco-Vought xc - 142 a雇了一个可移动的“倾斜翅膀”,指出螺旋桨向上或向前。的Piasecki VZ-8P AirGeep,一个“会飞的吉普,”管道风扇用于垂直飞行。

先进的电厂也正在不断发展中。冲压喷气发动机能够更大的速度比涡轮喷气发动机。使用它在美国空军的超音速拦截波马克导弹导弹。开发高推力的火箭引擎已经使用在贝尔x - 1,第一个飞机飞行速度比声音,在北美x - 15研究飞机。更高级的版本,X-15A-2也是火箭。

1964年,洛克希德YF-12A和sr - 71被公布。这些飞机速度达到了每小时超过2000英里(3200公里)(3)马赫,海拔70000英尺(21000米)。两个多功能战斗机在1972年公布。麦道公司f - 15前所未有的可操作性,主要是因为其轻量级的双发动机和革命翼设计。诺的F-5E虎II是一个战术战斗机超音速飞行的能力。

美国空军、海军和美国国家航空航天局在研究项目推出了许多人造卫星。开发的卫星环境科学服务管理,例如,传送的照片云在天气预报地球作为一个援助。

绕地球轨道飞行第一人是苏联的Maj。尤里加加林在1961年,。小约翰·h·格伦。,第一个美国载人轨道飞行,1962年。三个载人项目水星飞行之后。十个双人项目的轨道飞行双子飞船是在1965 - 66。阿波罗载人飞行三人项目的“探月太空船”始于1968年。1969年阿波罗宇航员首次登月。最后美国使命Moon-Apollo 17-ended复苏在太平洋12月19日,1972年。1973年5月载人发射太空实验室项目。1975年7月,在一份联合联合States-Soviet工会太空任务,阿波罗和联盟号人员参观了彼此在为期两天的连接一些地球140英里(225公里)以上。在1981 - 82航天飞机哥伦比亚四个测试飞行准备商业运作,始于1982年11月,结束于2011年。

高空飞行的危险包括缺氧和减压病。极低的温度还遇到创建问题。

缺氧是身体缺乏足够的氧气来维持正常的流程。轻度缺氧会导致错误的幸福的感觉再加上混乱和缺乏协调和判断。严重缺氧会导致昏迷和死亡。缺氧的结果在高海拔地区气压降低。压力下降,空气变得稀薄,氧气更少。氧气面罩可以保护传单从缺氧到43000英尺(13100米)。上面的高度要穿一套压力或机舱必须加压允许满意的呼吸和足够的氧气摄入量。

一个人做一个快速的爬进薄上空25000英尺(7600米)也可以减压病,或气栓。这类似于“弯曲”经历了由深海潜水员表面过快。大气压力的快速减少导致气泡的形成,主要是氮,在体内组织和体液。这会产生关节痛、痒、咳嗽和窒息,视力模糊,麻痹,在严重的情况下,死亡。一个密封驾驶室防止减压病。

突然压力损失在高海拔地区会产生爆炸减压。如果一个破窗或皮肤穿刺允许舱内压力下降,居民可体验到缺氧和减压病。加压飞机的飞行员戴氧气面罩作为一项预防措施,和乘客紧急面具。

另一个高空飞行风险是极端温度,可能达到-80°F (62°C−)或更低。电热服的船员和加热小屋抵御寒冷。高速飞行或返回太空舱到大气中产生高温。这需要特殊服装、制冷、保温和heat-dispersing设备。

如果一架飞机飞在一个恒定的速度,其居住者感到没有身体的效果。然而,如果速度或方向的速度飞行的突然改变,可能会有人类的压力。

速度的增加,或速度,加速度。负加速度,或减少速度,称为减速。加速度迫使身体反应在三个directions-head脚,胸部,背部,一边到另一边。产生一个拉像重力加速度。它以g(重力)单位。1 g等于重力的作用,静止的物体在地球表面。

人类的宽容加速度随力的方向和持续时间。在急转弯或从陡峭的潜水,撤军可能发生停电。这暂时的失明和最终的无意识是由血从头部冲。应对这一名飞行员可能穿一个重力防护服,施加压力在腹部和腿,防止血液在下半身的池。可能发生在一个外循环红视。这红的愿景和可能的意识丧失的结果从血冲到头上。飞行员可以承受的力几百克的几分之一秒如果逐步建立。圈带,吊带,头盔,支持身体位置帮助传单应付。

紧急逃离高速飞机需要一个弹射座椅。超越音速的飞行员必须封装在一个胶囊为了生存风爆炸和减速。一个爆炸性的指控推动阀座或胶囊和飞行员的尾巴。

疲劳是一个问题。噪音和振动增加疲劳。震动可能会导致物理干扰。噪音可能会损害听力灵敏度。小屋绝缘,耳塞,头盔,和无线耳机保护机组人员免受过量的噪音。

湍流空气可能导致晕机呕吐、恶心和不适。一氧化碳等有毒化合物从引擎或气体灭火器必须保持的小屋。燃料必须小心处理。氧气供应应该是纯洁的。

太空旅行者漂浮在一个胶囊,免费在零重力的地球引力。封闭的小屋,他们必须处理二氧化碳和其他人类废物化学或通过光合作用为氧气,水,和食物。宇航员必须训练有素的防范心理困惑,隔离和监禁。他们还必须防止辐射。

航空航天医学问题是高度专业化的研究工具。低压室重复在高空稀薄的大气。人类离心机产生加速度的力量。火箭雪橇和离心机测试高加速和减速效果。垂直加速器模拟振动应力。封闭的小屋重复隔离条件。无线电发送数据从测量地面站设备附加到动物和人类在飞行中。项目汞的宇航员进行长期培训之前第一个美国人太空飞行是在1961年。

在美国航空航天医学实践的军用和民用部门联邦政府,教育机构、研究机构、航空公司、飞机制造商。空军维护学院的航空航天医学和航空航天医学研究实验室。海军海军航空医学学院,航空医学加速实验室,实验室设备和材料。