航空航天知识

我们知道，人类的家园是地球，地球的外面覆盖着一层大气。没有水和大气，没有适宜的温度和环境，生物很难生存。

通常在人们眼里，“天”很高，要冲出厚厚的大气层进入太空是非常非常困难的。事实上，与地球相比，大气层非常稀薄。

已知地球直径约为12700 km，而大气层厚度只有100 -800 km。如果把地球比作一个苹果，那么我们可以把大气层看成是苹果皮，但这个“苹果皮”本身是多变的。

例如，离地球表面最近的一层叫做对流层。其高度从海平面到约11000米，顶界随纬度和季节变化，赤道地区为17000米，中纬度地区(如北京、天津)为1100米。

对流层的主要特点是气温随高度的增加而降低，所以也叫温跃层。平均而言，海拔每升高1000米，气温下降约6.5℃。同时，气压也随着高度的增加而降低。因为地球引力的原因，5500米高度包含了大气总量的一半，而整个对流层约占大气总质量的四分之三。

因为几乎所有的水汽都集中在这一层大气中，加上大量的粒子，这也是最富戏剧性的一层。从11000米左右的高度到30500米左右，其大气温度基本不变，平均保持在-56.5℃，故称平流层(实际情况是:25000米以下，温度随高度上升。在平流层顶部，温度上升到零下43到零下33摄氏度。平流层的温度之所以有这样的特点，是因为这一层的大气远离地球表面，受地面温度的影响较小，而且其顶部有臭氧，可以直接吸收太阳的辐射热。

同温层不到整个大气层的四分之一。在这一层大气中，没有上下对流，只有水平风，所以也叫平流层。另外，这层大气中几乎没有水汽，基本没有云、雾、雨、冰雹等气象变化，对飞机的顺利飞行非常有利。但由于空气密度低，飞机不适合在这个高度进行机动飞行。

人类几乎所有的航空活动都集中在对流层和平流层。为了保证飞机和发动机的工作效率，飞机的飞行高度一般不超过30公里的限制。

30公里到80-100公里的高度范围称为中间层。这层空气的特点是温度先升后降，以45公里为界。由于大量臭氧的存在，其温度首先从平流层顶部的-33℃上升到约17 ~ 40℃；从45公里开始，随着海拔的升高，温度又开始下降，直到降到-65.5℃到-113℃。

中间层的空气已经很稀薄了，它的空气质量只占整个大气的1/3000左右。在80公里的高空，空气的密度只有地面的五十分之一；在100公里的高度，空气的密度只有地面的万分之八。因为空气很稀薄，气体开始电离，所以人们一般把飞行在80-100公里高度的飞行器看作是不依靠大气层飞行的航天器。

1967 10，美国试飞员约瑟夫·沃尔克驾驶X-15A火箭飞机以7297 km/h的惊人速度飞行，创造了载人飞机速度的世界纪录。而且他还多次飞到80多公里的高空，成为美国第一个“开飞机的宇航员”。根据美国国家航空航天局的规定，飞行超过80公里的飞行员可以被称为宇航员。

中间层以上800公里的范围称为电离层。其特点是含有大量带正电或负电的离子，空气具有导电性。而且它的温度随着海拔的升高而迅速升高，在200公里的高度，温度可以达到400℃。因此，它也被称为“温暖层”。

电离层顶部之外是大气层的最外层，即“逃逸层”。由于地球引力的减弱，气体分子和等离子体已经与地球保持一臂之遥。

电离层和平流层的空气密度极低，对航天器影响不大。因此，人类的大部分航天活动都是在它们内部(或外部)进行的。

航空和航天的区别；

航空和航天是人们经常接触到的两个专业术语。虽然仅一字之差，但却被称为两个技术范畴。为什么？

如果稍加注意，可以发现航空技术主要发展军用飞机、民用飞机和吸气式发动机，航天技术主要发展无人飞船、载人飞船、运载火箭和导弹武器，而飞机和飞船最能体现两者的成就。从飞机和航天器的主要区别，可以看出两个技术领域的显著差异。

第一，飞行环境不同。所有的飞机都在稠密的大气中飞行，它们的工作高度是有限的。现代飞机的最大飞行高度是离地30多公里。即使未来飞机高度增加，也离不开稠密的大气层。飞船冲出稠密大气层后，将以类似于自然天体的运动规律在接近真空的空间飞行，近地点高度至少为100公里。对于运行中的航天器来说，需要研究空间飞行环境。

第二，电厂不一样。飞机使用吸气式发动机提供推力，吸收空气中的氧气作为氧化剂，只携带可燃物。而航天器的发射和运行是用火箭发动机提供推力，推力中既携带燃烧剂，也携带氧化剂。吸气式发动机没有空气就不能工作，而火箭发动机没有空气就可以减小阻力，增加有效推力。包括推进剂罐在内的吸气式发动机可以随飞机多次使用，而发射航天器的运载火箭都是一次性的。虽然航天飞机的固体助推器可以重复使用20次，其轨道器的液体火箭发动机可以重复使用50次，但与飞机上使用的吸气式发动机相比，使用次数仍然很少。吸气式发动机使用的推进剂只有航空汽油和航空煤油，而火箭发动机使用的推进剂种类繁多，有液体型、固体型和固液型。

第三，飞行速度不同。现代飞机最快速度是音速的三倍以上，是军用飞机。至于现在使用的客机，都是亚音速飞行。为了不落到地面，宇宙飞船在太空中以非常高的速度运行。例如，航天器在离地面600公里的圆形轨道上运行的速度是音速的22倍。所有的宇宙飞船在正常运行时都处于失重状态。如果长时间载人，会造成失重的生理效应，影响健康。正因为如此，与飞行员相比，航天员的选拔和训练要严格得多。大多数人只要买票就可以坐飞机，但是那些花大价钱去太空旅行的人也必须经过专门的训练。

第四，工作时间不一样。无论是军用还是民用飞机，最大航程约2万公里，最长飞行时间不超过一昼夜。其活动范围和工作时间非常有限，主要用于军事和交通运输。一般轻型飞机虽然用途广泛，但是每次活动的范围都比较小。航天器可以在轨道上长时间工作，比如现在还在使用的联盟TM载人飞船，与空间站对接后可以在太空运行几个月。再比如航天飞机，可以在轨飞行7-30天，绕地球一周大约1.5小时。运行时间最长的载人飞船是和平号空间站，已经在太空飞行了15年。至于无人航天器，比如各种应用卫星，一般都在绕地球轨道上工作多年。一些深空探测器，如先锋10，已经在太空飞行了32年，正在飞出太阳系飞向银河系。飞机的优点是可以多次重复使用，而飞船除了航天飞机只能使用一次，载人飞船也不例外。

第五，提升方式不同。飞机的起飞是从起飞线开始，滑离地面，加速爬升到安全高度的运动过程。当它返回地面时，只需要向下降落。只有少数飞机，如英国的鹞式战斗机，可以通过转动发动机喷口实现垂直起降，但机身仍处于水平位置，没有竖起。到目前为止，航天器的发射，包括地面和海上的发射，以及上面有航天器的运载火箭，都是垂直空中的。在发射过程中，运载火箭要按照程序一步步掉头分离，最终将飞船送入预定轨道。有些航天器在发射中途要经历多次变轨，情况比较复杂。虽然航天飞机也可以发射航天器，但也是垂直发射。至于返回式航天器，其返回地面必须经历脱轨、转场、再入和着陆四个阶段，其难度远远大于飞行器的着陆。虽然飞机的起飞、飞行和降落，航天器的发射、运行和返回都离不开地面中心的指挥，但地面设施和支持系统，以及它们的工作性能和内容也有很大的不同。

世界航空航天事件:

风筝起源于古代中国，大约在14世纪传播到欧洲。

公元前500-400年，中国的人们开始制作木鸟，试验原始飞行器。

1909世界上第一架轻型飞机在法国诞生。

从1903 12 14到17，莱特兄弟设计制造的“飞行者”1在人类航空史上首次实现了自主飞行。试飞成功成为划时代事件，人类航空史进入新时代。

1947 10 6月14日，美国著名试飞员查尔斯·耶格尔驾驶X-1飞机突破音障。

1969年7月20日22: 56: 20，阿姆斯特迈出了一小步，成为了地球上全人类的一大步。

1957 10十月四日

前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星。六个月后，一颗美国卫星飞上了天空。

1959九月12

前苏联发射了“月球”2号探测器，这是世界上第一个撞击月球表面的航天器。

1961 4月12日

前苏联宇航员加加林成为世界上第一个飞上太空的人。

1969年7月20日

美国宇航员阿姆斯特朗乘坐阿波罗11飞船，成为第一个踏上月球的人。

1970 65438+2月15

前苏联探测器金星7号首次在金星着陆。

1971 4月9日

前苏联的“礼炮”空间站1成为人类进入太空的第一个空间站。两年后，美国将天空实验室空间站送入太空。

1971年65438+2月2日。

前苏联“火星”3号探测器在火星表面着陆。五年后，美国海盗号火星探测器登陆火星。

1981 4月12日

世界上第一架航天飞机，美国哥伦比亚号航天飞机成功发射。

1986 65438+10月28日

美国挑战者号航天飞机在升空73秒后爆炸。

1986年2月20日

前苏联发射了“和平”号空间站，已经服役8年，目前仍在运行。是目前最成功的人类空间站。

1993 165438+10月1。

美国和俄罗斯签署协议，在“和平”号空间站的基础上建造国际空间站，命名为阿尔法国际空间站。

中国重大航天事件；

1956，10年10月8日，中国第一个火箭导弹研究机构——国防部第五研究院成立。

1970年4月24日，长征一号运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射东方红一号卫星，使中国成为世界上第三个自主研制和发射卫星的国家。

1975 165438+10月26日，长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射我国首枚返回式火箭。

返回式科学试验卫星3天后成功回收。

1984年4月8日，cz-3在西昌卫星发射中心成功发射我国首颗地球同步轨道卫星——东方红二号实验通信卫星。

1990年4月7日，中国在西昌卫星发射中心用自主研制的cz-3成功发射亚洲一号通信卫星，这是中国长征系列运载火箭首次发射外国卫星，使中国在世界航天商业发射服务领域占有一席之地。

1999 5438+00年6月，中国与巴西合作研制的第一颗地球资源卫星成功发射并正常运行，这是中国空间技术领域的首次全面国际合作。

2003年6月5438+10月65438+5月神舟五号成功发射并成功回收2003年6月65438+10月65438+6月，中国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家。

5438年6月+2003年2月和2004年7月，中国与欧洲航天局联合研制并发射了“探索一号”和“探索二号”科学卫星，“地球空间双星探测计划”取得圆满成功。

2004年6月23日，我国探月工程正式获得国务院批准。

6月65438+10月65438+2005年2月，神舟六号发射成功。