一 空气、飞鸟、扑翼机
航空学同其他科学技术相比,是相当年轻的学科。人类历史漫长,许多工艺技术按照从低到高,从直接到间接,从简单到复杂的次序发展和成熟。航空学是一门高度复杂的科学,是一门科学理论与技术高度结合的综合性学科。它的诞生必须有大量赖以生存的基础。可以说,它首先应有思想和观念的基础。人们必须首先产生思想,继而才能去探索。其次便是科学认识的基础,其中*重要的一点即是对自然界中空气性质和作用的认识。如果这一概念没有建立或认识不清,那么一切努力都将毫无结果。另外还须有必要的技术准备。进入19世纪末,航空器发展的技术条件终于成熟了。
1.我们的大气层
我们居住的地球周围包围着一个大气层。这个大气层对地球上的所有生物来说是极其重要的:它保护生物不受太阳辐射的伤害,维系着地表一个适宜���温度;大气层的变化引起地面四季的变化,带来风、雨、电等气象现象;大气层为动物提供了呼吸的氧气……没有大气层,地球决不会有生物。
大气层还为飞行生物——鸟类和昆虫——提供了活动场所。没有大气,也就不会有飞行生物,人类也就不会发明利用空气动力的各类飞行器。就通常的飞机而言,大气为机翼提供升力。使飞机升空;大气可使操纵面产生控制力矩,使飞机升降、转弯;大气还为飞机发动机提供了燃料燃烧的氧气,使发动机正常工作。由此可见,大气层对航空飞行器来说是必须的环境条件,大气层是航空器**的飞行活动场所。鉴于大气层对航空有如此重要的意义,因此我们在此先介绍一下这个大气环境。
大气层是由空气构成的,空气又是由多种气体单质组成的?昆合物。它的*重要成分是氧气和氮气。由于地球引力作用和气体密度的差异,各个高度每一气体的比例是不同的。在海平面,氮气的重量占75.5%,氧气的重量占23.1%,氩气的重量占1.3%,二氧化碳的重量占0.05%,还有0.05%的重量是氦气、氖气、氙气、氡气、氪气等惰性气体以及水蒸气、臭氧和氢气。随着高度的变化,大气密度迅速减小,气体比例也发生很大变化。在80千米高空,氢和氦成为大气的主要成分。由于各种动力航空器都要依靠空气提供升力,依靠氧气使发动机工作,而大气密度和氧气含量随高度急剧减小,因此航空器的飞行高度有限,一般持续飞行高度在32千米以下。
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