航空航天概论学位论文.doc

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1、航空航天概论论文报告 航空航天概论引言3一、航空和航空基本知识41、航空航天材料42、航空航天结构系统43、航空航天电子技术5二、太空提供给我们的资源5三、空间技术发展面临的问题6四、空间技术发展的机遇与挑战10五、空间技术未来发展的展望12总结14引言 这学期学习了航空航天概论相关知识，了解了航空事业的发展史，飞机的飞行原理、飞机的基本构造、飞机的机载设备、航空发动机、机场地面设施保障系统和航天技术。在我理解，空间技术目前指的主要就是航天技术。20世纪50年代以来，空间技术获得了蓬勃的发展。自从空间技术诞生发展至今，一直都是人们关注的高科技技术，对于经济、国防、文化、科研以及国家政治声誉等都

2、有重大的作用和影响。我国从50年代中期明确提出发展空间科技，到现在的载人航天工程，月球探测工程，空间技术的发展是有目共睹的，这反映了中国综合国力的提高，为中国的社会主义建设事业增添了光彩。 航空航天技术是为航空航天活动的顺利进行而创立的一系列高级复杂的施工作业程序。它涉及人力资源配置，设备仪器搭配与安装使用等艰深的学术作业。是国家，民族，乃至整个人类发展的高度追求，更是人类文明的集中体现。 空间技术自诞生之日起就给人类带来了无限的希望。在空间技术发展过程中，人类从各个方面对于太空进行可能的利用。空间资源的开发在人类日益增长的需求面前逐渐被高度的重视，具体的开发也逐渐提上了日程。对于太空的资源，

3、目前得到利用的还只限于人类认识到的部分，但是已经对于人类的生活造成了巨大的影响。从卫星电视到GPS，从资源探测到太空育种，几乎大到国家社会，小到每个人，都受到了空间技术发展的影响。 一、航空和航空基本知识 1、航空航天材料航空航天大多是在极端条件下进行的，所以对材料的要求很高。经过几十年的航空航天材料研究，研制出了纳米颗粒炸药、碳纳米管高硬度材料、铝氧纳米管材料和新型密封材料、电子绝缘聚合物材料、新型“热塑料”材料以及原子级硅记忆材料和铝硅合金等，并发现了纳米孔隙网材料等。而且新材料工艺也取得了重大突破：采用温轧法、粉末冶金法、非晶复合技术工艺、急速凝固法、树脂膜浸渍法和等温化学气相浸渗法制造

4、出了高强度合金材料、梯度功能材料以及抗损伤复合材料编制机等。与此同时，新材料在航空航天应用上也有重大进展，形状记忆合金、量子隧道效应复合材料等高性能材料得到了广泛应用；火箭尾喷管应用纳米复合涂层、火箭发动机涡轮泵应用陶瓷基复合材料叶盘；采用复合材料排布机编制燃料箱；采用红外材料制成手提式定向反射仪以及用氮化物基材料制造出电子器件等2、航空航天结构系统 用于支承和固定飞行器上各种仪器设备，使它们构成一个整体，以承受地面运输、运载器发射和空间运行时的各种力学环境(振动、过载、冲击、噪声)以及空间运行环境。对飞行器结构的基本要求是重量轻、可靠性高、成本低等，因此飞行器的结构大多采用铝、镁、钛等轻合金

5、和碳纤维复合材料等制造。通常用结构质量比，即结构重量占航天器总重量的比例来衡量航天器结构设计和制造水平3、航空航天电子技术 它按功能分为通信、导航、雷达、目标识别、遥测、遥控、遥感、火控、制导、电子对抗等系统。各种系统一般包括飞行器上的电子系统和相应的地面电子系统两部分，这两部分通过电磁波传输信号合成为一个系统。和这些电子系统有关的电子理论和技术有通信理论、电磁场理论、电波传播、天线、检测理论和技术、编码理论和技术、信号处理技术等，而微电子技术和电子计算机技术则是提高各种电子系统性能的基础。它们的发展使飞行器上的电子系统进一步小型化和具有实时处理更大量数据的能力，进而使飞机的性能（机动能力、火

6、控能力、全天候飞行、自动着陆等）大为提高，航天器的功能(科学探测、资源勘测、通信广播、侦察预警等)日益扩大。 二、太空提供给我们的资源1、航天器的高位置，可以进行对地观测，监测。对于气象监测，资源勘探，大地测量，环境监测，灾害情况探测等提供优势位置。高位置资源对于通信也有很大帮助，各种卫星通信，卫星定位，信号中转和传递，都要依靠航天器的高位置。2、太空还可以为现在和将来的人类提供能源。由于没有大气的干扰，太阳能的利用效率会显著提高。在其他星球上还有各种地球上没有或稀缺的能源资源，比如最近很热门的月球上丰富的未来的核聚变能源He-3，已及可能存在的冰等地外资源。虽然它们的开发目前还显得代价很高，

7、但是将来的发展前景很好。王希季教授于80年代中期就发表了“论空间资源”的专文，把发展空间技术与开发太空资源联系起来。这一论点已经得到社会的公认。3、太空独特的环境，也是一种资源。太空中的高真空、高清洁、超低温环境，以及微重力环境，都是地球表面不可比拟的，它为各种材料的加工制造，科学实验，空间观测探测等都提供了理想的环境。由于没有大气的保护，太空中的辐射很强烈，这对人类探索太空造成了一定的影响，但是高辐射的环境却也可以为生物技术独特的实验环境。虽然太空已经给我们提供了很多资源，但人类对于太空的认识还很有限，未来的开发前景还很大。可以说，太空蕴藏着人类未来发展的希望，所以对于空间技术的发展，就显得

8、十分重要了。谁先发展空间技术谁就可能在未来的资源发展上占据优势地位，所以，各个大国都认识到了空间技术的重要性，大力的发展本国的航空航天技术。三、空间技术发展面临的问题 空间技术包括了如此多的学科和技术，复杂的程度几乎可以说是史无前例的。所以，空间技术发展过程中不可避免的遇到了各种问题，将来也必然要遇到更多的问题。我认为这些问题大致可以总结为两个方面，一方面为技术上的问题，另一方面是非技术方面的问题，包括与政治、经济、军事的联系和影响，以及对于伦理，哲学的影响。 对于技术方面的探讨一直是十分专业的。在世界空间技术发展过程中，首先遇到的是火箭发动机和动力的问题，时至今日火箭发动机的发展也不是那么尽

9、如人意，还是显得太过笨重了，效率很低。几十吨甚至上百吨的火箭，有效载荷却只有几吨，都是由于发动机和燃料的品质决定的。虽然如今的火箭能够把人送入太空，但是目前的火箭发动机远远不能满足人类的需求。但是发动机的更新换代是需要很长的时间的，需要很多技术做基础，所以我认为，寻求新型的火箭发动机是空间技术突破的关键之处。 航空航天事业另一个制约空间技术发展的是材料。在过去空间技术发展过程中，各种新型材料为航空航天做出了很大的贡献。但是，这却导致了空间技术对于材料科学有很大的依赖性，导致目前材料成为了束缚空间技术发展的方面。空间技术的发展对材料科学提出了更高的要求，新型的材料必须满足未来飞行器的要求，大致为

10、四个特征：更强，更刚，更耐热，更轻，也就是比强度高，比模量高，还要耐高温。甚至某些材料还要有自适应智能控制功能。 由于大部分的航天器是无人操纵的，这就要求航天器的电子系统要更加可靠，能处理更多的突发情况，也就是人工智能的要求。由于距离地面更远了，对于通讯系统的要求也更高了。要保持系统的正常运转，并能够充分的可控，对于电子系统的要求要远高于地球表面的各种系统，要保证很高的可靠性和尽可能长的寿命，这也是对于电子技术的考验。 另外一个重要的方面是可靠性和安全性，自从有了载人的航天器以来，由于和航天员的生命密切相关，可靠性和安全性就成为了头等重要的大事。但是尽管人们充分的认识到了安全的重要性，在航天史

11、上依旧发生了很多灾难性的事故，使得航天事业蒙上了一层阴影，严重的影响了空间技术的发展。虽然说事故是不可避免的，但是我们要尽可能的减少航天员的生命危险，这是一个永无止境的精益求精的过程。 还有许多其他方面的问题，比如说推进燃料的问题，航天员的训练等。还有一项不得不提的是工艺制造问题，这是我国非常薄弱的环节。另外，空间技术发展过程中对于环境，资源的影响，也影响到了人们对于空间技术的态度。逐渐增长的太空垃圾，发射火箭对大气的污染，这些也都是亟待解决的问题。 另一方面，以往人们谈起一件高新技术的工程，总是将技术的实现作为主要矛盾。但是对于空间技术这样影响广泛的技术来说，就不能不考虑非技术方面的问题了。

12、发展空间科学技术，不能靠个人或者小范围的力量，有些工程甚至国家的力量都不足以实现，需要靠世界范围的合作才能实现，另一方面，空间科学技术的发展也可能完全是有利的，还会存在这样那样的显性的和隐性的风险。所以，非技术方面的问题也是很重要的一个方面，有时甚至决定了一段时间内空间技术的发展情况。 在空间技术发展过程中，也遇到很多来自国家，社会，经济方面的制约。但这并不是由于技术本身发展的问题，而主要是由于技术发展的整体性和前瞻性不够。例如美国曾经产生过关于空间站的争议。建立空间站的想法本来是不错的，但是在使用过程中，人们逐渐发现了一些不足之处，比如科学研究条件差，有一些国会议员甚至认为原来意义科学价值所

13、剩无几。另一个方面是关于经费争议，空间站的商业性无法开展，然而其高投入占用了其他航天计划的发展，这些原因自然会引起争议。再比如航天飞机技术的争议，美国大力发展的航天飞机，从技术上讲，是人类一项伟大的工程。但是在使用过程中，航天飞机并没有预想的那样降低运输费用，每次发射前都需要各种准备工作，使用维护不便，发射频率较低，而且系统复杂存在很多未知安全隐患。 空间技术在军事上的应用更加引起了全球范围的争议。如果不限制空间技术的军事应用，等待空间技术的不仅仅是臭名昭著的名声（像核弹一样），而且是对于空间技术本身发展的极大打击。然而虽然人们意识到这点，但是依旧陷入囚徒困境之中，无法放弃对于空间技术在军事上

14、的应用。历史上，空间军事化曾经一度是很重要的问题，美国曾经制定过的SDI（星球大战）计划，前苏联也有其相应的计划，甚至在冷战结束以后，但空间军事化仍然是一个很大的问题。这个问题目前由于空间技术并不成熟而不是十分显著，但是等到航天器像飞机一样普遍的时候，人们还不放弃空间军事化的思考方式，那将严重的影响人类对于空间技术造福人类的信心。 同时，由于空间科学技术代表了一个国家的综合实力，所以导致一些极端的追求国家威望而忽视应用目的的现象发生，我认为这也是不可取的。空间技术是为了实用的目的而产生和发展的，若是仅仅为了国家威望，这样的代价实在太大了。比如说美国的阿波罗探月计划，后来被迫终止了，我觉得是因为

15、对于国家威望过于重视而忽视了实用的目的而造成的，脱离了当时的技术条件。 还有，目前看来，空间技术的经济效益还不是十分明显。对于空间技术的投入和产出并没有想象的要好。这也是空间技术发展过程中面临的一个很重要的问题。空间技术的发展目前还主要由国家和政府支持，这是远远不够的。当然，这一方面和国家政府对于核心技术的控制有关，另一方面也是由于空间技术的经济潜力没有完全开发出来。四、空间技术发展的机遇与挑战 可以预见到，短时间内空间技术的发展依旧会集中于哪些亟待解决的问题上，比如发动机动力技术，新材料，更加可靠的电子系统和通讯技术。随着这些问题而来的是一系列对于科学技术工作者的挑战，也是对于整个人类的挑战

16、。但是在这些挑战中，蕴含着人类发展的动力，蕴含着技术发展的机遇。 就像上面所述的那样，空间技术的发展，将会带动一大批学科的共同进步。但是在发展过程中，我们应该总结以往的经验教训，不应该盲目得追求技术的进步，而是应该将空间技术的发展与实际需求结合起来。首先我们应该做好技术前瞻性的研究，那些技术复杂投资大周期长的工程，尤其要谨慎的探讨和评估，综合的评判应用目的和可能带来的效益。空间技术如何应用，也是人们面临的一个挑战。对于这个问题，我认为我们的眼光不能仅仅局限于太空，而是应该充分的运用空间技术，解决人类面临的全球性问题。 另一方面，空间技术的国际合作是未来发展中的趋势，也是一种挑战。国际的关系是复

17、杂的，对于空间技术，同时存在着合作与竞争，如何寻求自力更生和国际合作之间的平衡对于我们这样刚刚起步的航天事业来说，还是很值得思考的。没有自立没有技术，合作无从谈起，但是单枪匹马又是无法完成这样高投入性，高风险性的工程的，也需要依赖国际上的合作。这其中蕴含着挑战，也蕴藏着技术发展的机遇。 还有一个不可忽视的方面，那就是空间技术发展对于文化和社会的影响。随着空间技术的发展，会直接影响生产力的变革，促进文化的进步，外国学者甚至有对于第四次浪潮的预测（托夫勒），认为扩大活动领域会促进人与自然协调发展，从而促进社会的变革，引发第四次浪潮。我认为，空间技术对于社会文化的影响是显而易见的，进而对于哲学，伦理

18、学也产生深远的影响。如今，普通民众对于航空航天事业的关注，带动了一大批的商业现象，比如太空蔬菜，太空杯，各种科幻作品（小说、电影等），在商业广告中加入航空航天的元素等。空间技术俨然成为了高新技术的代名词，这不能不说是为空间技术提供了的另一个发展的领域。如今和空间技术相关的产业还不是很成熟，可以设想，假以时日，空间技术走进每一个人的日常生活中，不仅制约空间技术发展的一些因素消失了，空间技术的的综合利用也实现了。 不过，虽然空间技术已经发展了几十年的时间，但是目前来看，依然属于比较新的学科。对于这样的技术，我们缺乏经验和数据，所以还需要我们有风险意识。从技术发展的过程中，存在着不少技术被滥用而贻害

19、后世的情况，比如说DDT，再比如说塑料制品，当初的滥用致使今天还存在着遗留问题。再比如，现在太空垃圾的问题也已经初现端倪。身为一个将来可能从事技术研究工作的人员，我们应该刻意培养这种意识，而不应该抱有“科学万能论”的想法，对于技术应该充分全面的考虑，而不应该被一项技术可能带来的好处而蒙蔽，忽视可能带来的影响。所以，面对空间技术带来的巨大诱惑，对于空间技术的利用，也是一种挑战，并且我认为技术可能带来的风险不仅应该被个人意识到，更应该被国家和社会意识到，进而在决策过程中起到作用。五、空间技术未来发展的展望如今的技术形态千奇百怪，用途多种多样。所以，我认为，今后我们不能仅仅发展技术，而相应的也要发展

20、专门评估各种技术的学科。这样的学科我不知道现在是否存在，但至少还是比较新的，很不完善的。对于一项技术的应用方式，应用前途，造成的影响等，作出全面细致的评估，肯定会促进技术的发展，影响技术研究的方式方法，产生巨大的社会效用。当然，这样的评估技术的学科发展起来必然是有一定的难度的，估计只有以国家甚至全球的共同支持才能逐渐组建成型，而且现今的水平依旧是相当的不成熟。不过这并不妨碍我对于这样的学科部门的畅想。对于理论的畅想。虽然目前看来，物理学的发展远远超出了技术所需要的层面，但是不能否认，可能一些新的理论发现会致使现在的一般世界（非极端尺度）中产生新的技术，尤其是空间技术这样的高新技术。目前，技术发

21、展的不全面依旧制约着人们迈向太空的脚步，所以，要想真正的脱离行星的层面，抵达星系的尺度，我们还是需要继续从理论方面寻找契机。而对于技术方面，我个人认为，在诸如发动机工作原理，星际旅行的方式这样的问题上，如果理论上不出现新的突破，单凭技术上的发展很难突破目前的瓶颈。对于技术细节的畅想。可以预见到，未来的航天器会是多种多样的，但我估计，未来不会像电影中一样，人类驾着星河舰队在太空中穿梭，相反，按我的想法航天器的规模可能会越来越小，尤其是作为交通工具的航天器。小型的航天器既安全又节省成本，灵活而且方便，具有很多大型航天器没有的优点，不过这当然这样基于技术高度发展的基础之上。空间站的发展为将来空间港口

22、的建立提供了可能。将来在人类认为需要的地方建立空间港，这是件非常可能的事情。我觉得最困难的部分是维持空间港内的生态环境和生物圈。不同于空间站或者小型航天器，对于相对独立而且庞大的空间港，控制其中的环境时间很困难的事情，需要克服的技术难题还有很多（“生物圈2号”就是一个例子），但是这是人类必须迈出的一步，是人类脱离自身条件束缚的重要一步。总结 中国航天事业自1956年创建以来，经历了艰苦创业、配套发展、改革振兴和走向世界等几个重要时期，迄今已达到了相当规模和水平。 1970年4月24日21时31分，中国“东方红”一号飞向太空，这是中国发射的第一颗人造卫星；1975年11月26日，中国首颗返回式卫

23、星发射成功，3天后顺利返回，中国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家；1987年8月，中国返回式卫星为法国搭载试验装置。这是中国打入世界航天市场的首次尝试；2003年10月15日，神舟五号载人飞船升空；2005年10月12日，航天员费俊龙、聂海胜乘坐神舟六号飞船再次飞上太空，并在遨游太空5天、完成一系列太空实验后安全返回地面；2007年10月24日18时05分，搭载着我国首颗探月卫星嫦娥一号的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火成功发射；2008年9月25日神舟七号发射升空，并实现中国首次太空出仓活动；2010年10月1日18时59分57秒，“嫦娥二号”在西昌卫星发射中心发射升空

24、，并获得了圆满成功。 我国的航空事业起步很晚，但是经过我国科研工作者的不懈努力，也取得了辉煌的成就。初教-5教练机，我国第一种自行制造的初级教练机；歼-5由沈飞工业公司研制，是单座单发高亚音速喷气式战斗机，主要用于昼间截击，具有一定的对地攻击能力；歼-12轻型战斗机是我国第一种完全依靠本国技术力量进行设计和制造的喷气战斗机。它摆脱前苏联系列飞机的设计格局，为我国独立自主研制战斗机奠定了良好基础；运-5运输机是我国第一种自行制造的运输机；直-5是我国制造的第一种多用途直升机，也是新中国直升机科研应用的开端；歼-8战斗机是我国在歼-7，即米格-21的基础上独立进行重大改进研制而成的高空高速战斗机，

25、长期守卫我国领空；歼-10将是我国第一种自行设计的、装备部队使用的第三代战斗机，第一种自行设计的、真正兼有空优/对地双重作战能力的作战飞机我国航空航天经历了艰苦创业、配套发展、改革振兴和走向世界等几个重要时期，迄今已达到了相当规模和水平：形成了完整配套的研究、设计、生产和试验体系；取得了显著的社会效益和经济效益；建立了具有一定水平的科学研究系统，取得了多项创新成果；培育了一支素质好、技术水平高的航空航天科技队伍，二十一世纪将是世界航天活动蓬勃发展的新世纪，我们航空航天人应该百尺竿头，更进一步。我国航空航天的发展大多走的是仿制的道路，一个航空航天大国需要的是创新，自主创新能力是国家竞争力的核心。

26、一个国家只有拥有强大的自主创新能力，才能在激烈的国际竞争中把握先机、赢得主动。所以国家要多培养创新型人才，加强预先研究和技术基础建设，集中力量攻克重大关键技术，掌握核心技术，形成自主知识产权。同时加强技术基础建设，扩大国际合作，继续保持中国航空航天事业的发展势头。我国的科研单位大多是行政化管理，缺失有效的管理机制，所以要加强科学管理，提高质量和效益，针对航天活动投资大、风险大、技术密集、系统复杂等特点，运用系统工程等现代管理手段，加强科学管理，提高系统质量，降低系统风险，提高综合效益。一个国家的航空航天的发展离不开广大的人民群众，国家有关部门应该普及航空航天知识，宣传航空航天事业，动员社会各界力量支持航空航天事业的发展。 随着我国社会主义市场经济体制的初步建立和不断完善，通过宏观调控引导中国航空航天活动的发展方向，推动航空航天领域中重大技术的研究开发和系统集成，促进航空航天科技在经济、科技、文化和国防建设等方面的应用，深化航空航天科技工业的改革，实现航空航天事业的持续发展。我相信我国的航空天航天会有一个光明的未来！