书城教材教辅青少年科普知识阅读手册——航空航天科学知识
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第12章

这是世界上第一架真正意义上的歼击机。在1915年夏初,“福克”式EⅠ型单翼歼击机出现在西部战线上空,其优势很快在空战中显示出来,英、法等协约国飞机遭到了越来越严重的损失。史称“福克”灾难开始了。

为了进一步扩大优势,德国又先后推出了E系列各型歼击机。1915年9月服役的EⅡ型歼击机,在原EⅠ型歼击机的基础上,换掉59千瓦的汽缸旋转式发动机,改装一台74千瓦的汽缸旋转式发动机,解决了该型机动力不足的问题。为了增大火力,德国又在EⅡ型歼击机的基础上,用一挺“施潘道”式机枪替换了“帕拉贝吕姆”式机枪,研制出EⅢ型歼击机,后又加装一挺机枪。EⅣ型机是E系列的最后一型。该型机装有一台120千瓦的汽缸旋转式发动机。在上述E系列各型中,产量最大的是EⅢ型。

为了摆脱“福克”灾难,重新夺回空中战场的主动权,协约国先后推出了B.E.2C和F.E.2b、DH.2、科德隆GⅢ和GⅣ型、纽波特10型和斯巴德SV型等歼击机。其中法制“纽波特”型和英制DH.2型歼击机战术性能较好。协约国一度改变了空中作战形势。

“伽利略”号木星探测器

“伽利略”号探测器呈不规则长形体,总重约2717千克,由木星轨道器和再入器两部分组成,在到达木星前约150天时,两者分离,轨道器环绕木星运行探测;再入器深入水星大气层考察。

轨道器上还装有很多精密的探测仪器,主要包括:CCD摄像机,发回的照片清晰度比“旅行者”探测器的高20~1000倍,可分辨出木星卫星表面30~50米范围的细节;近红外绘图分光计,可探测出氮、磷化氢、水、甲烷、锗等组分;紫外分光计能探测出氮、氢和氧等;光子偏振、辐射计,可以测量偏振光和光强度;磁强计、高能粒子检测仪、等离子体检测仪、等离子体波分系统(测量电场和磁场变化)、尘埃粒子检测仪和重离子计数器等,可用于对木星磁层等的研究。再入器是由美国航天局的艾迈斯研究中心负责设计,休斯飞机公司创造的。其外形呈扁锥体,总重约339千克、其中仅防热壳就重达220千克。其上有2台1波段发射机、能以128比特/秒的速率发送测量数据,经轨道器中继到地球。再入器上的探测仪器有:大气结构检测仪,能测量木星大气的温度、压力等;中性质谱仪,可测定木星大气组分;氦分量检测仪,用于测定木星大气中的氦气含量;测云计、纯流量辐射计以及光和射电检测仪等。

K

卡-52

继卡-50之后,俄罗斯又开始研制其改进型卡-52直升机。卡-52是一种双并列双座的全天候、超低空武装攻击直升机。该机主要用于攻击和消灭敌方坦克、装甲车辆及地面机械化部队,同敌人的低速空中目标作战。卡-52被称为“智能型”直升机,机上带有最新的自动目标指示仪和独特的调度程序,是机动性及生存能力极强的新一代直升机。卡-52驾驶舱有20毫米厚的装甲,两侧短翼都有2个挂点,能携带大量武器,最多可载16枚激光制导A-9“旋风”反坦克导弹,射程8~10千米,能穿透900毫米装甲壁板。机身下方一侧有1门30毫米机关炮。最大起飞重量10800千克,最大速度350千米/小时,作战半径250千米,续航时间1小时40分钟。卡-52除驾驶舱外,机体大量采用了复合材料,其重量约占全部重量的35%。这些材料能吸收雷达回波,降低被敌方发现的概率。其油箱外层为复合材料,里面是蜂窝结构,在被子弹击穿后能自动密封。

KC-135空中加油机

KC-135空中加油机共有10个机身油箱(位于前后机身和机尾上),1个中央翼油箱,每个机翼上还各有1个主油箱和一个备用油箱。

最大载油量118.11千升,可供加油量60.2千升。KC-135可以给各种性能不同的飞机加油,在加油时排除了让受油机降低高度及速度的麻烦,既提高了加油安全性,也提高了受油机执行任务的效率。

它采用伸缩套管式空中加油系统,加油作业的调节距离为5.8米,可以在上下53度和横向30度的空间范围内活动。它可以同时给几架战斗机进行加油。当它仅用一个油箱加油时,每分钟可加油1.514千升。前后油箱同时使用时,每分钟可以加油3.028千升。KC-135的机组共4人:正、副驾驶,领航员及加油操纵员。加油操纵员的任务是完成加油机与受油机之间的联络、对接及控制加油量的工作。

卡-27“蜗牛”舰载直升机

卡-27“蜗牛”直升机是前苏联卡莫夫设计局研制的双发共轴反旋翼通用直升机,是卡-25“激素”的后续型,有A型(反潜)、B型(中继制导)、C型(搜救)多种型别,主要用来完成两栖突击任务。卡-27A是基本反潜型直升机。旋翼直径15.9米,机身长11.3米、高5.4米,机组人员3名,最大有效载荷5吨,最大巡航速度230千米/小时,实用升限6000米,航程800千米。装有功率1.64兆瓦发动机2台。主要武器为鱼雷和深水炸弹。主要设备有搜索雷达、吊放声纳、声纳浮标、数据链和引导雷达。

卡-32“蜗牛”舰载直升机

卡-32“蜗牛”是前苏联卡莫夫设计局研制的双发共轴反旋翼能用直升机,主要用于执行警戒、搜索和救援任务,具有昼夜全天候飞行能力。该机最后爬高是由前苏联女飞行员创造的装载1000千克有效载荷,爬升到7305米。卡-32有能用运输型、海上作业型、飞行吊车型等多种型别。在最大起飞载重情况下,1台发动机能保持飞行。卡-32在飞行中可进行自动控制。卡-32最大有效载荷:机内4000千克、外挂5000千克,最大平飞速度250千米/小时,最大巡航速度230千米/小时,实用升限6000米,悬停升限3500米,航程(最大燃油)800千米,续航时间(最大燃油)4小时30分。

卡-50“噱头”武斗直升机

卡-50“噱头”是前苏联卡莫夫设计局开始研制、1992年由俄罗斯首次公布的新一代武装直升机。

卡-50采用了一对共轴反转旋翼,上下旋翼各三片桨叶,相距1米,全复合材料桨叶,桨尖后掠,无尾桨。这种共轴旋翼的最大特点是旋翼直径小,迎面阻力小,速度快,生存性好。该机采用了红外抑制技术,装有红外诱饵撒布装置和防护装甲。卡-50还是世界上第一架带有飞行员弹射座装置的单座武装直升机。其牵引弹射救生系统具有零高度、零速度救生性能。卡-50具有的武器装备,是一种用于压制敌方地面火力的突击武装直升机。短翼挂架上可载16枚激光制导AT-9“旋风”反坦克导弹,射程8~10千米;或80枚S-8无制导火箭弹。

空间制冷技术

空间制冷技术是对温度特别敏感的航天器上的元、器件进行冷却,提供稳定低温环境的技术。各类红外探测元件和低噪声参量放大器必须在200K以下的低温环境中工作才能减小热噪声,获得不同波长的信号和实现高质量的信号转发。根据不同的制冷温度和功率要求,制冷方法有:辐射制冷、固体潜热制冷和机械制冷等方法。辐射制冷是利用物体的辐射能力将热量辐射到温度相当于4K的宇宙空间,从而降低物体本身的温度。这种方法的制冷设备简单,重量轻,无转动部件,不需要能源,因此可靠性高,寿命长。制冷温度在70~200K范围内,制冷功率为10~100毫瓦。美国“雨云”号气象卫星系列和“应用技术卫星”6号均采用辐射制冷法潜热制冷是利用贮存的固体或液体制冷剂升华或蒸发吸收环境热量来产生制冷效果。制冷温度可达到15K左右。机械制冷是利用机械将气体压缩,排除压缩热后再令气体膨胀,以达到制冷温度。这种方法制冷温度低,功率大,已用于美国的“天空实验室”上。

空间探测器

空间探测器是对月球和月球以远的天体和空间进行探测的无人航天器,又称深空探测器,包括月球探测器、行星和行星际探测器。探测的主要目的是了解太阳系的起源、演变和现状;通过对太阳系内的各主要行星的比较研究,进一步认识地球环境的形成和演变;了解太阳系的变化历史;探索生命的起源和演变。空间探测器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样探测,开创了人类探索太阳系内天体的新阶段。

空间科学的发展,离不开航天器。航天器按其本身的任务可划分为两类:第一类为无人航天器,它包括人造地球卫星、月球探测器和行星际自动探测器等;第二类为载人航天器,它包括卫星式飞船、空间站、登月飞船和航天飞机等。

航天器按其运行轨道也可分为两类:第一类是环绕地球运行的航天器,它包括人造地球卫星、卫星式飞船、空间站和航天飞机等;第二类是脱离地球引力飞往月球、其他行星及行星际空间的航天器,它包括登月飞船、各种行星和行星际探测器等。

空间探测器按探测目标分为月球探测器、行星和行星际探测器。各种行星和行星际探测器分别用于探测金星、火星、水星、木星、土星和行星际空间。美国1972年3月发射的“先驱者”10号探测器,在1986年10月越过冥王星的平均轨道,成为第一个飞出太阳系的航天器。

空间拖船

空间拖船是在太空中担负拖驳运输的宇宙飞行器。它的外形犹如运载火箭中的一级火箭,既无机翼,又无尾翼。拖船游船体、对接装置、动力系统、电力系统和辅助系统组成。它被装入航天飞机货舱里,带到离地300~1000千米的低轨道上,然后由机械手施放到太空,再点燃自备火箭发动机的推进剂,开始承担低轨道与高轨道之间的拖驳运输。

这种空间拖船,实际上是作为扩大航天飞机用途的末级运载工具,用来载人纳物。尤其是全能载人空间拖船,因为能够完成各种任务而受到特别重视。当它离开航天飞机的货舱,开始自主飞行以后,可用来向空间布放低轨道的人造卫星,也可作为低轨道上的一艘载人飞船,还可自低轨道跃向高轨道,并转换到月球轨道,成为月球空间站,甚至可把有人或无人的登月舱送到月面,或者从月面回收登月舱。

空间的一日三餐

空间营养学家们经过研究试验,认为宇航员每天摄入的食物能量要高于3000卡,食物中要含有丰富的矿物质,如钾、钙、氮之类。他们还规定了三条标准:食物在37.7℃温度下放置6个月要不变质;粗食尽量不要吃,吃了不易消化;食物要可口,要能引起宇航员的食欲。

专家们先将太空食品经过脱水处理后,再经过高湿处理、辐射杀菌湿度处理等,然后装进罐头和塑料袋,贮存在生活舱的冷藏柜里。宇航员“上天”后,在食用这些太空食品时用扁嘴喷枪先喷上水,水与食物熔合后就可以复原,食物的形状、大小、色泽、香味都跟原物相同。因为加水的原故,也不会在舱里乱飞。如果嫌凉的话,还可以用小电炉加热。

空间加工业

未来的航天技术在运用到空间产业化的进程中,除了积极发展与人类健康密切相关的制药业和生物制品外,还可以利用空间环境的得天独厚条件来发展高精尖的新产品和新材料制造业。目前,世界各国工业界已开始高度重视空间加工业。日本和西欧国家特别是德国,正在加紧进行空间加工的科研工作,而美国和俄罗斯在其“天空实验室”和“礼炮号”轨道站上进行过一系列的空间加工试验。所有这些科学研究和实验的目的都是为将来空间工业作准备,一旦条件成熟,便可开始大规模的空间加工。

空间发动机的特点

大多数航天任务要求空间发动机有多次起动,这是与大推力火箭发动机的主要差别之一。多次起动的发动机与相同工作时间的连续工作的发动机相比,可靠性要求更高,对空间环境的适应能力要强。为此,推力室的点火是个关键问题,如果采用自燃推进剂,就不需要点火装置。然而,在空间的低温坏境中,推进剂的自燃性会受到损害;在真空环境中,起动点火,可能发生推力室压力激烈的波动,从而会给飞行制导系统造成严重的负担。

航天器常常要求空间发动机具有在一定程度上的推力调节功能,即变推力功能,这是与大推力发动机的另一个差别。例如,“阿波罗”登月舱的降落发动机,需能连续地在470~4700千克的范围内改变推力,以便绕月飞行、选择降落地点和降落至月面。

空中加油机

空中加油机是一种专门给正在飞行中的飞机和直升机补加燃料的飞机。加油机主要采用两种加油方式,也就是软管加油和硬管加油。

软管加油系统主要由输油软管卷盘装置、压力供油机构和电控指示装置组成。胶皮软管一般长16~30米,外端有加油锥管及伞状锥套。受油机机头或翼尖上伸出一个固定收放式受油管。加油时,加油机抛出软管,受油机从后下方接近加油机,然后慢慢加速,靠冲力将受油插头插入锥管,顶开加油管未端的单向活门,开始接受加油。加油过程由电子装置控制。这种加油装置结构简单,便于拆装。每套装置每分钟可输油1.6千升,一架加油机可以安装数套,同时为数架飞机加油,吊舱式软管加油系统还可以由战斗机或攻击机携带,进行“伙伴加油”。

硬管加油系统安装在加油机机身内。加油机尾部装有一根可伸缩的半刚性加油管,由主管和套管两部分组成,全长约14米,伸缩范围约6米。当受油机飞至加油机后下方适当位置,加油机伸出输油管,插入受油机机头上方的受油口,自动锁定后即开始加油,这种装置每分钟最多可输油6.5千升。装备硬管加油系统的加油机在尾部设有一个加油操纵舱,由1名加油操纵员控制加油过程。

空中加油的程序

空中加油程序一般分为四个阶段:第一阶段是会合阶段。由于加油机和受油机的速度不同,必须约定会合空域、航线、时间,会合时,受油机要比加油机的飞行高度低60米,以防相撞。第二个阶段是对接。两机对接时,除加油和通话开关外,飞行员不得按动其他电钮,以防误触武器开关或其他开关,引起危险。第三阶段是加油。受油机与加油机在这个时候的高度、速度及相互位置都必须严格一致,当受油机加进一部分油时,飞机的重量就会增加,而加油机的重量减轻,两机必须随时调整自己的速度、高度。第四阶段是解散。这个时候,必须是受油机减速,然后再作脱离动作。

空间物理探测卫星