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航空太空工業

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亦稱航太工業。 各種航空和太空飛行器的製造工業。其產品包括︰滑翔機、氣球、飛艇、地面效應飛行器、固定翼飛機、旋翼機、導彈、運載火箭、載人或不載人的太空船、推進系統和其他產生推力的裝置、機載設備以及飛行器使用和維護所需的地面保障設備等。

1航空太空工業的發展

航空太空工業是科學技術進展的尖端,在產值和僱用人數上,是世界最大的製造業。最大的航空太空工業國是美國和俄羅斯,法國和英國也能製造自己設計的各種飛行器。1952年後,日本的飛機工業有了恢復和發展,但大部分還依靠美國的協助。加拿大有規模較小但很先進的工業。德國的生產能力較小,但有強大的研究和發展基礎。中國大陸已可生產自己設計的飛機,並能發射人造地球衛星。總計現有許多個國家以某種形式參與飛行器的生產活動,大多數國家製造本國設計的中、小型飛機或由其他主要國家協助製造大型飛機和大功率的推進裝置。

2航空太空工業的起源

航空工業起源於1908年,萊特公司將製造飛機的專利售與一家聯合企業,以後美國的寇蒂斯(Glenn Curtiss)、法國的法爾芒(Henri Farman)、布萊里奧(Louis Bleriot)等人也生產飛機。這一時期飛機的結構都是木質的,用蒙布覆蓋。20年代飛機最顯著的改進是由雙翼機發展為單翼機,並開始採用金屬結構。30年代飛機設計日益成熟,有幾百項發明,其中主要的有︰大功率引擎、高效率的螺旋槳、增壓座艙、可收放的起落架、自動駕駛儀和全天候導航設備等。第二次世界大戰中,美國生產飛機居盟國之首,1940∼1945年,美國共生產軍用飛機300,718架。戰後,飛機製造的重大變革是採用噴射引擎,大大提高了飛行速度。50年代初噴射機的速度已超過音速,50年代後期達到兩倍音速,70年代初最快的飛機已達到3倍音速。

3航空太空工業的派生產品

航空太空工業的另一重要產品為研製和生產導彈。50年代初生產的第一代導彈為中程和近程戰術導彈,50年代後期美國和蘇聯開始生產遠程戰略導彈,到1971年有能力生產導彈的國家已擴大到14個。與戰略導彈有密切關係的是太空船的運載火箭系統,它是將有效載荷(太空船)送進軌道去的火箭系統。除美、蘇外,法、英、中、日、澳大利亞和歐洲國家聯營的歐洲運載火箭研製組織都有少量生產。航空太空工業第三類主要產品為製造太空船。不載人太空船的種類很多,其重量從1.4公斤至17噸不等。新式的載人太空船重量達91噸,現只有蘇、美製造。不載人的太空船則有很多國家能製造。航空太空工業的第四類主要產品是製造推進系統。它共分3類︰活塞式引擎、渦輪引擎和火箭引擎。前兩種用于飛機和直升機。火箭引擎主要用於導彈及運載火箭,分固體火箭和液體火箭。大多數導彈現都用固體火箭引擎,大多數運\載火箭則用液體火箭引擎。此外,還生產特殊用途的小型火箭引擎,用於改變太空船的軌道高度、使運載火箭分離和飛機助推等方面。航空太空工業還製造種類繁多的機載設備、地面飛行保障設備和地面訓練設備等。由航空太空技術派生出來的一般用途的非航空太空產品有心臟起搏器的電源、水翼船、交通監控系統、輕型建築材料、發電系統、環境保護設備等。

4航空太空工業的研究工作

航空太空工業的研究發展工作,包括基礎研究、應用研究、研製工作和使用研究等4個方面。航空太空工業從事一定數量的基礎研究,但在總研究工作中所佔比例是微乎其微的。使用研究所佔的比重稍大,它解決飛行器在正常使用中出現的問題。研究工作的重點是應用研究和研製工作。
研製新型民航機須進行大量的科研工作,設計階段主要是理論探索,先作出符合設計要求的數學模型,再用電腦建立飛機的電子影像,可從螢光幕上看到整架飛機或其部件(如機翼)的形象,再引入大氣數據,這架假想的飛機就開始「飛行」,電腦給出在各種飛行條件下飛機的反應。設計組根據這種模擬飛行不斷修改設計,使其性能達到或超過設計要求。下一步是按電腦的設計製成飛機模型,進行風洞試驗,經過一系列試驗后,進一步修改設計,然後製作出原型機,通常須造出一到幾架準備作靜力試驗的原型機,分別作高溫、噪音、撞擊、顫震等試驗,又放在載荷試驗架上作抗壓、抗彎、抗扭等試驗直到飛機被破壞,以驗證是否達到設計的最大載荷因數。在造原型機機體時,機載設備的各種系統和分系統也都同時製造並進行試驗。最後原型機進行飛行試驗。由於現代電腦設計和風洞試驗已十分詳盡,故飛行試驗階段很少出現重大設計改變,只是用來發現在製造過程中難以避免的微小誤差,但試驗也要長達數月,而估算其獲得的資料還得數周至數月之久。導彈、運載火箭、太空船的研製過程在設計和地面階段與飛機相同,只是飛行試驗階段不同。運\載火箭和戰略導彈發射費用浩大,又無法回收,故必須在試驗前用大量儀錶詳細檢驗。不載人的太空船不需要飛行試驗,可在地面用模擬器進行試驗。載人太空船不僅要做飛行試驗,而且要有各種飛行器中最嚴格的地面試驗計畫。這種計畫包括數百萬次各部件的單獨試驗,例如空氣動力試驗、真空室試驗、撞擊試驗、空間模擬試驗、過凍結試驗、載荷試驗、動力試驗等等。地面試驗要進行數年。

5航空太空工業的產品製造

在製造階段,各種零件通過金屬加工要求達到精確成形,並採用不同的方法互相接合。現在生產設備與過去相比,最大區別是使用電腦,使機械加工精度和效率大為提高。產品保證包括兩個方面︰可靠性和質量保證。可靠性是生產任何飛行器的重要因素,應採取一切措施最大限度地保證產品的可靠性。例如採用備件制,即對某一部件或系統準備一個或兩個相同的備件,當監控裝置測出主件有故障時,就自動開動備件。質量保證貫穿整個生產過程,生產中每一步驟都要進行檢驗。飛行器的裝配是先將零件裝配成組件,組件結合成分系統,然後組成系統。導彈、運載火箭、太空船的許多系統和組合裝置的裝配末段都要在沒有空氣污染的凈室內進行。飛行器投入使用后經常進行保養維修,有時還須運\回原製造廠檢修。

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