标签: 航天

  • 为什么飞机要装“红绿灯”?

      在晴朗的夜空中,有几点红、绿、白色的灯光缓缓地飞过,同时还传来一阵隆隆的声音。这是飞机在夜空中飞行。

      飞机在天空中飞行时,尽管天空非常广阔,但由于飞行速度很快,因此仍然可能发生对撞事故。为了避免这种危险,飞行员必须时刻关注自己前后左右和上下方有没有飞机在飞行,及时判断是否存在事故隐患。“红绿灯”就是飞机上的航行灯,它为飞行员起到导航的作用。每架飞机上都装有3盏航行灯,在飞行员左侧机翼尖上的是红灯,右侧机翼尖上的是绿灯,机尾上装有一盏白灯。

      飞机在夜间航行时,必须打开航行灯。如果飞行员能同时看见三盏灯,这说明在自己的上空或下方有飞机在飞行,这时是没有危险的。如果只能看到红色和绿色的航行灯,说明有一架飞机正在迎面飞来,有对撞的危险,要设法避开。如果只能看见一盏红灯或绿灯,那说明在左侧或右侧有飞机在飞行,只要不偏离航线是不会相撞的。

      当遇到有雾的天气,光靠航行灯是不够的,这时飞行员就得借助飞机上的雷达来判断飞近飞机的航向和距离。根据雷达不断向周围发射出的无线电波,飞行员可及时调整飞机的航向和速度,以免发生撞机事故。

  • 火箭为什么能在太空中飞行

      在大气层内,火箭的飞行可以根据牛顿的作用与反作用的理论解释,即火箭向后喷出气体,气体向后推动空气,空气就会给火箭以大小相同的反作用力来推动火箭前进。
      
      但是,当火箭飞出了大气层到了宇宙空间,空气没有了,空气的反作用力也就不存在了,那么,火箭为什么还能继续飞行呢?其实还是要用牛顿定律来解释这一问题,关键是力和作用点的变换。
      
      火箭向前飞行时,燃烧剂和氧化剂在燃烧室迅速燃烧,产生的高温高压燃气以每秒数千米的速度向后喷出。我们把火箭和喷出的气体作为互相作用的两个物体,作用点选在火箭上,问题就迎刃而解了。
      
      火箭在喷气的时候相当于给气体一个向后的推力,按牛顿定律,喷出的气体就会通过在火箭上的作用点给火箭一个反作用力,使火箭向前飞行。这个物理过程与空气无关,所以即使是在没有空气的宇宙空间,火箭也会照样高速飞行。

  • 飞机为什么能飞

      飞机为什么能飞?尽管有各个部件的配合,但是最主要的是飞机有一对采用特殊剖面形状的机翼。 

      翼剖面又称翼型。典型的翼型上凸下平,人们通常称流线型。根据流体的连续性和伯努利定理可知,相对远前方的空气来说,流经上翼面的气流受挤,流速加快压力减小,甚至形成吸力(负压力)而流过下翼面的气流流速减慢。于是上下翼面就形成了压力差。这个压力差就是空气动力。按力的分解法则,将其沿飞行方向分解成向上的升力和向后的阻力。阻力由发动机提供的推力克服。升力正好可克服自身的重力,将飞机托向空中。这就是飞机为什么会飞的奥秘所在。

  • 神舟号飞船为什么选在冬季发射

      我国成功发射的“神舟”号飞船基本上都是在相对较为寒冷的季节发射升空的。那么,“神舟”号飞船为何选在冬季发射?

      原来,航天发射是一项庞大的系统工程,飞船上天后,要由我国的航天测控网对飞船实施测控管理和回收。这个测控网由多个国内测控站、国外测控站和我国的四艘“远望”号远洋航天测量船组成。在对飞船实施测控的过程中,远望一号、二号、四号和三号远洋航天测量船同时分布在太平洋、印度洋和大西洋的指定海域,除了远望一号,其它三艘测量船的任务海域都在纬度相对较高的南半球。那里的海况在南半球的春夏季节要好一些,秋冬季节则极为恶劣,尤其是在冬季,不要说在海上执行航天测控任务,就是正常航行都难保安全。为此,“神舟”号飞船的发射要尽量避免安排在南半球的冬季

  • 神舟号飞船为什么选在晚上发射

      我国的“神舟”号飞船的发射时间基本上都是选择在凌晨和子夜。那么,神舟飞船为什么选择在夜晚发射呢?

      据有关专家介绍,航天发射是一项极其复杂和庞大的系统工程,飞船发射时机的选择要考虑到各种各样可能影响到发射的因素,其中,气象因素往往是最关键最直接的决定性因素。在综合考虑判断的基础上,最终确定下来的一天中的某一个时间段会作为飞船发射的时机,这个时间段被称为“发射窗口”。 

      “神舟”号飞船的发射窗口之所以选择在夜晚而不是白天,最重要的原因是便于飞船发射升空时,地面的光学跟踪测量设备易于捕捉到跟踪目标。道理很简单,在漆黑的夜空中,喷射着火焰向太空飞行的载有飞船的火箭非常显眼和突出

  • 飞船最佳发射窗口是怎样确定的

    为什么要选择今日零时四十分发射“神舟”四号飞船?飞船发射时间是如何确定的?此间权威专家称,完成飞船飞行使命所允许的发射时间段即载人飞船的发射“窗口”,它可不是随便挑选的,而是根据飞船在轨运行时,太阳光照辐射、飞船姿态控制等要求,建立一个数学模型、输入相关数据,再经过精心计算推导而得出最佳发射时机。 

      专家介绍说,选择一个最佳发射“窗口”,必须考虑以下四个方面的因素: 

      –要保证飞船的太阳电池帆板有足够电源。飞船发射上天后,要保证各种仪器设备正常工作,需由太阳电池帆板供应充足的电源。太阳电池帆板在太空展开后,有一个起始位置,如果阳光垂直照射在帆板上,就会产生足够的电能;非直射状态下,太阳电池帆板效能就会降低。这就要求飞船在自主运行的七天内,太阳矢量与轨道面夹角在二十度范围以内。 

      –要考虑飞船控制系统(GNC)对发射“窗口”的要求。“神舟”四号飞船自主飞行阶段GNC分系统使用三个红外地球敏感器,由于地球温度比较高,安装在飞船上的地球敏感器的红外光线很容易发现并对准地球进行测量,但是如果有太阳光照射到红外镜头或视场,就会产生干扰,导致仪器出现故障。为保证红外地球敏感器的正常测量,需要避开太阳光的辐射影响并选择一个合适的角度。 

      –要保证飞船温控适度。飞船在太空运行会受太阳辐射影响,太阳照射面积的大小、角度不同,将使飞船吸收不同程度的热量,要保证飞船内环境温度适宜、保证一定的散热条件,也需要选择一个合适的角度。 

      –飞船有一定的姿态要求。飞船入轨后,有效载荷需要对地进行观测,这也需要选择一个合适的角度保证对地观测姿态。 

      飞船发射时机要同时满足上述四项要求,保证太阳、地球、飞船三者处于正确合适的位置,难度非常大:因为每一个季节、每一天的气象条件都不一样,可供选择的发射“窗口”极为有限。 

      据悉,“神舟”四号飞船发射前,中国载人航天发射场召开指挥部会议,经过认真讨论研究,确定此次最佳发射“窗口”为北京时间今日凌晨的零时四十分

  • 为什么水上飞机能在海上起降

      当人们漫步海滨,也许可以看到这样的情景,一艘带着“翅膀”的船快速划破海面,腾空而起,并且直上蓝天。时隔不久,它又向海面飞来,并且在船体(机体)的两侧溅起许多白色的浪花,相当稳妥地降落在海面上。这就是奇特的水上飞机。

      水上飞机可以适应水上、空中两种不同环境的原因,和它特殊的设计分不开。假如说它是船,但它也像飞机一样有机身、机翼、尾翼、螺旋桨以及起落架;假如说它是飞机,但它的机身又是斧刃形的庞大船体。这一独特的特点,使它成为真正的“全能选手”。

      当水上飞机停泊在水上时,宽大船体所产生的浮力,就会使飞机浮在水面上并且不会下沉。但在需要起飞时,螺旋桨发动机产生的拉力,就会拖着它以相当快的速度在水面上滑跑。伴随着速度的不断增加,机翼上产生的升力慢慢克服了飞机的重力,从而把飞机从水面上逐渐托起来,成为在空中飞行的航船。而在它完成空中任务之后,自然也要重返到水面,从而成为一只可以在水上滑跑的航船。因此,国外许多人根据水上飞机这一特点,又把它叫做水上飞船或飞机巡洋舰。

  • 为什么卫星能观察到地面的情况

      人造地球卫星,又称人造卫星,是一种利用运载火箭发射升空的一种人造天体,它沿轨道绕地球运行。从1957年人类第一次发射卫星以来,已经有许多颗人造卫星不断地绕地球运行,它广泛地应用于军事以及勘探、灾害预测等其它领域。

      1991年的海湾战争,美军军队利用定位于伊拉克上空的军事侦察卫星,将伊军的调动以及武器布置等了解得一清二楚,并使得伊军始终处于挨打地位,防不胜防。那幺,为什么位于几百千米高的卫星可以观察到地面的情况呢?原来,它主要通过遥感技术进行监视。 遥感技术是一门新兴的综合性探测技术。它可以用传感器接收物体辐射的电磁信息,加工处理后成为可以识别的图像,用来揭示被探测物体的形状以及性质和变化动态等。因为探测距离较远,在几十千米乃至几百千米的高空,因此称此探测技术为“遥感”。

      早期,人们是在飞机或者热气球上的对地面进行遥感,即航空遥感。航空遥感因为受到高度限制,视野较小、获信息能力也差,具有相当大的局限性。

      在人造卫星以及宇宙飞船或火箭上对地面进行遥感称航天遥感。卫星上的遥感设备能通过紫外以及红外或微波波段来感受地面一些物体的电磁波的反射及辐射。利用航天遥感可以在几百千米的高空迅速地收集地球表面、地表下及其四周的信息。遥感技术能应用于军事的侦察、气象的预测、地质勘探及陆地水文监测等。

      遥感技术作为一种高级的探测手段,使人类的眼界提到一个新的高度,成为人类观察了解地球的“千里眼”。

  • 为什么喷气式飞机烧煤油而不烧汽油

      许多人都有一种错觉,认为飞机全都烧汽油。其实并不是这样,现代喷气式飞机就是选择煤油作燃料的。

      喷气式飞机发动机工作原理和活塞式发动机有所不同,它的燃烧过程并不是间断进行的。燃料点燃,以后就可以燃烧到发动机断油。所以,不要求燃料有相当好的蒸发性,烧汽油就显得大材小用了。不但这样,现代喷气式飞机飞得高、而且速度快,于是带来一个很大的问题:处在高空飞行的飞机,因为空气相当稀薄,大气压力也小,而且燃料处于低压状态,通常在这种环境下,假如以汽油为燃料,油箱以及油路中的汽油就会马上沸腾,从而产生许多油蒸汽,阻塞油路,造成“气塞”。发动机也会由于得不到燃料而在空中停车,从而造成机毁人亡的严重飞行事故。为了防止“气塞”出现,喷气式飞机也只能采用沸腾温度十分高、而且不易蒸发的煤油作燃料了。

      此外,煤油的润滑性要比汽油好得多,而汽油会使发动机各个机件润滑性能变差,极大缩短发动机的使用寿命,因此这也是喷气式飞机烧煤油的另外一个原因。

  • 为什么隐形飞机也会有克星

      近年来,伴随隐形技术在航空领域的不断广泛应用,以及对隐形飞机的早期预警,对付隐形飞机已成为防御作战中相当突出的问题。但是为了对付隐形飞机,许多国家正在进行反隐形技术的研究,而且相继推出一些新型雷达设计方案,其中包括长波雷达、双基地雷达以及无载波雷达。

      长波雷达就是利用自己发射的波长大约为几十米的电磁波来对付隐形飞机的,不管飞机如何采取非常规设计,都会因为整个机身长,并且与雷达波长相当,因此会产生谐振,从而引起较强的反射。与此同时,这种长波还可以减弱涂料吸波,从而使雷达获得相当强的反射回波。

      双基地雷达却是利用隐形飞机并不常规的外形设计的镜面反射特点,把两部雷达分别置于不同的两个地点,一部雷达发射的电磁波尽管会被飞机反射到其它地方,但置于另一地点的雷达刚好可以接收这些散射的回波,因此发现飞机。

      无载波雷达是利用隐形飞机的吸波涂料不可以收无载波脉冲的弱点,把雷达能量置于与方波相似的脉冲中,从而使吸波性涂料丧失吸收处理能力,截获目标。

      由此可见,这些新型雷达出现以后,就会迫使隐形飞机失去当前突防的优越地位

  • 为什么有的飞机翼尖向上折起

      我们经常会看到,有些飞机的机翼并不是平展的,而是在靠近翼尖的地方向上折起,仿佛有意竖起一块“挡风板”,飞机也会怕风吗?

      我们都知道,飞机的机翼主要是用来产生升力的,而空气流经机翼上、下表面时就会形成压力差,从而产生升力把飞机举起来。而产生的压力差有时也会出现副作用。因为机翼下表面的压力大,上表面的压力小,因此在翼尖的地方就会出现一些下表面压力大的气流向上表面压力小的区域流动的现象,从而在翼尖形成涡流,于是这就好比汽车的尾部会卷起尘土一样,增大了飞机的阻力。这种阻力就是我们所说的诱导阻力。

      有了翼尖折起的小翼之后,情况就有很大不同。机翼下表面的气流依然向上表面流动,但由于翼尖小翼挡住了涡流,因此减小了飞机的诱导阻力。所以在翼尖安装上一对翼尖小翼,是一种消除机翼涡流的相当简单而且有效的新措施,并且已被航空界所重视。当前,许多飞机的机翼都采用这种设计模式。

  • 为什么火箭和飞机的头部是尖的?

      我们看到的火箭和飞机的头部都是尖的,这是为了减小它们在飞行中空气所带来的阻力。不要说飞机火箭那么快的速度了,就是你在高速行驶的汽车上伸出头来,也会体会到空气阻力的具大。
    为什么火箭和飞机的头部是尖的?  速度越快,这种阻力越大。把头部做成尖的,就会减小这种阻力了。
      实际上,即使做成尖的,阻力还是很大的,还会使飞机和火箭因为摩擦带来许多热量,所以高速火箭一般在飞行时还要采取一些降温措施。

  • 为什么火箭要垂直发射

      朋友!你是否曾去过酒泉的火箭发射基地呢?只见硕大的火箭矗立在发射架上,整装待发,就在起动时的一刹那,底部喷出一束炽烈的火光,其火箭径直冲向碧蓝的天空中。那幺为什么火箭要垂直发射呢?

      其实火箭在起飞的一刹那要减轻火箭的重量,而且飞行过程中还要减少空气阻力。人们总是希望只消耗较少的能量便能使火箭平稳的起飞,并获得非常大的飞行速度。

      发射台上的火箭起飞之后,如果推力大于重力,火箭才会慢慢且平稳地垂直上升,并逐渐快速飞向空中。假设不是垂直发射而是倾斜发射的,那幺火箭就一定在倾斜的发射架上滑行非常长的距离才能获得足够的起飞力量,以免很快掉到地上来;这不但要多消耗能量,并且要有很长的发射架。弹道式火箭的推力比其重力大不了多少。一般采用垂直发射较为合适。火箭飞行中所受的空气阻力和大气的密度、压力、温度有直接联系,而空气的因素又随高度的不一样而显着变化,所以,垂直发射能够使火箭尽快地穿过浓密的大气层而进入高空飞行,以降低能量的消耗。

      如此可知,垂直发射火箭是最合理的发射方法。

  • 为什么不同的飞机有的大翅膀“长”在前,有的“长”在后

    为什么不同的飞机有的大翅膀“长”在前,有的“长”在后

    飞机的主要部件包括机翼、机身、尾翼、发动机、起落架和操纵系统这几大部分。确定这些主要部件的数目、外形尺寸和相互间的位置,是飞机设计师在气动力布局设计时要做的工作,它是飞机设计中非常关键的一个环节。气动力布局决定了飞机的飞行性能,也决定了飞机(尤其是军用飞机)能否满足其使用要求和战术技术要求。

    在气动力布局中,最基本的是机翼和尾翼的选择与布置。机翼就是飞机的大翅膀,是飞机的主气动升力面,飞机能飞在空中,主要靠它产生升力。机翼后面的小翅膀叫尾翼,尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼,是飞机的辅助升力面,起平衡稳定、控制飞行姿态的作用。

    机翼在前、水平尾翼在后的布局方式叫正常布局,也叫常规布局。正常布局被采用的时间最长,应用得也最广,不论是军用飞机还是民用飞机都有这方面较多的设计和使用经验。这种布局还能同时较好地兼顾起飞、着陆等低速飞行性能和高速飞行性能,是一种比较成熟、均衡的布局形式。

    水平尾翼在前、机翼在后的布局方式叫鸭式布局。鸭式布局中前置的水平尾翼又称鸭翼,这也是该布局名称的来历。鸭式布局的飞机重心在机翼提供的升力作用点之前,因此会产生一个低头力矩,但前面的鸭翼产生的是正升力,这样可以配平这个低头力矩,在增加飞机升力的同时减小配平阻力。同时,鸭翼产生的涡流流过机翼时,能很好地增大飞机的升力。

    此外,鸭翼还会产生静不稳定性,可以使战斗机更快地改变飞行姿态。这些特点有利于改善飞机的机动性和高速飞行性能,因而鸭翼很适合军用飞机尤其是强调空战能力的战斗机。缺点是会影响飞机的操纵性。不过,使用主动控制技术后,就可以较好地解决飞行控制的难题。法国的“阵风”、瑞典的JAS-39 和中国的歼-10 都是比较成功的鸭式布局战斗机。

  • 隐形飞机为什么能隐形

    这里的隐形飞机决不是指飞机将自己的形体隐藏起来,让我们看不见它,而是说它可以使雷达“看不到”它。
      我们知道雷达会发出高频电磁波射到物体上。物体把这个电磁波向各个方向反射,当然也有一部分反射回发射点(雷达),在雷达处再设一个接收装置就可接收到回波。我们就是根据回波发现物体的。如果把飞机的外表面制成由一些平面组成,则这些平面反射电磁波就不是四面八方的了,而是像平面镜反射光线一样只朝着有限的几个方向反射,这样就不见得有反射波被雷达接收到,从而达到了不被雷达发现的目的。