编辑推荐
从人类飞翔的梦想到飞机大量用于战争,从人工飞翼到飞行上百小时、航程上万千米的无人战机,一部世界航空史就是人类飞向蓝天、飞向梦想的历史……
百幅珍贵插图,生动精彩叙述,再现人类飞天之路。
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内容简介
《世界航空史:从喷气机时代到未来之翼》提供了民用和军用航空业的年谱,将事实、图像、名人和成就巧妙融合在有参考价值的单卷著作中。通过400多张照片和插图的展示,本书是有关人类征服天空欲望的设计别致、用尽一切可用资料的研究集成。
作者简介
罗伯特·杰克逊,曾经是一名飞行员和飞行教练。现在是一位军事、海军、飞行事务的全职作家,他出版80多部专著。
目录
1 喷气式飞机的起源
在第二次世界大战期间经历的所有航空领域里程碑中,对未来飞行产生的影响没有一个可以与世界上首架喷气式作战飞机的推出相媲美。
2 旋翼机:早期的发展
第二次世界大战见证了航空领域一个新概念的出现:直升机。但这一理念并不新。早在公元前4世纪,古代中国的小孩就在玩一种小玩具,它由一个简易的圆杆和顶部的羽毛组成,每根羽毛轻微扭曲,当圆杆旋转时羽毛以一定角度撞击空气,这样能够产生足够的提升力以使得这个装置飞上天空。15世纪,列奥纳多·达·芬奇(Leonardo da Vinci)极有深度地预见到了旋翼原理的发展,讨论了升降螺杆的发展可能并绘制了细节图。300年后,另一位工程师草拟了一份足以借此建造一个工作模型的升降螺杆设计图。
3 民用航空
对于第二次世界大战后的商业航空运输,特别是在欧洲,最好的形容词就是混乱。在战争进行的6年里,飞机制造厂大量生产军用飞机,而英国使用的大部分运输机都是美国提供的。即使在苏联,主要的战时运输机是道格拉斯DC-3的授权建造版里苏诺夫Li-2(Lisunov Li-2)。在整个战争期间,只有美国能够保持运输机生产的连续性,巨大的产出使得美国能够满足同盟国和自身的航空运输需求。
4 对速度的追求
第二次世界大战结束之前逐步形成的盟军喷气战斗机设计是非常中规中矩的。除了是涡轮喷气驱动之外,格洛斯特“流星”完全没有什么新意(但被证明是一款非常成功的战斗机)。第二款英国喷气战斗机——德·哈维兰“吸血鬼”——也是常规设计,它的结构简单,由一个安放发动机和驾驶室的机舱、一个带有轻微渐缩机翼后缘的机翼、两个尾梁和一对尾翼组成。
5 冷战:原子时代的诞生
被称为冷战的时期差不多是在第二次世界大战结束后就开始了,持续了大约半个世纪。冷战开始时,美国垄断核武器及其投送手段,但是这种垄断权在1949年苏联引爆首枚核装置后很快被侵蚀。
6 冷战后期
1958年,随着战略空军司令部地面警戒部队建设进程的顺利推进——此时1/3的轰炸机全天候处于战备状态,战略空军司令部开始采取其他行动以确保其轰炸机部队的大部分战机都能够在完成突袭后安全返航,而且能够发起大规模的报复性打击。需要克服的主要问题之一是过度拥挤。20世纪50年代进行的大幅扩张导致一些基地需要供养多达90架B-47轰炸机和40架KC-97空中加油机。首支B-52联队也体量庞大,拥有45架轰炸机和15或20架KC-135空中加油机,而且全部位于一个基地。
7 X-飞行器:通往航天飞机之路 /181
第二次世界大战结束后不久,美国陆军航空队、国家航空咨询委员会(NACA)和贝尔飞机公司就开始共同致力于设计并生产一款研究用飞机以探索超音速(1马赫以上)高速飞行领域。通俗地说,由奥地利教授恩斯特·马赫(Ernst Mach)在1887年发明并在后来以他的名字命名的声速单位“马赫”相当于在摄氏15度(59华氏度)的气温条件下在海上以1224.68千米/小时(760.98英里/小时)的速度飞行,在11000米(36098英尺)以上这一速度降为恒定的1061.81千米/小时(659.78英里/小时)。
8 商用航空:从1950年到今天
20世纪50年代初,波音公司利用它从B-47和B-52轰炸机项目获得的专业知识设计了一款世界一流的喷气客机:波音707。原型机的建造严格保密,1954年7月13日进行了首航。波音707的主要系列模型是1957年12月首航的707-120以及在1959年1月首航的707-320。
9 未来之翼:未来世界的军用航空
1991年1月16日和17日晚,8架麦道公司的AH-64A直升机开启“沙漠风暴行动”(Operation Desert Storm)空袭的突击阶段,攻击巴格达附近的两座雷达站,使用的武器是“地狱火”空对地导弹、70毫米火箭弹和30毫米火炮。任务取得圆满成功,两个站点全被摧毁。最初对巴格达的攻击由位于海湾的美国战舰和洛克希德F-117A战机发射的“战斧”(Tomahawk)巡航导弹完成,直捣指挥控制中心、各部门、军营和如总统府等个别目标。
精彩书摘
《世界航空史:从喷气机时代到未来之翼》:
威特尔装置
尽管面对各种问题(技术性的和行政性的),动力喷气机有限公司还是完成了被称为实验用涡轮喷气发动机的“威特尔装置” (Whittle Unit),它由一台离心式压缩机和一台轴流涡轮机组成。1937年4月12日进行了首次具有戏剧性的试运转,威特尔这样描述这次试运转:
“试验令人恐惧。启动程序按计划进行。通过我设计的一个手势信号系统,发动机被电动机加速到每分钟2000转。我启动燃油喷射系统,另一只手将磁发电机连接到一个带有延长电极的火花塞上以将其点燃;随后我接到来自一位通过小的石英‘窗户’观察燃烧室的测试员肯定的信号。当我开始转动燃料供给阀门到主燃烧器时(燃料是柴油),突然,发动机开始失去控制地加速。我立即关掉控制阀门,但失控的加速还在继续。周围的所有人一溜烟跑了,除了我。我呆若木鸡地钉在原地。”
不受控制加速的成因是燃料管线的先前渗漏在燃烧室内形成了一个燃料池。燃料池被点燃后导致了“失控”。很快安装了一根排油管以确保这种情况不会再发生。航空部随后与动力喷气机有限公司签署了一份价值6000英镑的合同,着眼于开发涡轮喷气机的可飞行版本。
在德国,威特尔和他的同事不了解的是,涡轮喷气飞机的发展在比英国——航空部缺乏兴趣使得任何感兴趣的团体都能使用威特尔的专利——保密得多的条件下进行着。在容克飞机厂,赫伯特·瓦格纳(Herbert Wagner)在1936年4月开始开发涡轮喷气飞机。同月,在海因克尔公司,汉斯·约阿希姆·冯·奥海因博士和威特尔一样早在20世纪30年代初在大学时就开始研究涡轮喷气飞机的概念,开始将他独特的内燃涡轮机开发成喷气推进装置。冯·奥海因没有将他的想法带到德国航空部(和它的英国同行一样,可能会对此不感兴趣),而是找到飞机制造商恩斯特·海因克尔(Ernst Heinkel),后者在1936年聘用了冯·奥海因和他的助手马克斯·哈恩(Max Hahn)。
冯‘奥海因在海因克尔位于曼瑞纳亨机场的一个秘密车间继续他的实验,1937年9月,第一代涡轮喷气发动机样品HeS 1接受了工作台测试(尽管有点控制不住,用的是氢气)。它在10000转/分钟时产生了大约250千克(550磅)的推力,类似于弗兰克·威特尔的早期专利。HeS 1作台测试仅是证明这一概念的方式;成比例模型是用压制钢制成的。
……
前言/序言
世界航空史:从喷气机时代到未来之翼 前言 自古以来,人类便对天空充满了无限的遐想与渴望。从神话传说中飞翔的鸟儿,到达芬奇先生铅笔下构想的飞行器,人类征服天空的梦想从未停歇。然而,真正将这一梦想变为现实,并将其推向极致的,则是一部波澜壮阔的航空史。本书《世界航空史:从喷气机时代到未来之翼》并非要追溯人类仰望星空的每一次尝试,而是将目光聚焦于人类进入“机械飞翔”时代后,那段惊心动魄、日新月异的探索与发展历程。我们将穿越时间的长河,深入理解航空工业如何从最初的蹒跚学步,演变为如今影响全球经济、政治、军事乃至文化格局的强大力量。 本书的主线将围绕“喷气机时代”的开启,这个划时代的标志性事件,是如何彻底颠覆了传统的航空理念,并为后续的无限可能奠定基础。我们将详细解析喷气式发动机从理论走向实践的艰难历程,以及它所带来的速度、效率和航程的革命性飞跃。随后,我们将目光投向“未来之翼”,探讨在喷气机时代的高峰之后,航空领域又有哪些新的探索方向和技术突破正在或即将在我们眼前展开。这不仅仅是一部关于飞机本身发展的史料汇编,更是一部关于人类智慧、勇气、创新以及国家间竞争与合作的恢弘史诗。 第一章:喷气时代的黎明——速度的革命 1.1 从螺旋桨到喷射:理论的突破与实践的探索 在喷气发动机的出现之前,飞机的发展主要依赖于螺旋桨技术。早期的螺旋桨飞机在速度和高度上都存在显著的局限性。然而,一些先驱者,如德国的汉斯·冯·奥海因(Hans von Ohain)和英国的弗兰克·惠特尔(Frank Whittle),在20世纪30年代末独立地提出并开始研发喷气式发动机的理论。本书将深入剖析他们各自的研发路径,遇到的技术瓶颈,以及如何克服重重困难,最终实现了世界上第一架喷气式飞机的试飞。 早期概念与技术挑战: 详细介绍早期喷气推进的概念,如涡轮喷射发动机、涡轮风扇发动机等基本原理。探讨当时材料科学、制造工艺以及燃烧学等领域的局限性,这些都是实现喷气发动机的关键障碍。 德国的领先与早期应用: 重点解析德国在喷气飞机研发上的初期领先地位,特别是梅塞施密特(Messerschmitt)公司研制的Me 262“燕子”(Schwalbe)战斗机。分析其在二战末期的出现对战争格局可能产生的影响,尽管由于各种原因,其战略作用未能完全发挥。 英国的追赶与独立发展: 介绍英国的惠特尔及其团队的贡献,以及“格洛斯特”E.28/39(Gloster E.28/39)飞机的成功。强调即使在战争背景下,独立的技术研发也同样重要。 关键技术突破: 详细阐述喷气发动机核心部件(如压气机、燃烧室、涡轮)的设计与制造难点,以及如何通过材料改进和工艺提升来解决。 1.2 二战的催化剂:技术竞赛与大规模生产 第二次世界大战为航空技术的发展提供了前所未有的催化剂。各国在军事需求的驱动下,加速了喷气式飞机和相关技术的研发与应用。本书将详述这场激烈的技术竞赛,各国如何在短暂的时间内将实验室里的原型机推向战场,以及其对战争进程和战后航空工业格局产生的深远影响。 美苏的战略布局: 分析美国和苏联在战争后期对喷气式飞机技术的重视程度,以及他们如何迅速追赶和发展自己的喷气式飞机项目。 作战飞机的发展: 介绍二战后期出现的代表性喷气式战斗机和轰炸机,例如美国的P-80“流星”(Shooting Star)和苏联的MiG-9。分析其性能特点、设计理念以及在实战中的表现。 工业生产的挑战: 探讨战争期间航空工业面临的巨大生产压力,以及如何通过大规模流水线生产、新材料应用和技术革新来满足军事需求。 战后的技术转移与遗产: 分析战争结束后,各国如何接收和利用敌方的航空技术,以及这些技术如何成为战后航空工业发展的重要基石。 1.3 民用航空的曙光:喷气式客机的诞生 喷气式发动机的出现不仅仅改变了军事航空,更深刻地影响了民用航空业。本书将追溯第一批喷气式客机的诞生过程,它们如何以惊人的速度和更高的效率,彻底改变了人们的出行方式,将世界“拉近”。 早期客机设计的考量: 介绍在喷气式飞机时代,如何将先进的喷气发动机技术应用于载客飞行,以及在安全性、舒适性、经济性等方面的权衡与设计。 De Havilland Comet的启示: 详细描述英国“彗星”(Comet)号客机作为世界上第一架喷气式客机的辉煌与挫折。分析其早期成功的原因,以及后来发生的空难如何促使航空界对设计和材料进行更深入的反思与改进。 波音707与DC-8的崛起: 重点介绍美国波音(Boeing)公司的707和道格拉斯(Douglas)公司的DC-8等经典喷气式客机的出现,它们如何凭借可靠性和经济性,迅速占领全球民航市场,开启了“喷气式航空时代”的黄金时代。 洲际旅行的普及: 阐述喷气式客机如何极大缩短了跨洋、跨洲的旅行时间,使得国际旅行变得更加便捷和普及,对全球贸易、旅游业和文化交流产生了深远影响。 第二章:飞行的黄金时代——技术创新与市场扩张 2.1 超音速时代的来临:性能的极限挑战 随着喷气式技术日益成熟,航空界开始挑战“音障”,进入超音速飞行的时代。本书将详细描述这一过程中涉及的空气动力学、材料科学和发动机技术的重大突破,以及超音速飞机在军事和民用领域的应用。 突破音障的意义: 解释突破音障的理论挑战,以及查克·叶格(Chuck Yeager)驾驶贝尔X-1(Bell X-1)飞机成功实现这一壮举的重要性。 军事领域的超音速: 介绍早期超音速战斗机和侦察机的研发,例如F-100“超级佩刀”(Super Sabre)、SR-71“黑鸟”(Blackbird)等。分析其技术特点、作战性能以及在冷战时期扮演的角色。 民用超音速客机的探索: 重点探讨英法合作的“协和式”(Concorde)超音速客机的设计理念、技术成就以及其运营的起伏。分析其在技术上的伟大之处,以及经济和环境因素对其发展的限制。 高超声速的展望: 简要介绍当前对更高速度(如高超声速)的探索,以及面临的技术难题。 2.2 航空航天一体化:太空竞赛与飞机技术 20世纪下半叶,人类将目光投向了太空,航空技术与航天技术开始深度融合。本书将探讨这一过程中,航空领域的技术进步如何为航天事业提供基础,以及太空探索反过来又如何促进了航空技术的发展。 火箭技术与喷气发动机的联系: 解释喷气发动机和火箭发动机在基本原理上的异同,以及早期航空工业如何为火箭技术的发展奠定基础。 载人航天飞行器的设计: 介绍阿波罗计划、航天飞机等载人航天项目的飞机化设计理念,以及如何利用航空领域的材料、气动性和控制技术。 军用航空与太空监控: 探讨冷战时期,军用飞机在太空侦察和监控中的应用,以及高空高速飞机与早期航天器的界限模糊。 空间站技术与航空材料: 分析太空环境对材料提出的极端要求,以及航空材料科学的进步如何为建造和维护空间站提供支持。 2.3 安全与效率的提升:宽体客机与新技术的应用 随着航空旅行需求的爆炸式增长,如何提高载客量、降低运营成本、提升飞行安全成为重要课题。本书将深入研究宽体客机(如波音747)的诞生,以及各种新技术在航空器设计、制造和运营中的应用。 宽体客机的设计哲学: 详细介绍波音747“空中女王”的研发历程,分析其巨大的载客量、经济性和舒适性如何满足日益增长的市场需求。 电子技术的革命: 探讨计算机、自动化控制系统(如自动驾驶仪)在飞机设计和运营中的应用,如何提高飞行的精确性和安全性。 新材料的引入: 介绍复合材料、先进合金等新材料在飞机结构中的应用,如何实现减重、提高强度和延长使用寿命。 发动机效率的提升: 详细分析高涵道比涡轮风扇发动机的发展,以及它们如何显著提高燃油效率,降低噪音和排放。 空中交通管制与安全体系: 讨论现代空中交通管制系统、导航技术和安全管理体系的演进,如何保障日益繁忙的空中交通的安全。 第三章:未来之翼——可持续发展与前沿探索 3.1 绿色航空的挑战:环保与效率的再平衡 随着全球对环境保护的日益重视,航空业面临着前所未有的减排压力。本书将聚焦于航空业在可持续发展方面的努力,包括新型燃料、高效设计和噪声控制等方面的技术探索。 替代燃料的探索: 详细介绍生物燃料、合成燃料、氢燃料等在航空领域的研发和应用前景。分析其技术可行性、经济性和环境效益。 电动与混合动力飞机: 探讨小型电动飞机和混合动力飞机的技术进展,以及它们在短途运输和支线航空中的潜力。 气动设计的优化: 介绍翼型优化、翼梢小翼、更光滑的机身表面等设计如何进一步降低空气阻力,提高燃油效率。 降噪技术: 分析先进发动机设计、进气道隔音材料等如何有效降低飞机起降时的噪声污染。 未来航空法规与政策: 讨论国际航空组织(如ICAO)在推动绿色航空方面的作用,以及各国政府可能出台的相关法规和激励政策。 3.2 无人与智能化:改变天空的未来 无人机技术的发展正在以前所未有的速度渗透到各个领域,而智能化更是未来航空器发展的必然趋势。本书将探讨无人机在军事、民用物流、测绘、应急救援等方面的广泛应用,以及人工智能、大数据等技术如何赋能未来飞机。 无人机(UAV)的多样化应用: 介绍军用侦察无人机、攻击无人机,以及民用航拍无人机、快递无人机、农业无人机等。 自主飞行与人工智能: 探讨人工智能在飞行控制、路径规划、目标识别等方面的应用,以及如何实现更高级别的自主飞行。 编队飞行与协同作战: 分析无人机集群技术的发展,以及如何实现多架无人机协同执行复杂任务。 “空中出租车”与城市空中交通(UAM): 介绍垂直起降飞行器(VTOL)的发展,以及它们在解决城市拥堵、构建未来立体交通网络中的作用。 飞行员角色的转变: 讨论随着技术进步,飞行员的角色可能从直接操控转变为监控和管理,以及对飞行员培训提出的新要求。 3.3 前沿技术与宇宙的边界:太空旅行与未来飞行器 随着太空探索的商业化,以及新技术的不断涌现,人类对天空乃至宇宙的边界正在不断拓展。本书将展望未来可能出现的各种新奇飞行器,以及太空旅行的未来图景。 高超声速飞行技术的突破: 探讨下一代高超声速客机、洲际运输飞行器的可能性,以及其在缩短全球旅行时间方面的潜力。 空天飞机(Spaceplane)的构想: 介绍结合了飞机和航天器特性的空天飞机的概念,以及它们在进入太空和返回地球方面的优势。 商业太空旅行: 展望维珍银河(Virgin Galactic)、蓝色起源(Blue Origin)等公司在商业亚轨道和轨道太空旅行方面的进展,以及它将为普通人带来的宇宙体验。 月球与火星的航空探索: 简要提及未来在月球和火星等天体上进行航空活动的可能性,以及所需的技术支持。 对未来的哲学思考: 探讨航空技术发展对人类社会、文化和文明的深远影响,以及人类永恒的飞翔梦想将如何继续激励我们前行。 结语 《世界航空史:从喷气机时代到未来之翼》旨在为读者呈现一部详实、深入且引人入胜的航空发展史。从喷气式发动机的革命性突破,到如今可持续航空和智能化飞行的前沿探索,每一个时代都充满了智慧的结晶、不懈的努力和对未知的勇敢挑战。这部历史不仅仅是关于技术和工程的演进,更是关于人类好奇心、创造力以及永不满足的探索精神的赞歌。我们相信,通过对这段波澜壮阔的航空史的回顾,读者将更能理解当下航空业的发展轨迹,并对人类的未来飞行之旅充满期待。