空气动力学与航空工业

　　《科技前沿书系：空气动力学与航空工业》介绍的是空气动力学研究成果和飞机设计思想对航空工业的发展产生了巨大的积极影响。航空工业的发展始终有赖于空气动力学的进步。空气动力学新概念、新理论的提出，可以使航空技术获得新的、甚至是革命性的发展。

　　一   空气、飞鸟、扑翼机
　　航空学同其他科学技术相比，是相当年轻的学科。人类历史漫长，许多工艺技术按照从低到高，从直接到间接，从简单到复杂的次序发展和成熟。航空学是一门高度复杂的科学，是一门科学理论与技术高度结合的综合性学科。它的诞生必须有大量赖以生存的基础。可以说，它首先应有思想和观念的基础。人们必须首先产生思想，继而才能去探索。其次便是科学认识的基础，其中最重要的一点即是对自然界中空气性质和作用的认识。如果这一概念没有建立或认识不清，那么一切努力都将毫无结果。另外还须有必要的技术准备。进入19世纪末，航空器发展的技术条件终于成熟了。
　　1．我们的大气层
　　我们居住的地球周围包围着一个大气层。这个大气层对地球上的所有生物来说是极其重要的：它保护生物不受太阳辐射的伤害，维系着地表一个适宜的温度；大气层的变化引起地面四季的变化，带来风、雨、电等气象现象；大气层为动物提供了呼吸的氧气……没有大气层，地球决不会有生物。
　　大气层还为飞行生物——鸟类和昆虫——提供了活动场所。没有大气，也就不会有飞行生物，人类也就不会发明利用空气动力的各类飞行器。就通常的飞机而言，大气为机翼提供升力。使飞机升空；大气可使操纵面产生控制力矩，使飞机升降、转弯；大气还为飞机发动机提供了燃料燃烧的氧气，使发动机正常工作。由此可见，大气层对航空飞行器来说是必须的环境条件，大气层是航空器唯一的飞行活动场所。鉴于大气层对航空有如此重要的意义，因此我们在此先介绍一下这个大气环境。
　　大气层是由空气构成的，空气又是由多种气体单质组成的？昆合物。它的最重要成分是氧气和氮气。由于地球引力作用和气体密度的差异，各个高度每一气体的比例是不同的。在海平面，氮气的重量占75．5％，氧气的重量占23．1％，氩气的重量占1．3％，二氧化碳的重量占0．05％，还有0．05％的重量是氦气、氖气、氙气、氡气、氪气等惰性气体以及水蒸气、臭氧和氢气。随着高度的变化，大气密度迅速减小，气体比例也发生很大变化。在80千米高空，氢和氦成为大气的主要成分。由于各种动力航空器都要依靠空气提供升力，依靠氧气使发动机工作，而大气密度和氧气含量随高度急剧减小，因此航空器的飞行高度有限，一般持续飞行高度在32千米以下。
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