航空发展史上的三位伟大科学家:茹科夫斯基、普朗特、惠特姆

在航空发展史上,进行航空科学领域的专门研究、并取得杰出成就的科学家寥如晨星,且在20世纪中叶后,鲜见新的重大成就出现。茹科夫斯基、普朗特、惠特科姆是该领域的三位伟大代表,他们的多方面建树令人惊叹。

科夫斯基(1847-1921,俄)——1904年,他提出机翼升力理论的经典表述:单位翼展上机翼升力值等于空气密度与速度环流和飞机飞行速度的乘积,据此,创立了升力计算公式。后又创立以他的名字命名的翼型理论与翼型。他的研究成果,与1902年德国数学家库塔(1867-1944)提出的“翼型绕流的环量条件—库塔条件”一起,被后人称为库塔-茹科夫斯基升力环量定律。

朗特(1875-1953,德)——从1904年开始,先后提出边界层理论、机翼理论、湍流理论等,揭示了翼尖涡和诱导阻力的物理本质,创立亚声速相似率;他在流变学、弹性力学、结构力学和可压缩性等方面的诸多成果,指导了飞机的设计及性能估算。关于超声速流动的基本理论则由他的学生阿克莱特和冯•卡门等最终完成。中国空气动力学奠基人之一陆士嘉(1911-1986)是他的学生。中国航天与火箭之父钱学森(1911-2009)是冯•卡门的学生,他们共同研究了亚声速飞行时空气的可压缩性对升力的影响,创建了计算压强与速度间关系的压缩性修正的卡门-钱公式。

特科姆(1921-2009,美)——1952年,提出跨声速面积律理论,即飞机跨声速阻力是整架飞机截面纵向展开的函数;这一理论指导了跨声速飞机的设计,产生了第一批超声速飞机。1967年和1976年,他又先后提出超临界翼型和翼梢小翼,前者可推迟局部激波的产生,提高亚声速飞机的速度,并降低燃料消耗,后者能显著降低诱导阻力,并可提供额外升力和前推力。这两项成果被世界上各种高亚声速飞机普遍采用。1953年,另一位美国空气动力学家O·琼斯提出超声速面积律,指出为解决超声速飞行时降低零升阻力问题,应要求翼身组合体的当量旋成体的截面积沿纵轴无突变。

杰出发明家与飞行家

这个领域的大家实在是太多了。我以寇蒂斯、林德伯格、惠特尔、奥海因和诺斯罗普等作为他们的代表人物。

蒂斯(1878-1930,美)——他是第一架实用型水上飞机的研制者,是沿袭至今的飞机副翼的发明者。他和莱特兄弟那样相像,同为从自行车业成长起来的发明家,同样拥有出众的机械技能与创造才华,却不幸因专利纠纷三人终生交恶。1929年,曾经是竞争对手的莱特航空公司和寇蒂斯飞机公司合并为寇蒂斯-莱特公司。

德伯格(1902-1974,美)——1927年5月20日至21日,他驾莱安NYP-1型单引擎飞机“路易斯精神”号,用33.5小时,不经停单人飞越大西洋,从纽约抵达巴黎。他的惊世一飞,表明航空器作为一种远距、高速的新交通运输工具步入社会经济生活,引来欧美航空业投资热潮,催生了航空产业发展。当然,在飞行家这个行列里,我们还应该记住,1947年突破声速的美国人耶格尔(1823-2020)以及20世纪60年代驾驶X-15火箭飞机一再突破飞行速度和高度世界纪录的那群勇士们。

惠特尔(1907-1996,英)——1928年发表关于燃气涡轮和喷气反作用飞机的论文,提出喷气热力学基本公式。1930年取得涡轮喷气发动机设计专利。1937至1944年担任英国喷气动力有限公司总工程师。他研制的单转子涡轮喷气发动机于1937年4月12日首次运转成功,1941年5月安装在格罗斯特公司E-28/39飞机上试飞成功。英国由此成为二战后期和战后喷气战斗机发展最快的国家,50年代初又制成世界上第一种涡轮螺旋桨旅客机“子爵”号和第一架涡轮喷气客机“彗星”号,使英国的航空喷气推进技术一度居世界领先地位。

海因(1911-1998,德)——1936年进入亨克尔飞机工厂,试制以氢气为燃料的涡轮喷气发动机Hes-1。1937年,Hes-2型涡轮喷气发动机试验成功;同时开始研制以汽油为燃料的燃烧室,1938年取得成功。1939年制成实用型涡轮喷气发动机Hes-3B,并与亨克尔合作制成世界上第一架涡轮喷气发动机推进的喷气飞机He-178。1947年,赴美进行空气喷气发动机的研究工作,后任莱特-帕特森空军基地航空航天研究实验室首席科学家。

诺斯罗普(1895-1981,美)——他是继莱特兄弟和寇蒂斯之后,美国最具影响力的飞机发明家,他的“三大首创”——半硬壳式机身快速制造工艺、全铝多室机翼结构、飞翼布局,对航空发展产生了深远影响。在他之前,1870年,英国人理查德•哈特发明世界第一架飞翼飞机,并在专利说明书中对飞翼飞机的特点归结为

1)无尾,通过像襟翼的控制器起升降舵和副翼的作用;

(2)利用副翼的作用来实现圆周飞行,以替代所有垂直方向上的控制面;

(3)利用重心移动对飞机进行纵向配平。但真正使飞翼技术走进工程实际的是诺斯罗普。他终生不渝地推进飞翼布局实用化,经历60年坎坷,在他身后的B2研制中终获成功。飞翼式飞机的可减轻重量、降低附加阻力、提供更高升力和更远航程以及具备隐身效应等一系列优点,被业界公认;21世纪的天空将出现更多飞翼式飞机,包括有人、无人样式的各种军、民机。


posted @ posted @ 22-08-16 11:59  admin  阅读量:
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