航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史與未來展望

1、達(dá)芬奇設(shè)計(jì)的撲翼機(jī)雪鳥號(hào)，雪鳥號(hào)，2010年年8月月在加拿大安大略省的在加拿大安大略省的五大湖滑翔俱樂部成五大湖滑翔俱樂部成功完成首次處女航，功完成首次處女航，它以平均它以平均25.6公里的公里的時(shí)速在空中飛行了時(shí)速在空中飛行了19.3秒，飛行距離達(dá)秒，飛行距離達(dá)到了到了145米。米。32米的翼展接近波音米的翼展接近波音737大型客機(jī)，重大型客機(jī)，重94磅，飛機(jī)由飛行磅，飛機(jī)由飛行員在駕駛艙里蹬車輪提供動(dòng)力，跟車輪連在一起的滑輪和員在駕駛艙里蹬車輪提供動(dòng)力，跟車輪連在一起的滑輪和繩索會(huì)帶動(dòng)機(jī)翼上下?lián)鋭?dòng)，產(chǎn)生向上向前的動(dòng)力。繩索會(huì)帶動(dòng)機(jī)翼上下?lián)鋭?dòng)，產(chǎn)生向上向前的動(dòng)力?；萏貭杦1x離心式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

2、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)較渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)阻渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)較渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)阻力大，速度慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜力大，速度慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜省油！省油！廣泛的應(yīng)用于民用客機(jī)，軍用運(yùn)輸機(jī) 渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)綜合了渦渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)綜合了渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和活塞式螺旋槳輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和活塞式螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，使其在低空具發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，使其在低空具有極高的經(jīng)濟(jì)效益，但受限于有極高的經(jīng)濟(jì)效益，但受限于航速，目前只在支線客機(jī)上有航速，目前只在支線客機(jī)上有小規(guī)模應(yīng)用。小規(guī)模應(yīng)用。 渦輪渦輪-沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)綜合了沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)綜合了渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)，可以在自主起飛的條件下優(yōu)勢(shì)，

3、可以在自主起飛的條件下實(shí)現(xiàn)高馬赫數(shù)飛行，在軍事航天實(shí)現(xiàn)高馬赫數(shù)飛行，在軍事航天領(lǐng)域具有極高的利用價(jià)值。領(lǐng)域具有極高的利用價(jià)值。裝配了渦輪-沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的SR-71“黑鳥”偵察機(jī)（1963年定型）最高升限：30,500米最高航速：3,70馬赫(4,062千米/小時(shí))2010年定型的X-37B可以在火箭-沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)下達(dá)到25馬赫（30000km/h） 隨著人類的腳步從天空邁向太空，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)不能滿足人類對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)具有更高推力、更高比沖量的要求。尤其在進(jìn)行星際旅行時(shí)，前文介紹的發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)無法勝任，下面介紹四種面向未來科技的發(fā)動(dòng)機(jī)。等離子發(fā)動(dòng)機(jī)等離子發(fā)動(dòng)機(jī)核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)反物質(zhì)發(fā)

4、動(dòng)機(jī)反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)光子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)光子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)“土星土星5號(hào)號(hào)”的第一級(jí)裝有的第一級(jí)裝有2075噸液噸液氧煤油推進(jìn)劑。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，它氧煤油推進(jìn)劑。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，它可以在可以在2分分34秒內(nèi)全部秒內(nèi)全部“喝喝”完這些完這些“飲料飲料”。高溫氣體以。高溫氣體以2900米米/秒的秒的速度噴射，卻僅僅夠?qū)⑺俣葒娚?，卻僅僅夠?qū)?7噸的有效載噸的有效載荷送上月球。在全部能夠產(chǎn)生的荷送上月球。在全部能夠產(chǎn)生的3500噸推力中，很大一部分被用來噸推力中，很大一部分被用來“拖拖”起火箭自身和起火箭自身和2000多噸燃料。多噸燃料。等離子發(fā)動(dòng)機(jī)，采取了一種和化學(xué)火等離子發(fā)動(dòng)機(jī)，采取了一種和化學(xué)火箭完全不同的設(shè)

5、計(jì)思路。它使用洛倫箭完全不同的設(shè)計(jì)思路。它使用洛倫茲力讓帶電原子或離子加速通過磁場，茲力讓帶電原子或離子加速通過磁場，來反向驅(qū)動(dòng)航天器，來反向驅(qū)動(dòng)航天器， 等離子火箭在一等離子火箭在一定時(shí)間內(nèi)提供的推力相對(duì)較少，然后定時(shí)間內(nèi)提供的推力相對(duì)較少，然后一旦進(jìn)入太空，它們就會(huì)像有順風(fēng)助一旦進(jìn)入太空，它們就會(huì)像有順風(fēng)助陣的帆船，逐漸加速飛行。陣的帆船，逐漸加速飛行。 核動(dòng)力航母和核潛艇上面都使用了核動(dòng)核動(dòng)力航母和核潛艇上面都使用了核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)是靠核裂變反應(yīng)堆的力發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)是靠核裂變反應(yīng)堆的動(dòng)力來推動(dòng)螺旋槳。動(dòng)力來推動(dòng)螺旋槳。 太空中沒有水或空氣作為介質(zhì)，必須采太空中沒有水或空氣作為

6、介質(zhì)，必須采用噴氣的方式提供動(dòng)力。一種核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)用噴氣的方式提供動(dòng)力。一種核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)是用裂變產(chǎn)生的熱能加熱推進(jìn)劑使其噴出產(chǎn)是用裂變產(chǎn)生的熱能加熱推進(jìn)劑使其噴出產(chǎn)生推力。這種方式的發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)容易制造且生推力。這種方式的發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)容易制造且體積較小。但是這種方式會(huì)消耗掉大量推進(jìn)體積較小。但是這種方式會(huì)消耗掉大量推進(jìn)劑，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖量降低。劑，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖量降低。 另一種核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)制是利用核反另一種核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)制是利用核反應(yīng)自身產(chǎn)生的高能粒子，從而避免了使用了應(yīng)自身產(chǎn)生的高能粒子，從而避免了使用了推進(jìn)劑。并且這種核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)還可以利用推進(jìn)劑。并且這種核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)還可以利用磁場控

7、制粒子流的噴射方向以改變運(yùn)動(dòng)方向。磁場控制粒子流的噴射方向以改變運(yùn)動(dòng)方向。但是這種發(fā)動(dòng)機(jī)造價(jià)昂貴且體積龐大。但是這種發(fā)動(dòng)機(jī)造價(jià)昂貴且體積龐大。 與核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)類似，也可以利用反與核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)類似，也可以利用反物質(zhì)與物質(zhì)之間湮滅產(chǎn)生的大量熱量制造物質(zhì)與物質(zhì)之間湮滅產(chǎn)生的大量熱量制造航天發(fā)動(dòng)機(jī)。反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)具有許多優(yōu)勢(shì)，航天發(fā)動(dòng)機(jī)。反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)具有許多優(yōu)勢(shì)，其一是燃料效率高，具有極大的比沖量。其一是燃料效率高，具有極大的比沖量。其二是湮滅反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行不需要很大其二是湮滅反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行不需要很大的反應(yīng)堆，可以大大減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量。其的反應(yīng)堆，可以大大減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量。其三是反應(yīng)原材料三是反應(yīng)原材料

8、反物質(zhì)理論上可以通反物質(zhì)理論上可以通過粒子加速器將能量轉(zhuǎn)化為反物質(zhì)，并且過粒子加速器將能量轉(zhuǎn)化為反物質(zhì)，并且保存反物質(zhì)的技術(shù)也正在趨于完善。保存反物質(zhì)的技術(shù)也正在趨于完善。 作為一種僅僅停留在理論中的發(fā)動(dòng)機(jī)，作為一種僅僅停留在理論中的發(fā)動(dòng)機(jī)，反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)需要克服的最大的難題是如反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)需要克服的最大的難題是如何解決反物質(zhì)的制造和儲(chǔ)存問題。在這個(gè)何解決反物質(zhì)的制造和儲(chǔ)存問題。在這個(gè)問題得到解決之前，目前相對(duì)顯示的方法問題得到解決之前，目前相對(duì)顯示的方法是利用少量反物質(zhì)的湮滅反應(yīng)觸發(fā)核反應(yīng)是利用少量反物質(zhì)的湮滅反應(yīng)觸發(fā)核反應(yīng)從而減少核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)反應(yīng)堆的大小從而減少核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)反應(yīng)堆的大小光子火

9、箭發(fā)動(dòng)機(jī)光子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(photon rocket engine)是靠電磁輻射量子是靠電磁輻射量子(光子光子)的定向流產(chǎn)生的定向流產(chǎn)生推力的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。推力的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在理論上具有最高的效能這種發(fā)動(dòng)機(jī)在理論上具有最高的效能和比沖，它的主要結(jié)構(gòu)部件是光子源。和比沖，它的主要結(jié)構(gòu)部件是光子源。為了在光子源中獲得足夠大的光壓，為了在光子源中獲得足夠大的光壓，需要有需要有50000250000K的高溫。這種的高溫。這種發(fā)動(dòng)機(jī)尚處于理論探索階段。發(fā)動(dòng)機(jī)尚處于理論探索階段。未來機(jī)器人功能一、保障人體健康，預(yù)防疾病未來機(jī)器人可以定期為人類進(jìn)行健康檢查并自動(dòng)保存分析數(shù)據(jù)，可以做出疾病預(yù)警及時(shí)提出就醫(yī)建議。還可以協(xié)助人類制定鍛煉計(jì)劃、飲食結(jié)構(gòu)。它可以使人體的更多疾病在初期得以發(fā)現(xiàn)并及時(shí)治療，使人類生活更加健康，延長人類的壽命。二、實(shí)現(xiàn)更多功能，解放人類未來機(jī)器人可以在更加復(fù)雜、多變、惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定