Conocimientos sobre el sector aeroespacial
Conocimientos básicos de la industria aeroespacial
Sabemos que el hogar de la humanidad es la tierra, y el exterior de la tierra está cubierto por una capa de atmósfera sin agua ni atmósfera, además. Como la temperatura y el ambiente son adecuados, la vida biológica será difícil de sobrevivir.
Por lo general, a los ojos de la gente, el "cielo" es muy alto y es muy, muy difícil salir de la espesa atmósfera y entrar al espacio. De hecho, en comparación con la Tierra, la atmósfera es muy fina.
La gente sabe que el diámetro de la Tierra es de unos 12.700 kilómetros y que el espesor de la atmósfera es de sólo 100-800 kilómetros. Si comparamos la Tierra con una manzana, entonces podemos pensar en la atmósfera como la piel de la manzana, pero esta "piel de manzana" en sí misma es cambiante.
Por ejemplo, la capa más cercana a la superficie terrestre se llama troposfera. Su altura comienza desde el nivel del mar y termina a unos 11.000 metros. Su límite superior cambia con la latitud, la estación, etc. Tiene 17.000 metros, 11.000 metros en zonas de latitudes medias (como Beijing y Tianjin) y 7.000-8.000 metros en las regiones polares de la Tierra.
La principal característica de la troposfera es que la temperatura del aire disminuye al aumentar la altitud, por eso también se le llama capa de temperatura variable. En promedio, la temperatura desciende unos 6,5°C por cada 1.000 metros de altitud. aumentar. Al mismo tiempo, la presión del aire también disminuye al aumentar la altitud. Debido al efecto de la gravedad terrestre, el rango de altura de 5.500 metros contiene la mitad de la atmósfera total, y toda la troposfera representa aproximadamente las tres cuartas partes de la masa atmosférica total.
Dado que en esta capa de la atmósfera se concentra casi todo el vapor de agua, junto con una gran cantidad de partículas, esta es también la capa donde los cambios en el viento y las nubes son más dramáticos. Desde una altitud de unos 11.000 metros hasta unos 30.500 metros, la temperatura atmosférica permanece básicamente sin cambios, manteniendo un promedio de -56,5°C, por eso se llama estratosfera (la situación real es: por debajo de los 25.000 metros, la temperatura aumenta con la altitud). y subiendo en la estratosfera, la temperatura aumenta entre -43 y -33°C). La razón por la que la temperatura en la estratosfera tiene tales características es que esta capa de la atmósfera está lejos de la superficie terrestre y se ve menos afectada por la temperatura del suelo. Además, hay ozono en la parte superior, que puede absorber directamente el calor radiante del sol.
La masa de aire contenida en la estratosfera representa aproximadamente una cuarta parte de toda la atmósfera. En esta capa de la atmósfera no hay convección hacia arriba y hacia abajo, solo viento horizontal, por eso también se le llama estratosfera. Además, casi no hay vapor de agua en esta capa de la atmósfera y básicamente no hay cambios meteorológicos como nubes, niebla, lluvia, granizo, etc., lo que resulta muy beneficioso para el buen vuelo de la aeronave. Sin embargo, debido a la baja densidad del aire, los aviones no son aptos para maniobrar a esta altitud.
Las actividades de la aviación humana están casi concentradas en la troposfera y la estratosfera. Para garantizar la eficiencia de trabajo de la aeronave y el motor, la altitud de la aeronave generalmente no excede el límite de 30 kilómetros.
El rango de altura que va desde los 30 kilómetros hasta los 80-100 kilómetros se llama mesosfera. Las características de esta capa de aire son: con 45 kilómetros como límite, la temperatura primero sube y luego baja. Debido a la presencia de una gran cantidad de ozono, la temperatura primero aumenta de -33°C en la cima de la estratosfera a alrededor de 17 a 40°C. A partir de los 45 kilómetros, a medida que aumenta la altitud, la temperatura comienza a bajar nuevamente. , hasta -65,5°C y -113℃.
El aire en la capa media ya es muy fino y su masa de aire sólo representa aproximadamente 1/3000 de toda la atmósfera. A una altitud de 80 kilómetros, la densidad del aire es sólo una cincuentamilésima parte de la del suelo, mientras que a una altitud de 100 kilómetros, la densidad del aire es sólo ocho décimas de millonésima parte de la del suelo; Debido a que el aire es muy fino y el gas comienza a ionizarse, la gente generalmente considera que los aviones que vuelan a una altitud de 80 a 100 kilómetros son naves espaciales que no dependen de la atmósfera.
En octubre de 1967, el piloto de pruebas estadounidense Joseph Walker voló el avión cohete X-15A a una asombrosa velocidad de 7.297 kilómetros por hora, estableciendo un récord mundial de velocidad de un avión tripulado. Además, ha volado muchas veces a una altitud de más de 80 kilómetros, convirtiéndose en el primer "astronauta en pilotar un avión" en Estados Unidos.
Según las normas de la NASA: los pilotos que vuelan por encima de una altitud de 80 kilómetros pueden llamarse astronautas.
El rango que se extiende por encima de la capa media hasta una altitud de 800 kilómetros se llama ionosfera. Sus características son: contiene una gran cantidad de iones cargados positiva o negativamente y el aire es conductor. Además, su temperatura aumenta rápidamente con la altitud. A una altitud de 200 kilómetros, la temperatura puede alcanzar los 400°C. Por eso, a este lugar también se le llama la "capa cálida".
Más allá de la parte superior de la ionosfera se encuentra la capa más externa de la atmósfera: la "exosfera". Debido al debilitamiento de la gravedad terrestre, las moléculas de gas y el plasma ya están muy lejos de la Tierra.
La densidad del aire en la ionosfera y la exosfera es extremadamente baja y tiene poco impacto en los vehículos espaciales, por lo que la mayoría de las actividades espaciales humanas se llevan a cabo dentro (o fuera) de ellas.
La diferencia entre aviación y aeroespacial:
Aviación y aeroespacial son dos términos técnicos con los que la gente suele entrar en contacto. Aunque solo hay una palabra de diferencia entre los dos, se llaman. Dos categorías técnicas principales, ¿a qué se debe esto?
Si presta un poco de atención, encontrará que la tecnología de la aviación desarrolla principalmente aviones militares, aviones civiles y motores de respiración, y la tecnología aeroespacial desarrolla principalmente naves espaciales no tripuladas, naves espaciales tripuladas, vehículos de lanzamiento y armas de misiles. , la expresión más concentrada de los logros de los dos son los aviones y las naves espaciales. Las diferencias significativas entre los dos campos técnicos se pueden ver en las principales diferencias entre aviones y naves espaciales.
En primer lugar, el entorno de vuelo es diferente. Todos los aviones vuelan en una atmósfera densa y tienen altitudes operativas limitadas. La altitud máxima de vuelo de los aviones modernos es de más de 30 kilómetros sobre el suelo. Incluso si en el futuro el avión ascendiera a mayores altitudes, todavía no podría prescindir de la densa atmósfera. Después de que la nave espacial salga de la densa atmósfera, debe volar en el espacio casi vacío con un patrón de movimiento similar al de los cuerpos celestes naturales, y la altura del perigeo de su órbita debe ser de al menos 100 kilómetros o más. Para operar naves espaciales, también se debe estudiar el entorno de los vuelos espaciales.
En segundo lugar, las unidades de potencia son diferentes. Todos los aviones utilizan motores que respiran aire para proporcionar empuje, absorber oxígeno en el aire como oxidante y solo transportar combustible. Los motores de cohetes se utilizan para proporcionar empuje tanto para el lanzamiento como para la operación de naves espaciales, transportando agentes combustibles y oxidantes. El motor que respira aire no puede funcionar si sale del aire, mientras que el motor cohete tiene menos resistencia y mayor empuje efectivo si sale del aire. El motor de respiración de aire, incluido el tanque de combustible, se puede usar varias veces con la aeronave, mientras que los vehículos de lanzamiento utilizados para lanzar naves espaciales son todos de un solo uso. Aunque el propulsor sólido del transbordador espacial puede reutilizarse 20 veces después del reciclaje, y su motor de cohete líquido orbitador puede reutilizarse 50 veces, el número de usos sigue siendo muy pequeño en comparación con los motores de respiración de aire utilizados por los aviones. Los agentes de combustión utilizados en los motores que respiran aire son únicamente gasolina de aviación y queroseno de aviación, mientras que los propulsores utilizados en los motores de cohetes son diversos, incluidos tipos líquidos, sólidos y sólidos-líquidos.
En tercer lugar, la velocidad de vuelo es diferente. La velocidad más rápida de un avión moderno es más de tres veces la velocidad del sonido y es un avión militar. En cuanto a los aviones de pasajeros actualmente en uso, todos vuelan a velocidades subsónicas. Para evitar caer al suelo, las naves espaciales operan en el espacio a velocidades muy altas. Por ejemplo, la velocidad de una nave espacial que opera en una órbita circular a 600 kilómetros de la Tierra es 22 veces la velocidad del sonido. Todas las naves espaciales se encuentran en un estado de ingravidez durante su funcionamiento normal. Si transportan personas durante mucho tiempo, tendrán el efecto fisiológico de la ingravidez y afectarán su salud. Debido a esto, la selección y entrenamiento de los astronautas es mucho más estricto que el de los pilotos de aviones. La gente corriente puede simplemente comprar un billete y volar, pero aquellos que gastan mucho dinero en viajar al espacio deben pasar una formación especial.
En cuarto lugar, los horarios de trabajo son diferentes. Ya sea un avión militar o civil, el alcance máximo es de unos 20.000 kilómetros y el tiempo máximo de vuelo no es más de un día y una noche. Su ámbito de actividades y jornada laboral son limitados y se utiliza principalmente para uso militar y de transporte. Aunque los aviones ligeros de uso general se utilizan ampliamente, su gama de actividades es relativamente pequeña. Las naves espaciales pueden seguir funcionando en órbita durante mucho tiempo. Por ejemplo, la nave espacial tripulada Soyuz TM, todavía en uso, puede funcionar en el espacio durante varios meses después de acoplarse a la estación espacial. Otro ejemplo es el transbordador espacial, que puede volar en órbita durante 7 a 30 días y dar la vuelta a la Tierra en aproximadamente 1,5 horas.
La nave espacial tripulada que lleva más tiempo en funcionamiento es la estación espacial Mir, que lleva 15 años volando en el espacio. En cuanto a las naves espaciales no tripuladas, como los diversos satélites de aplicaciones, generalmente funcionan en órbita alrededor de la Tierra durante muchos años. Algunas sondas del espacio profundo, como la Pioneer 10, han estado volando en el espacio durante 32 años y están saliendo del sistema solar y viajando hacia la Vía Láctea. La ventaja de los aviones es que se pueden reutilizar varias veces, mientras que las naves espaciales, excepto el transbordador espacial, sólo se pueden utilizar una vez, y las naves espaciales tripuladas no son una excepción.
En quinto lugar, los métodos de levantamiento son diferentes. El despegue de una aeronave es el proceso de rodar desde la línea de despegue hasta abandonar el suelo y acelerar para ascender a una altitud segura. Cuando regresa al suelo y aterriza, solo necesita planear y aterrizar. Sólo unos pocos aviones, como el caza británico Harrier, utilizan la dirección de la tobera del motor para permitir que el avión despegue y aterrice verticalmente, pero el fuselaje no se levanta y permanece en posición horizontal. Hasta ahora, en los lanzamientos de naves espaciales, incluidos los lanzamientos terrestres y marítimos, el vehículo de lanzamiento con la nave espacial en la parte superior se ha elevado verticalmente. Durante el proceso de lanzamiento, el vehículo de lanzamiento debe girar y separarse paso a paso según el programa, y finalmente enviar la nave espacial a la órbita predeterminada. Algunas naves espaciales tienen que sufrir múltiples cambios de órbita durante el lanzamiento, lo que complica aún más la situación. Aunque el transbordador espacial también puede lanzar naves espaciales, también se lanza verticalmente. En cuanto a la nave espacial retornable, su regreso a la Tierra debe pasar por cuatro etapas: desorbitación, transición, reentrada y aterrizaje, lo cual es mucho más difícil que aterrizar un avión. Aunque el despegue, vuelo y aterrizaje de aviones y el lanzamiento, operación y regreso de naves espaciales son inseparables del mando del centro terrestre, las instalaciones terrestres y los sistemas de apoyo de ambos también son muy diferentes, así como su desempeño laboral y contenido.
Los principales eventos aeroespaciales del mundo:
Las cometas se originaron en la antigua China y se extendieron a Europa aproximadamente en el siglo XIV.
Los chinos comenzaron a fabricar cometas de madera en el año 500- 400 aC Los pájaros prueban aviones primitivos
El primer avión ligero del mundo nació en Francia en 1909
Del 14 al 17 de diciembre de 1903, el "Aviator" diseñado y fabricado por los hermanos Wright El avión número 1 logró un vuelo autónomo por primera vez en la historia de la aviación humana. El exitoso vuelo de prueba se convirtió en un acontecimiento que marcó una época y la historia de la aviación humana entró en una nueva era.
El 14 de octubre. de 1947, el famoso piloto de pruebas estadounidense Charles Yeager pilotó el avión X-1 y logró un vuelo que rompió la barrera del sonido
A las 22:56:20 del 20 de julio de 1969, Armstrong dio un pequeño paso para Conviértete en miembro de toda la humanidad en la Tierra. Grandes avances
4 de octubre de 1957
La antigua Unión Soviética lanzó el primer satélite terrestre artificial del mundo. Medio año después, el satélite artificial de Estados Unidos salió al espacio
12 de septiembre de 1959
La antigua Unión Soviética lanzó la sonda "Moon" 2, convirtiéndose en la primera nave espacial del mundo en impacta la superficie lunar
12 de abril de 1961
El ex cosmonauta soviético Gagarin se convierte en la primera persona del mundo en volar al espacio
20 de julio de 1969 Japón
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El astronauta estadounidense Neil Armstrong abordó la nave espacial "Apolo" 11 y se convirtió en el primer ser humano en pisar la luna
15 de diciembre de 1970
La antigua Unión Soviética La sonda "Venera" 7 aterrizó por primera vez en Venus
9 de abril de 1971
La estación espacial "Salyut" 1 de la antigua Unión Soviética se convirtió en el primer ser humano en entrar en una estación espacial . Dos años después, Estados Unidos lanzó al espacio la estación espacial "Skylab".
El 2 de diciembre de 1971,
la sonda "Mars" 3 de la antigua Unión Soviética aterrizó en la superficie. de Marte.
Cinco años después, la sonda estadounidense "Pirata" aterrizó en Marte
12 de abril de 1981
El primer transbordador espacial del mundo: el transbordador espacial estadounidense "Columbia" Lanzamiento exitoso
28 de enero de 1986
El transbordador espacial estadounidense Challenger explotó 73 segundos después del despegue
20 de febrero de 1986
Se lanzó la antigua Unión Soviética la estación espacial Mir, que lleva 8 años en servicio y sigue en funcionamiento Actualmente es la estación espacial humana de mayor éxito
1 de noviembre de 1993
Estados Unidos y. Rusia firmó un acuerdo y decidió construir una estación espacial internacional basada en la estación espacial Mir, denominada Estación Espacial Internacional Alpha
Grandes acontecimientos aeroespaciales en mi país:
El 8 de octubre de 1956 , se estableció la primera institución de investigación de cohetes y misiles de mi país, el Quinto Instituto de Investigación del Ministerio de Defensa Nacional.
El 24 de abril de 1970, el cohete portador Gran Marcha-1 lanzó con éxito el satélite Dongfanghong-1 desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan. Mi país se convirtió en el tercer país del mundo en desarrollar y lanzar satélites de forma independiente.
El 26 de noviembre de 1975, el cohete portador Gran Marcha 2 lanzó con éxito el primer satélite de prueba científica retornable
de mi país en el Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan, y tres días después se recuperó con éxito.
El 8 de abril de 1984, el cohete portador Gran Marcha-3 lanzó con éxito el primer satélite de órbita geosincrónica de mi país, el satélite de comunicaciones experimental Dongfanghong-2, en el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang.
El 7 de abril de 1990, China lanzó con éxito el satélite de comunicaciones Asia-1 en el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang utilizando su cohete portador Long March-3 de desarrollo propio. Esta fue la primera vez que China lanzó la serie Long March. de cohetes portadores lanzaron un satélite extranjero, lo que permitió a nuestro país ocupar un lugar en el campo de los servicios comerciales de lanzamiento espacial.
En octubre de 1999, el primer satélite de recursos terrestres desarrollado conjuntamente por mi país y Brasil fue lanzado con éxito y operado con normalidad. Esta fue la primera cooperación internacional integral de mi país en el campo de la tecnología espacial.
El 15 de octubre de 2003, la nave espacial "Shenzhou 5" fue lanzada con éxito y recuperada con éxito el 16 de octubre de 2003, lo que convirtió a mi país en el tercer país del mundo en dominar de forma independiente la tecnología espacial tripulada.
En diciembre de 2003 y julio de 2004, mi país y la Agencia Espacial Europea desarrollaron y lanzaron conjuntamente los satélites científicos "Detection-1" y "Detection-2", y el "Plan de Exploración de la Estrella Doble del Espacio Tierra". éxito logrado.
El 23 de enero de 2004, el proyecto de exploración lunar de mi país fue aprobado oficialmente por el Consejo de Estado.
El 12 de octubre de 2005, Shenzhou VI fue lanzado con éxito.