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卡-52
继卡-50之后,俄罗斯又开始研制其改进型卡-52直升机。卡-52是一种双并列双座的全天候、超低空武装攻击直升机。该机主要用于攻击和消灭敌方坦克、装甲车辆及地面机械化部队,同敌人的低速空中目标作战。卡-52被称为“智能型”直升机,机上带有最新的自动目标指示仪和独特的调度程序,是机动性及生存能力极强的新一代直升机。卡-52驾驶舱有20毫米厚的装甲,两侧短翼都有2个挂点,能携带大量武器,最多可载16枚激光制导A-9“旋风”反坦克导弹,射程8~10千米,能穿透900毫米装甲壁板。机身下方一侧有1门30毫米机关炮。最大起飞重量10800千克,最大速度350千米/小时,作战半径250千米,续航时间1小时40分钟。卡-52除驾驶舱外,机体大量采用了复合材料,其重量约占全部重量的35%。这些材料能吸收雷达回波,降低被敌方发现的概率。其油箱外层为复合材料,里面是蜂窝结构,在被子弹击穿后能自动密封。
KC-135空中加油机
KC-135空中加油机共有10个机身油箱(位于前后机身和机尾上),1个中央翼油箱,每个机翼上还各有1个主油箱和一个备用油箱。最大载油量118.11千升,可供加油量60.2千升。KC-135可以给各种性能不同的飞机加油,在加油时排除了让受油机降低高度及速度的麻烦,既提高了加油安全性,也提高了受油机执行任务的效率。
它采用伸缩套管式空中加油系统,加油作业的调节距离为5.8米,可以在上下53度和横向30度的空间范围内活动。它可以同时给几架战斗机进行加油。当它仅用一个油箱加油时,每分钟可加油1.514千升。前后油箱同时使用时,每分钟可以加油3.028千升。KC-135的机组共4人:正、副驾驶,领航员及加油操纵员。加油操纵员的任务是完成加油机与受油机之间的联络、对接及控制加油量的工作。
卡-27“蜗牛”舰载直升机
卡-27“蜗牛”直升机是前苏联卡莫夫设计局研制的双发共轴反旋翼通用直升机,是卡-25“激素”的后续型,有A型(反潜)、B型(中继制导)、C型(搜救)多种型别,主要用来完成两栖突击任务。卡-27A是基本反潜型直升机。旋翼直径15.9米,机身长11.3米、高5.4米,机组人员3名,最大有效载荷5吨,最大巡航速度230千米/小时,实用升限6000米,航程800千米。装有功率1.64兆瓦发动机2台。主要武器为鱼雷和深水炸弹。主要设备有搜索雷达、吊放声纳、声纳浮标、数据链和引导雷达。
卡-32“蜗牛”舰载直升机
卡-32“蜗牛”是前苏联卡莫夫设计局研制的双发共轴反旋翼能用直升机,主要用于执行警戒、搜索和救援任务,具有昼夜全天候飞行能力。该机最后爬高是由前苏联女飞行员创造的装载1000千克有效载荷,爬升到7305米。卡-32有能用运输型、海上作业型、飞行吊车型等多种型别。在最大起飞载重情况下,1台发动机能保持飞行。卡-32在飞行中可进行自动控制。卡-32最大有效载荷:机内4000千克、外挂5000千克,最大平飞速度250千米/小时,最大巡航速度230千米/小时,实用升限6000米,悬停升限3500米,航程(最大燃油)800千米,续航时间(最大燃油)4小时30分。
卡-50“噱头”武斗直升机
卡-50“噱头”是前苏联卡莫夫设计局开始研制、1992年由俄罗斯首次公布的新一代武装直升机。
卡-50采用了一对共轴反转旋翼,上下旋翼各三片桨叶,相距1米,全复合材料桨叶,桨尖后掠,无尾桨。这种共轴旋翼的最大特点是旋翼直径小,迎面阻力小,速度快,生存性好。该机采用了红外抑制技术,装有红外诱饵撒布装置和防护装甲。卡-50还是世界上第一架带有飞行员弹射座装置的单座武装直升机。其牵引弹射救生系统具有零高度、零速度救生性能。卡-50具有的武器装备,是一种用于压制敌方地面火力的突击武装直升机。短翼挂架上可载16枚激光制导AT-9“旋风”反坦克导弹,射程8~10千米;或80枚S-8无制导火箭弹。
空间制冷技术
空间制冷技术是对温度特别敏感的航天器上的元、器件进行冷却,提供稳定低温环境的技术。各类红外探测元件和低噪声参量放大器必须在200K以下的低温环境中工作才能减小热噪声,获得不同波长的信号和实现高质量的信号转发。根据不同的制冷温度和功率要求,制冷方法有:辐射制冷、固体潜热制冷和机械制冷等方法。辐射制冷是利用物体的辐射能力将热量辐射到温度相当于4K的宇宙空间,从而降低物体本身的温度。这种方法的制冷设备简单,重量轻,无转动部件,不需要能源,因此可靠性高,寿命长。制冷温度在70~200K范围内,制冷功率为10~100毫瓦。美国“雨云”号气象卫星系列和“应用技术卫星”6号均采用辐射制冷法潜热制冷是利用贮存的固体或液体制冷剂升华或蒸发吸收环境热量来产生制冷效果。制冷温度可达到15K左右。机械制冷是利用机械将气体压缩,排除压缩热后再令气体膨胀,以达到制冷温度。这种方法制冷温度低,功率大,已用于美国的“天空实验室”上。
空间探测器
空间探测器是对月球和月球以远的天体和空间进行探测的无人航天器,又称深空探测器,包括月球探测器、行星和行星际探测器。探测的主要目的是了解太阳系的起源、演变和现状;通过对太阳系内的各主要行星的比较研究,进一步认识地球环境的形成和演变;了解太阳系的变化历史;探索生命的起源和演变。空间探测器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样探测,开创了人类探索太阳系内天体的新阶段。
空间科学的发展,离不开航天器。航天器按其本身的任务可划分为两类:第一类为无人航天器,它包括人造地球卫星、月球探测器和行星际自动探测器等;第二类为载人航天器,它包括卫星式飞船、空间站、登月飞船和航天飞机等。
航天器按其运行轨道也可分为两类:第一类是环绕地球运行的航天器,它包括人造地球卫星、卫星式飞船、空间站和航天飞机等;第二类是脱离地球引力飞往月球、其他行星及行星际空间的航天器,它包括登月飞船、各种行星和行星际探测器等。
空间探测器按探测目标分为月球探测器、行星和行星际探测器。各种行星和行星际探测器分别用于探测金星、火星、水星、木星、土星和行星际空间。美国1972年3月发射的“先驱者”10号探测器,在1986年10月越过冥王星的平均轨道,成为第一个飞出太阳系的航天器。
空间拖船
空间拖船是在太空中担负拖驳运输的宇宙飞行器。它的外形犹如运载火箭中的一级火箭,既无机翼,又无尾翼。拖船游船体、对接装置、动力系统、电力系统和辅助系统组成。它被装入航天飞机货舱里,带到离地300~1000千米的低轨道上,然后由机械手施放到太空,再点燃自备火箭发动机的推进剂,开始承担低轨道与高轨道之间的拖驳运输。
这种空间拖船,实际上是作为扩大航天飞机用途的末级运载工具,用来载人纳物。尤其是全能载人空间拖船,因为能够完成各种任务而受到特别重视。当它离开航天飞机的货舱,开始自主飞行以后,可用来向空间布放低轨道的人造卫星,也可作为低轨道上的一艘载人飞船,还可自低轨道跃向高轨道,并转换到月球轨道,成为月球空间站,甚至可把有人或无人的登月舱送到月面,或者从月面回收登月舱。
空间的一日三餐
空间营养学家们经过研究试验,认为宇航员每天摄入的食物能量要高于3000卡,食物中要含有丰富的矿物质,如钾、钙、氮之类。他们还规定了三条标准:食物在37.7℃温度下放置6个月要不变质;粗食尽量不要吃,吃了不易消化;食物要可口,要能引起宇航员的食欲。
专家们先将太空食品经过脱水处理后,再经过高湿处理、辐射杀菌湿度处理等,然后装进罐头和塑料袋,贮存在生活舱的冷藏柜里。宇航员“上天”后,在食用这些太空食品时用扁嘴喷枪先喷上水,水与食物熔合后就可以复原,食物的形状、大小、色泽、香味都跟原物相同。因为加水的原故,也不会在舱里乱飞。如果嫌凉的话,还可以用小电炉加热。
空间加工业
未来的航天技术在运用到空间产业化的进程中,除了积极发展与人类健康密切相关的制药业和生物制品外,还可以利用空间环境的得天独厚条件来发展高精尖的新产品和新材料制造业。目前,世界各国工业界已开始高度重视空间加工业。日本和西欧国家特别是德国,正在加紧进行空间加工的科研工作,而美国和俄罗斯在其“天空实验室”和“礼炮号”轨道站上进行过一系列的空间加工试验。所有这些科学研究和实验的目的都是为将来空间工业作准备,一旦条件成熟,便可开始大规模的空间加工。
空间发动机的特点
大多数航天任务要求空间发动机有多次起动,这是与大推力火箭发动机的主要差别之一。多次起动的发动机与相同工作时间的连续工作的发动机相比,可靠性要求更高,对空间环境的适应能力要强。为此,推力室的点火是个关键问题,如果采用自燃推进剂,就不需要点火装置。然而,在空间的低温坏境中,推进剂的自燃性会受到损害;在真空环境中,起动点火,可能发生推力室压力激烈的波动,从而会给飞行制导系统造成严重的负担。
航天器常常要求空间发动机具有在一定程度上的推力调节功能,即变推力功能,这是与大推力发动机的另一个差别。例如,“阿波罗”登月舱的降落发动机,需能连续地在470~4700千克的范围内改变推力,以便绕月飞行、选择降落地点和降落至月面。
空中加油机
空中加油机是一种专门给正在飞行中的飞机和直升机补加燃料的飞机。加油机主要采用两种加油方式,也就是软管加油和硬管加油。
软管加油系统主要由输油软管卷盘装置、压力供油机构和电控指示装置组成。胶皮软管一般长16~30米,外端有加油锥管及伞状锥套。受油机机头或翼尖上伸出一个固定收放式受油管。加油时,加油机抛出软管,受油机从后下方接近加油机,然后慢慢加速,靠冲力将受油插头插入锥管,顶开加油管未端的单向活门,开始接受加油。加油过程由电子装置控制。这种加油装置结构简单,便于拆装。每套装置每分钟可输油1.6千升,一架加油机可以安装数套,同时为数架飞机加油,吊舱式软管加油系统还可以由战斗机或攻击机携带,进行“伙伴加油”。
硬管加油系统安装在加油机机身内。加油机尾部装有一根可伸缩的半刚性加油管,由主管和套管两部分组成,全长约14米,伸缩范围约6米。当受油机飞至加油机后下方适当位置,加油机伸出输油管,插入受油机机头上方的受油口,自动锁定后即开始加油,这种装置每分钟最多可输油6.5千升。装备硬管加油系统的加油机在尾部设有一个加油操纵舱,由1名加油操纵员控制加油过程。
空中加油的程序
空中加油程序一般分为四个阶段:第一阶段是会合阶段。由于加油机和受油机的速度不同,必须约定会合空域、航线、时间,会合时,受油机要比加油机的飞行高度低60米,以防相撞。第二个阶段是对接。两机对接时,除加油和通话开关外,飞行员不得按动其他电钮,以防误触武器开关或其他开关,引起危险。第三阶段是加油。受油机与加油机在这个时候的高度、速度及相互位置都必须严格一致,当受油机加进一部分油时,飞机的重量就会增加,而加油机的重量减轻,两机必须随时调整自己的速度、高度。第四阶段是解散。这个时候,必须是受油机减速,然后再作脱离动作。
空间物理探测卫星
空间物理探测卫星是用来进行空间物理环境探测的人造地球卫星。传统的空间物理探测是在地面上利用各种探测仪器进行的,只能定性地了解空间物理环境,不能定量地描绘空间的物理状况并研究各物理量之间的关系,再加上大气层的影响,地面探测有很大的局限性。空间物理探测卫星在离开地面几百千米或更高的轨道上长期运行,卫星所载的仪器不受大气层的影响,可直接对空间环境进行探测,因而成为空间物理探测的主要手段。空间物理探测卫星所获得的大量观测结果,已促使空间物理学迅速发展成为一门独立的学科。
空中预警机系统
空中预警机是指装有雷达和电子侦察设备,用于搜索、监视空中或海上目标,指挥引导己方执行作战飞行任务的一种特殊军用飞机。空中预警机系统一般包括以下部分:
(1)雷达探测系统
是预警机的关键部分。正是它才使得预警机拥有一个背驮大圆盘的怪模样。最新式的预警机通常采用具有下视能力的脉冲多普勒雷达,能在地面和海面的严重杂波环境中探测和跟踪高空或低空、高速或低速飞行目标,能对数百个目标进行处理和显示。
(2)敌我识别系统
主要用于在复杂的战区内辨别敌我,由询问机和应答机组成。询问天线通常安装在雷达天线上,在雷达探测的同时对目标进行询问,目标的回波被送入数据处理系统,天线扫描一次可以询问200个装有应答机的目标。经过综合处理的信号最后输入到显控台,使机上操作员和指挥员对战区敌我力量的分布一目了然。
(3)电子侦察和通信侦察系统
主要用于对各种雷达和通信信号进行探测、识别、定位和跟踪,是雷达探测系统主要的情报支援手段。
(4)导航系统
主要用于为预警机提供飞机的精确位置、姿态和速度参数。这些数据被输入计算机数据处理系统,从而给雷达系统提供基准位置,使各种传感器获得的信息能够准确地转换到大地参考系上去。
(5)数据处理系统
主要由一部处理速度达到每秒几十万甚至上百万次的计算机组成。预警机之所以能迅速、准确地处理、显示上百个目标,全是它的功劳。
(6)通信系统
包括机内部通信和外部通信。机内通信系统为操作员和机组建立话音通信;外部通信系统由数部短波和超短波电台组成,可将大量信息传递给空中友机、海上舰船或地面指挥所,信息传递可以是话音或数字模式。
(7)显示和控制系统
主要用于显示战区综合信息,供指挥员和操作员对战场进行控制指挥,发出指令,并进行数据处理和编辑。显示台分为搜索、引导拦截、指挥、电子侦察等多种功能。
空空导弹
空空导弹是从飞机上发射攻击空中目标的导弹,是战斗机的主要空战武器,现代战斗轰炸机和强击机也多装备空空导弹。它主要由制导装置、战斗部、动力装置和弹翼等部分组成。按攻击方式,空空导弹分为格斗导弹和拦射导弹;按制导方式分为红外、雷达和复合制导等;按射程分为近距、中距和远距3种。它与地地导弹、地空导弹相比,具有反应快、机动性能好、尺寸小、重量轻等特点。与航空机关炮相比,具有射程远、命中精度高、威力大的优点。它与机载火控系统、发射装置和检查测量设备构成空空导弹武器系统。
空气动力学
空气动力学是力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。空气动力学的研究重点是飞行器的飞行原理,是航空航天技术最重要的理论原理之一。它在气象、交通、能源、化工、环境保护等方面也都有广泛的应用。
空中交通管制
空中交通管制是对航空器的空中活动进行管理和控制的业务。其任务是防止航空器彼此相撞,防止航空器与机场及其附近地区的障碍物相撞,促使空中交通畅通而有秩序,从而保证飞行安全和提高飞行效率。空中交通管制业务始于20世纪30年代。随着航空运输的发展和科学技术的进步,管制方法由程序管制发展到雷达管制,并逐步向自动化推进。空中交通管制包含区域管制、进近管制、塔台管制和空中交通报告服务四部分。
空间站
空间站是大型、绕地球轨道作较长时间航行的载人航天器,是多用途的空间基地。空间站的建立标志着载人航天技术发展进入一个新阶段。世界主要航天大国无不把建立长期性载人空间站(空间基地或空间基础设施)作为发展载人航天的目标。与载人飞船相比,空间站具有容积大、载人多、寿命长和可综合利用的优点。由于空间站可载许多复杂的仪器设备,并可由人直接操作,因而可以完成复杂的、非重复性的工作任务。空间站被认为是发展航天技术、开发和利用宇宙空间的基础设施。任何国家要想真正参与空间的开发利用,都必须建立空间站。这是因为:
(1)空间站是卫星、飞船、航天飞机等各类航天器和宇宙探测器的轨道基地,可以停靠、维修保养各类航天器及宇宙探测器,并对它们进行后勤供应,从而可大大确保其运行的安全性,延长使用寿命,提高经济效益。
(2)空间站是航天器与地球之间的中转站,例如可由货运飞船(卫星式飞船)、载人飞船或航天飞机等天地往返运输系统不断地将物资和人员由地面送往空间站,同时又可将有关资料、研究结果及人员等运回地面。
(3)空间站作为空间基地,可以在上面建造大型空间系统并将其部署在工作轨道上,还可以通过轨道转移飞行器和轨道机动飞行器将各种卫星发射部署到不同的轨道上,特别是可以空间站为基地向宇宙深处发射各种宇宙探测器。
(4)空间站是人在空间利用高真空和失重环境进行科学研究和材料加工制造的好场所,还可由人在空间完成地球资源勘测、天气预报、天文观测等多种任务,并均能获得在地面上所不能获得的结果。
(5)空间站有重要的军事应用价值,将对高技术战争产生巨大的影响。
空天飞机
空天飞机是既能航空又能航天的新型飞行器。它像普通飞机一样起飞,以高超音速在大气层内飞行,在30~100千米高空的飞行速度为12~25倍音速,并直接加速进入地球轨道,成为航天飞行器,返回大气层后,像飞机一样在机场着陆。它可以自由方便地返回大气层。提高飞机的飞行速度一直是航空界努力的目标。从20世纪50年代起,美国就开始探索和研究高超音速飞行,几十多年来,时起时落,一直没有取得重大突破。空天飞机的研制将带来航空技术的新飞跃,将使航空技术从超音速飞行跃入高超音速飞行的时代,无疑,将会进一步推动航空工业的发展。空天飞机作为一种高超音速运输机,具有推进效率高、耗油低、载客(货)量大、飞行时间短等优点,是实现全球范围空运的一种经济而有效的工具。
空间移民方案
1977年,美国普林斯顿大学奥尼尔博士设想在宇宙空间中的地球和月球引力所及的范围内,建设巨大的宇宙移民岛,成为人类移居的第二故乡。这种宇宙岛在太空中以一定速度旋转,产生向心力以模拟地球的重力。岛内培植土壤,加上入射的阳光,形成人造生态系统。宇宙岛上的活动依赖太阳能,充分利用失重状态和日光,建立宇宙工业,成为宇宙城的基础。美国政府对这个设想给予高度评价,并拨出专款支持研究。
奥尼尔设计了以地球为蓝本的三种宇宙岛模型:
(1)岛直径为512米的中空球体,岛上的赤道内侧是居民区,高纬度区域装有大面积玻璃窗,在球体外由反射镜收集阳光,粮食由岛外侧的农业区域生产,工业原料由月球上的矿产供应。岛的屏蔽层厚2米。岛上的土壤、建筑物总重10万吨,防护层重3万吨。
(2)岛直径为3600米的球体。
(3)岛直径为6.4千米、长32千米的半球形封闭圆筒,陆地面积270平方千米,相当于一个大城市。
这些宇宙岛一个比一个复杂先进,可接纳越来越多的移民,最后变成一座太空城市。建造宇宙岛必须解决物资运送问题,也就是说要有特殊的交通工具,即宇宙联络飞船。它像一种能重复使用的普通飞机,太空飞行结束后可以展翅滑翔返回地球,休整两周后再进行太空飞行。宇宙联络飞船把圆筒形的太空舱一个个运到宇宙空间,并在太空组装成宇宙站,然后以此为基础建成宇宙岛。
空间垃圾
在宇宙空间运行的废弃的人造天体,被称为空间垃圾。空间垃圾包括工作寿命终止或因故障不再工作的航天器,用完的运载火箭末级,航天器抛弃的整流罩、保护盖和释放夹具,人造天体爆炸和航天器与陨星在空间碰撞后产生的碎片,以及航天员扔出飞船舱外的垃圾等。在空间垃圾中,因意外或有意爆炸产生的碎片占绝大多数。它们仍运行在不同的轨道上。
截至1984年,地面跟踪站已跟踪到的直径为4厘米以上的空间垃圾数目达到5300多件。空间垃圾大约以每年10%的速度增加,大量集中在离地面500~1100千米高度之间的区域内,密度最大的高度是850千米,平均密度为10~8件/平方千米。空间垃圾和航天器之间的相对速度很大,一般在几千米每秒至十几千米每秒,即使轻微碰撞也会造成航天器的严重损伤。
20世纪80年代初,空间垃圾与航天器发生碰撞的可能性还很小。航天专家们已经开始研究如何限制空间垃圾的产生和清除空间垃圾的办法。例如,为保护宝贵的地球静止卫星轨道资源,拟将停止工作的卫星推进到比静止轨道再高约1000千米的圆轨道上去,以免与正常工作的静止卫星发生碰撞。此外,航天飞机兼有带回损坏卫星的任务,以减少空间的大件垃圾。
空间防御
空间防御有主动和被动两种方式。
主动式空间防御需要建立空间目标监测网和相应的指挥控制系统,以便对空间目标进行不间断的监测,及时发现敌方有威胁的航天器,识别并判定其性质,测定其轨道,迅速作出决策,运用适当的武器进行截击。攻击的手段是以空间为基地的截击卫星、航天飞机、航天站上装备的攻击武器,或以地面为基地的导弹、激光武器等。
被动式空间防御是以某种自身防御的方式来达到保存自己的目的。手段有航天器伪装、携带警报系统、自身加固和一星多用等。伪装方法之一是在航天器表面涂上吸收电波的保护层,本身也不发射无线电信号,使敌方难以发现。另一种伪装方法是一星多用,军用与民用合一。
1983年10月美国国防部制订的“战略防御倡仪”计划(又称“星球大战”计划),也是空间防御的一部分。主要内容是在空间或地面部署以定向能武器(如激光武器、粒子束武器、微波武器等)为主体,包括截击卫星、截击导弹的反弹道导弹武器系统,以便在空间拦截和摧毁来袭的弹道导弹弹头。
空战无人机
为减少有人驾驶飞机在空战中的损失,国外正研制用于空对空交战的无人机。由于无人机机动时不受飞行员抗过载能力的限制,空战时,可进行超常规机动,对导弹等高速攻击武器可进行有效的规避。同时,由于无人机被敌方机载雷达截获的概率低,故在空战中的损失要大大低于有人驾驶飞机。例如,美国研制的高机动空中格斗无人机,在与F-4“鬼怪”式战斗机进行空战格斗试验中,曾成功地躲避开F-4所发射的“麻雀”导弹的攻击,并占领了F-4后侧有利的攻击位置。另外,美国还在进行“天眼”无人机携载“轻标枪”和“针刺”空对空导弹的试验,用于与直升机、攻击机空战。
控制系统
控制系统由制导、姿控以及程控等分系统组成。它是火箭飞行中的指挥系统,被称为火箭的“大脑”,其任务是用来保证火箭的稳定飞行,并确保火箭精确地进入预定轨道。
“勘测者”号探测器
“勘测者”号探测器是美国为“阿波罗”号飞船登月作准备而发射的不载人月球探测器系列。“勘测者”号探测器从1966年5月到1968年1月共发射7个,除2号和4号外,其余都在月面软着陆成功。探测器主要是进行月面软着陆试验,探测月球并为“阿波罗”号飞船载人登月选择着陆点。勘测者号的主要仪器和设备有:电视摄像机、测定月面承载能力的仪器、月壤分析设备和微流星探测器。其中1号是美国第一个在月球上实现软着陆的探测器;3号和7号除装有电视摄像机外,还装有月面取样用的小挖土机,可掘洞取出岩样进行分析;5~7号都带有扫描设备,用以测定月壤化学成分。