飞机在跨声速时会遇到声障等

河北省保定市的林秋生问：

1、飞机在跨声速时会遇到声障这是什么现象?飞机会出现哪些状况?

答：飞机以亚声速速度飞行，一旦向声速逼近时，飞机便很难增速，也很难操纵，有时甚至发生自动低头俯冲而失去控制，造成飞行事故的惨剧。过去把这种现象称为“声障”，意思是指飞机平飞速度要超过声速遇到了不可逾越的障碍。

飞机亚声速飞行时，速度一旦超过该飞机的临界马赫数之后，将出现复杂的局部激波系，除造成阻力迅速增加，出现推力不足难以继续增速外，还会产生许多其他特殊现象。

一是自动俯冲。是指飞行员并没有操纵升降舵，飞机就自动低头俯冲，这一现象与局部激波在飞机表面上向后移动有关。二是飞机抖振。局部激波与边界层之间的干扰，不仅引起边界层分离，而且引起局部激波前后跳动，从而引起机翼抖振；分离的气流如果撞击到尾面上也会引起尾面抖振。三是飞机操纵面嗡鸣。是指局部激波引起的边界层分离气流作用在操纵面上引起的高频振动。四是飞机操纵面效率下降。它与局部激波和边界层干扰有关。五是飞机的自动滚转。如果左右翼面上产生局部超声速区的时间有先后之别，就会产生滚转力矩，引起飞机滚转。

2、听说飞机的飞行环境在对流层和平流层 这两个层次的气候特点是什么?对飞行的影响呢?

答：以大气中温度随高度的分布为主要依据，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层五个层次。航空器的飞行环境是对流层和平流层。

对流层是大气中最低的一层，它的底界是地面，顶界则随纬度和季节而变化。对流层中，气温随高度的增加而降低。对流层的厚度，在低纬度地区平均为16～18千米，中纬度地区平均为10～12千米，高纬度地区平均为8～9千米。夏季由于气温高，厚度要比冬季大。每天早，午、晚的气温变化也同样影响对流层的厚度。对流层集中了全部大气质量的四分之三和几乎全部的水汽，这主要是地球引力作用的缘故。对流层是天气变化最复杂的层次，飞行中所遇到的各种重要天气变化几乎都出现在这一层中。

平流层位于对流层之上，顶界扩展到50～55千米。在平流层中，随高度的增加，起初气温保持不变或者略有升高；到20～30千米以上，气温升高很快；到了平流顶，气温升至270～290摄氏度。过去常称这一层为“同温层”，实际上这指的是平流层的下部。平流层中空气沿铅垂方向的运动较弱，因而气流比较平稳，能见度较好。平流层内水蒸气极少，通常没有雨、云、雾、雪、雹等天气现象。空气没有上、下对流，所以没有垂直方向的风，只有水平方向的风，而且风向稳定。这一层晴空万里，气流平稳，空气阻力小，对飞行有利。尤其是现代喷气式客机多在11～12千米的平流层底层飞行，十分平稳。

3、固体火箭推进剂的主要成分是什么?

答：首先要讲一下，固体推进剂包含两大类，即胶体(双基)推进剂和复合推进剂。胶体推进剂为一种有机物的固态溶液，因此它是同类均质体系。目前固体火箭发动机用的胶体推进剂都是硝化纤维在某些炸药(硝化甘油、硝化二乙醇、硝基胍等)中的胶状溶液。除此之外，还掺入一些添加剂，其作用有的是为提高推进剂的贮存安定性，有的是为提高燃速，有的是为减小吸湿性、提高热塑性以及降低爆炸危险性等。

复合固体推进剂的特点是氧化剂的微粒均匀地分布在固体燃烧剂中。因此，这种推进剂是燃烧剂和氧化剂微粒的机械混合物，所以是一种不均匀的固态体系。复合推进剂的氧化剂通常采用具有正氧平衡的固体物质。这种物质主要是硝酸盐和氯酸盐。燃烧剂则是具有一定机械性能和黏附性能的黏结剂，在复合固体推进剂中采用合威有机聚合物，如橡胶、树脂和塑料。

复合固体火箭推进剂与胶体推进剂的主要区别是复合推进剂能够稳定燃烧的初始温度和压力范围更宽，燃烧温度更高、比冲更大。

目前广泛研究和使用了改性双基推进剂，即以双基推进剂为黏结剂基体，另加氧化剂(如过氯酸氨)和高能添加剂(如铝粉)或高能炸药(如黑索金等)制成的推进剂，能量大大提高，也有较好的机械性能，可以采用浇注法成形，是双基药发展的一个方向。

飞机机翼的梁式结构是怎么回事?

答：以翼梁作为主要纵向受力构件的翼面结构就是梁式结构。其主要特点是纵向有很强的翼梁，承受大部分弯矩引起的纵向载荷；蒙皮较薄，长桁弱，它们组成加筋板并承受部分的纵向载荷；而扭矩引起的剪应力由蒙皮承受。按照翼梁的数目又可分为单梁式、双梁式及多梁式翼面结构。

单梁式翼面结构可以充分利用翼型结构高度，重量较轻，为了传递扭矩和悬挂襟、副翼，必须在单梁的后部增加1～2个纵墙；双梁式翼面结构的优点是较易利用翼面内部空间，便于放置起落架和油箱；多粱式翼面结构一般用于小展弦比大后掠角的三角翼。三角翼根弦长、根部结构绝对高度大、翼盒闭室面积大，一般用薄蒙皮就可以满足刚度要求，故采用多梁式结构，其效率较高，且损伤容限特性好。粱式结构便于开口，机身与机翼对接简单，装配方便，在薄蒙皮的翼面结构中得到广泛应用。

山东省青岛市的常平同学问：

1、导弹在发射前是如何贮存的?

答：导弹验收合格后，在正式部署和使用前，按贮存目的和条件，可分为长期战备贮存、简易库房贮存和战斗贮存。

战备贮存通常将导弹存放于条件良好的库房内，使之处于长期冬眠性贮存状态，有良好的维护、管理和环境条件，易于使导弹保持更长的贮存寿命和完好可用状态；简易库房贮存由于不具备良好的环境和维护条件，只适于短期存放；战斗贮存随阵地而转移，要经过运输，振动、冲击等条件变化的考验。

导弹分类不同，贮存方式也有所区别。战略导弹可用散装贮存，核弹头、发动机燃料或推进剂通常都和弹体分开贮存，定期对其进行检测。战术导弹多用整弹贮存或部分散装贮存，或存放在注有惰性气体的贮存包装箱内，定期进行检测。导弹在贮存过程中要经受温度、湿度、风沙、雨雪、烟雾、霉菌、昆虫以及机械应力和电磁应力等环境因素的影响，其使用效能日渐下降，甚至失效和报废。

评估贮存对使用效能影响的指标是贮存寿命，即在规定贮存条件下，导弹使用效能下降到预先规定的临界值时所对应的贮存时间。提高导弹贮存可靠性、加强维修和检测以及改进贮存环境有助于延长贮存寿命。

2、什么是动能武器?它是怎么工作的?

答：动能武器(KEW)是一种利用非爆炸性高速飞行器的巨大动能，以直接碰撞的方式摧毁目标的一种空间武器。主要用于拦截弹道导弹和攻击军事卫星等类目标。由于动能武器速度很高，动能很大，因此采用直接碰撞杀伤方式能有效地摧毁来袭的弹道导弹弹头。重点发展的动能武器主体是由动能杀伤飞行器与火箭推进系统所组成，称为动能拦截导弹，简

称动能拦截弹。为了在远距离发射状态下使动能杀伤飞行器能自主地找到并识别来袭真目标，通常还要依靠庞大的地面制导系统来提供目标和动能杀伤飞行器自身的位置、运动与特征信息，因此实用的动能武器还应包括地面制导系统和动能拦截弹的发射系统。

以对战术弹道导弹防御为例，首先需由预警系统提供来袭目标信息，然后由制导系统探测、跟踪与识别真假目标，并计算杀伤空域与发射时间；当目标进入预测空域后，发射系统发射动能拦截弹。动能拦截弹依靠助推火箭加速，当飞到目标附近空域后，助推火箭与动能杀伤飞行器分离。动能杀伤飞行器上的导引头对目标进行自主寻的，弹上数据处理机计算拦截弹道并发出控制指令，由多个姿控发动机和轨控发动机快速执行，使动能杀伤飞行器以巨大动能直接撞击来袭目标，达到杀伤效果。

动能武器的特点是：以动能杀伤飞行器的整体质量与来袭高速目标相撞；零脱靶量的制导；采用快速响应的姿控与轨控发动机来实现高精度控制。动能武器的出现是弹道导弹防御武器的一次革命。以往，美国和苏联发展的弹道导弹防御系统都是采用携带核弹头的拦截弹。动能拦截弹的出现使弹道导弹防御从不可行的核防御时代步入真正可行的非核防御时代。

3、反卫星导弹的主要结构组成有哪些?

答：反卫星导弹是反卫星系统的一部分。按武器系统构成的不同，反卫星导弹可以由地面、空中飞行平台或空间飞行平台发射。美国计划研制的陆基反卫星武器系统由导弹、导弹发射装置和武器控制系统构成。其反卫星导弹由杀伤飞行器及其保护罩和三级助推器组成。

杀伤飞行器包括光学寻的导引头、推进系统、制导和控制系统、通信设备和杀伤装置等。作战时，助推器把杀伤飞行器以足够的速度送入拦截轨道，使其能够摧毁指定的目标卫星。苏联曾计划研究一种从飞行高度达30千米的飞机上发射的小型反卫星导弹和一种从截击飞船上发射的小型反卫星导弹。美国也曾试验过从F—15战斗机上发射反卫星导弹。

河南省郑州市的林红枞同学问：

1、霍曼轨道的概念是什么?

答：霍曼轨道就是与两个在同一平面内的同心圆相切的椭圆过渡轨道。德国工程师霍曼在1925年首先提出了这条过渡轨道。在限定只用二次脉冲推力的情况下，这是能量最省的过渡轨道，但飞行时间和飞行路程较长。从低轨道到高轨道过渡的过程，要作两次加速；从高轨道到低轨道过渡，则要作两次减速。加速和减速都在霍曼轨道两个切点进行。加速(或减速)方向在轨道切向，两次加速(或减速)的时间间隔等于霍曼轨道周期的一半。当两个圆半径之比大于11.938765时，用三冲量的双椭圆转移轨道来代替霍曼轨道更节省能量。

2、飞机自动驾驶的原理是什么?

答：自动驾驶仪操纵飞机的过程和驾驶员操纵飞机的程序是相似的。以俯仰操纵为例，驾驶员如果想保持飞机水平飞行，他就要保持飞机以一个给定的俯仰角00飞行，这时他操纵升降舵转一个角度，在这个角度下，机翼有一定的迎角使升力与重力平衡。如果飞机向上仰△e，飞机的飞行仰角增大到0，驾驶员就会从姿态地平仪上看到迎角增加，通过大脑发出命令，于是他的手向前推驾驶杆使方向舵下偏，飞机产生低头力矩。从而使飞机回到原来位置，驾驶员从地平线上看到仰角的新变化就把驾驶杆拉回到原来位置。驾驶员和飞机组成了一个闭环系统。

由上述可知，驾驶员在操纵飞机并维持平直飞行状态时要不断地查看陀螺地平仪的变化，依据它的变化，操纵驾驶杆，不断地调整升降舵面。

当用自动驾驶仪代替驾驶员操纵飞机时，它可以模仿驾驶员操纵飞机的过程。自动驾驶仪有一个能够敏感飞机俯仰角变化的装置，它可以对其传感器输出与俯仰角成比例的电信号进行功率放大，使之能驱动升降舵面转动；舵面偏转角的大小与飞机的俯仰角大小成一定比例，据此可以利用驾驶仪稳定和控制飞机的平直飞行。

本栏解答：自强　新友

责任编辑：寒兰

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