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2018

航空三部曲:《航空趣闻轶事》著作完稿

《微小飞机设计与制作渐进教程》、《中国航空史话》两本书即将出版之际,笔者的另一部航空著作《航空趣闻轶事》(简称《轶事》)又隆重推出了。

将近天命之年,经历过上世纪末中国航空的大萧条,也赶上了本世纪以来航空工业突飞猛进的 “春天”,近几年亲眼目睹了中国国产航母、大飞机等重大工程的快速发展,着实令人振奋,感慨万千。作为一名长期坚守在高等教育一线的航空从业者和航空科普工作者,常年教学和科研中积累了大量自认为珍贵的航空知识和实践经验。近年来,自己积极投身航空科普公益事业,创建了微小飞机实验室,搞过飞机展,办过航空公益工坊、航空开放日,常全国各地航空科普讲座……出过《沈教授教你做模型》系列教程,但仍总觉得航空知识科普受益面不广,推广力度有限。于是咬紧牙关,今年集中力量,相继撰写了《微小飞机设计与制作渐进教程》、《中国航空史话》和《航空趣闻轶事》等三部著作。

《微小飞机设计与制作渐进教程》相对专业,旨在为广大大中小学生和航模发烧友提供一本微小飞机设计制作的实践教程,而《中国航空史话》则希望为自己的祖国撰写一部较为完整的航空史。《轶事》一书则完全定位为一本趣味性航空知识普及书籍,适合于广大群众,特别是大中小学生。

《轶事》一书写完了,全书共39章,分六个部分分别为:“神秘的古代飞行器”、“航空领域的高科技”、“民航安全知多少”、“波音帝国”、“空中传奇”和“航空杂谈”,共计19万字。六个部分分别描述了古埃及、古玛雅、古中国、古印度人的疑似飞行器,蒸汽动力、操控系统、翼身融合客机、纳米技术、微波飞机、隐身技术、3D打印等航空高科技,降落伞配备、飞机结冰、雷击、风切变、停机剐蹭、风挡玻璃破碎和疲劳破坏等民航安全问题,百年航空巨头波音公司,中外经典飞机,以及几个有趣的航空话题。该书聚焦航空,加上笔者团队相关成果和观点,通俗易懂,汇集了世界航空领域众多的趣闻轶事。

数年积淀,一撮而就

决定撰写《轶事》其实只是最近的事,尽管如此,该书籍资料的实际整理工作最早可追溯到10年前。2009年,偶然机会里结识了《百科知识》杂志的编辑赵菲老师,从此便开始陆续接受她航空科普方面的约稿。时间流逝,不知不觉中,自己的航空科普文章的撰写坚持了近十年。近十年里,百余篇航空科普方面的文章相继推出,几乎覆盖了航空专业的各个领域。其中不乏佳作,不少文章被《中国科学报》、《新民晚报》、搜狐、网易、今日头条等媒体转载,甚至被作为中学生的语文阅读试题。此间收集的大量资料,其中,跟中国航空有关的,大部分纳入笔者的《中国航空史话》一书中,而其余部分为《轶事》的撰写奠定了基础。

《轶事》顺利完成的第二个前期工作是近些年来笔者开展的古代飞行器研究。自从2010年开始,笔者便开始大量收集关于古埃及、古玛雅、古中国、古印度、古希腊“飞行器”的各种资料,组织学生们3D打印复制古代“飞行器”模型,撰写古代“飞行器”模型手工制作系列教程,开展古飞行器主题科普工坊系列活动,放飞古玛雅黄金飞机、古希腊蒸汽飞机,翻译、研读古印度圣贤的飞行器手稿……这些素材集宗教、人文、科技、考古、艺术、神话等要素,有精华成分,也大量充斥着糟粕。于是,秉承辩证唯物主义笔者将其组织成《轶事》一书的第一部分《神秘的古代飞行器》。

除了上述两个事件外,《轶事》的完成还得益于另外一件事情,那就是航空公益科普。这些年,自己投身航空科普,开展过航空公益科普工坊系列活动近百次;出过《沈教授教你做模型(系列)》13期,举办过公益飞机展数次,国内各地航空科普讲座200余场;做过电视台航空栏目嘉宾,上过报纸杂志;关心航空时事,个人博客中常会对航空领域的突发事件发表评论……。这些活动前自己每次都要花费大量精力,做大量的前期功课,查阅大量资料。众多的公益航空科普活动使得自己国内外航空领域的宏观视野也逐渐开阔起来,对重大航空事件发表的一些观点许多都能够在网上得到读者的回应和共鸣。这为《轶事》的撰写积累了足够的自信心。

正是由于前期长年累月的资料储备,《轶事》书籍的集中撰写仅用了1个月的时间,可以说是一撮而就。

六大航空主题,聚焦趣闻轶事

第一部分为《神秘的古代飞行器》。该部分共六章,基于近些年来自己在古飞行器方面的探究工作,依次介绍了塞蒂一世法老的直升机、休伊古墓飞船壁画、埃及古墓木鸟等古埃及人的疑似飞行器,玛雅国王石棺、石碑、古玛雅黄金飞机、“太空人”等古玛雅“航空航天科技”,中国古代风筝、火箭、孔明灯、走马灯、飞车等,以及古印度飞行器维曼拿和古印度圣贤玛赫西的飞行器手稿。在该部分的相应章节中,还穿插了同济大学近年来在古代飞行器研究中所取得成果:放飞古玛雅黄金飞机、复原埃及古墓木鸟、翻译古印度飞行器手稿、开展古飞行器主题公益科普活动等等。总之,通过古代飞行器的介绍,希望读者能够尽可能触摸人类飞行的起源,揭开远古人类飞天的神秘面纱。

第二部分是《航空领域的高科技》 。该部分共分为八章。首先介绍了蒸汽动力在飞机及航母上的应用,特别介绍了同济大学复原发射古希腊蒸汽飞机的事迹。接着介绍的是飞机操纵控制系统的发展历程,从机械操纵、助力机械操纵、增稳操纵,最后介绍到电传操纵系统,展现了飞机自动驾驶的美好前景。随后依次分别是翼身融合客机的可能性、飞机上的纳米技术、微波驱动飞机到底是咋回事、现代飞机如何实现隐身,以及3D打印技术在航空领域的运用。最后,特别展示了同济大学3D打印技术在微小飞行器应用所取得的各种成果。

第三部分是-《民航安全知多少》,共包括7章,分别针对民航安全中的7个主题:降落伞配备、飞机结冰、雷击、风切变、停机剐蹭、风挡玻璃破碎和疲劳破坏依次展开话题。这些话题有的紧密结合实际案例,有的侧重概念或机理,为读者们解答了乘坐飞机过程中身边潜在的安全性问题。

第四部分《波音帝国》 ,首先讲述了美国波音公司从运邮件到载旅客、从双翼机到单翼机、从螺旋浆到喷气式飞机,让普通人飞上蓝天的发展历程。然后介绍了波音公司的两位奠基人:创始人威廉•爱德华•波音和首位华裔总工程师王助。接着用大量的篇幅一一介绍了波音帝国的飞机产品目录:特种飞行器、战略轰炸机、空中加油机、预警机与侦察机、直升机与转旋翼机、攻击机与战斗机、C-17战略运输机与P-8A反潜巡逻机等。通过该部分,读者们可以全面知晓这个百年航空巨头的强大实力。

第五部分《空中传奇》围绕古今中外若干款经典飞机:中国新一代战机歼-20、大型国产运输机运-20、国产大型客机C919、中国20系列飞机、国产大型水陆两栖飞机AG600、俄制苏-27、日本零式战机,以及世界最大的双机身飞机,或讲述了它们研发、使用、性能,或讲述它们的意义和背景。每一款飞机,都是一段脍炙人口的传奇故事。

最后一个部分,即第六部分是《航空杂谈》,包括有六章。六个章节分别就6个有趣的航空话题展开讨论。它们分别是飞机与艺术、“地沟油”飞机、“中国教授,从什么时候买得起机票”、近空间与近空间飞行器、隐身战机上的龙勃透镜和无人机的未来。话题内容结合时事,有的很高大上,有的则在我们身边发生,极接地气。

以上便是《航空趣闻轶事》一书的全部内容。

特写此书,再次向伟大的中国航空致敬!

沈海军

2018年9月22日

写于同济大学

附: 目 录

《航空趣闻轶事》

沈海军 著 

第一部分 神秘的古代飞行器

第一章 古埃及人的飞行器……………………………………………1

一、塞蒂一世法老的直升机……………………………………………1

二、休伊的火箭飞船……………………………………………………2

三、古埃及木鸟…………………………………………………………4

四、其它古埃及飞行器…………………………………………………8

第二章 千年古玛雅人的航空航天科技………………………………10

一、古玛雅人的宇航器…………………………………………………10

二、古玛雅的黄金飞机…………………………………………………13

三、其它古玛雅的航空航天技术………………………………………14

四、玛雅航空航天技术的几点探讨……………………………………17

五、结束语………………………………………………………………23

第三章 神秘的中国古代飞行器………………………………………26

一、从“飞天”到舜帝,再到竹蜻蜓…………………………………26

二、风筝与载人风筝……………………………………………………26

三、汉代张衡的木雕……………………………………………………27

四、中国古代火箭………………………………………………………28

五、孔明灯与走马灯……………………………………………………29

六、中国古代飞车………………………………………………………30

第四章 走近古印度飞行器维曼拿……………………………………33

一、什么是维曼拿………………………………………………………33

二、玛赫西的手稿………………………………………………………34

三、维曼拿斯与战争……………………………………………………36

四、维曼拿斯的动力……………………………………………………36

五、古印度维曼拿的制造者是谁………………………………………37

第五章 古印度圣贤的飞行器手稿(上)……………………………38

一、玛赫西手稿的来历…………………………………………………38

二、玛赫西手稿的内容…………………………………………………39

三、维曼拿的演化历程…………………………………………………40

四、手稿译后感…………………………………………………………41

第六章 古印度圣贤的飞行器手稿(下)……………………………42

一、飞行员的能力、饮食与服装………………………………………42

二、飞行环境……………………………………………………………43

三、关于能源与动力……………………………………………………44

四、维曼拿的材料………………………………………………………46

五、防雷击装置…………………………………………………………48

六、空调、烹饪生火与排烟……………………………………………49

七、防火、视力保护与应急救生………………………………………50

八、攻击性武器…………………………………………………………51

九、地面探测与视觉隐身………………………………………………52

十、结语…………………………………………………………………53

第二部分 航空领域的高科技

第七章 蒸汽动力:从飞机到航母上的弹射器………………………54

一、蒸汽动力飞机………………………………………………………54

二、复原古希腊蒸汽飞机………………………………………………56

三、航母舰载机的蒸汽弹射……………………………………………57

第八章 让飞机自己飞…………………………………………………59

一、操控飞机:从摆身体到用机械 …………………………………59

二、助力操纵系统:从有回力到无回力………………………………60

三、增稳系统:既稳定又好操控………………………………………61

四、电传系统:更安全更轻盈  ………………………………………62

五、飞行员可以下课吗…………………………………………………63

第九章 我们何时能坐上翼身融合客机………………………………64

一、从整流包皮到翼身融合……………………………………………64

二、命途多舛的飞翼机…………………………………………………65

三、客机能够翼身融合吗………………………………………………65

第十章 纳米技术,为飞机披挂高科技“衣裳”………………………67

一、神奇的纳米“隐身衣”……………………………………………67

二、坚韧的纳米“甲胄”………………………………………………67

三、省油又环保的“纳米装”…………………………………………68

四、防晒防腐的纳米“护肤霜”………………………………………68

五、不沾水防结冰的纳米“袍”………………………………………69

第十一章 神奇的微波驱动飞机………………………………………70

一、微波驱动飞机的发展历史…………………………………………70

二、微波飞机的驱动原理………………………………………………70

三、微波飞机的优点及面临的问题……………………………………71

第十二章 现代飞机的隐身技术………………………………………73

一、雷达隐身技术,躲过“千里眼”…………………………………73

二、红外隐身技术,降低飞机热辐射…………………………………74

三、声波隐身技术,让耳朵难以觉察…………………………………75

四、可见光隐身技术,让肉眼不易发现………………………………75

第十三章 航空领域中的3D打印技术…………………………………76

一、3D打印技术的历史…………………………………………………76

二、3D打印,航空制造业的一次技术革命……………………………77

三、3D打印技术的短板…………………………………………………78

第十四章 3D打印技术在微小飞行器中的应用………………………79

一、3D打印在仿生微小飞行器研究中的应用…………………………79

、3D打印微型“飞鸟”(扑翼机)…………………………………80

三、3D打印机器蜻蜓……………………………………………………80

四、3D打印在远古飞行器探索中的的应用……………………………81

五、同济大学的3D打印微小飞机 ……………………………………82

六、3D打印在其它相关研究中的应用…………………………………83

第三部分 民航安全知多少

第十五章 民用飞机之降落伞纠结………………………………………85

一、降落伞是怎样发明的…………………………………………………85

二、民航客机不配备降落伞………………………………………………86

三、民用客机配备降落伞,还是有可能的………………………………87

第十六章 结冰, 威胁飞机安全的杀手…………………………………89

一、飞机何以结冰  ………………………………………………………89

二、结冰对飞机的危害……………………………………………………90

三、飞机结冰,如何防范…………………………………………………91

第十七章 飞机害怕雷击吗………………………………………………93

一、飞机怕雷击吗  ………………………………………………………93

二、飞机还是怕雷击的……………………………………………………94

三、飞机雷击,怎么预防…………………………………………………94

第十八章 飞机杀手--可怕的风切变……………………………………96

一、JD5759航班事件始末…………………………………………………96

二、“风切变”--飞机杀手………………………………………………97

三、“风切变”,如何防范………………………………………………98

第十九章 东航首航航班剐蹭,谁之过 …………………………………100

一、事件的经过     ………………………………………………………100

二、飞机如何准确停到停机位……………………………………………101

三、机场停机位的管制……………………………………………………102

四、关于东航飞机   ………………………………………………………103

第二十章 川航3U8633风挡玻璃为何会突然破裂………………………104

一、挡风窗户的结构………………………………………………………104

二、万米高空风挡玻璃承受的压力有多大………………………………105

三、风挡玻璃破坏的可能原因……………………………………………105

四、驾驶舱风挡玻璃为什么会突然破裂 ………………………………105

第二十一章 疲劳破坏:飞机安全的“杀手”……………………………106

一、什么是疲劳破坏 ……………………………………………………106

二、棘手的疲劳问题………………………………………………………107

三、腐蚀,飞机疲劳破坏的帮凶 ………………………………………107

四、不可忽视的声疲劳破坏………………………………………………108

第四部分 波音帝国

第二十二章 让普通人飞上蓝天…………………………………………109

一、从运邮件到载旅客……………………………………………………109

二、从双翼机到单翼机……………………………………………………110

三、从螺旋浆到喷气式……………………………………………………111

第二十三章 波音公司的奠基人…………………………………………115

一、创始人—威廉·爱德华·波音………………………………………115

二、波音首位总工程师—王助……………………………………………117

第二十四章 波音公司的特种飞行器……………………………………121

一、水上飞机………………………………………………………………121

二、高超声速飞行器与空天飞机…………………………………………122

三、“掠食鸟”隐身技术验证机…………………………………………123

四、X-45与“鬼怪鳐”无人作战验证机…………………………………124

五、“鬼眼”高空长航时无人机…………………………………………124

第二十五章 国之重器 ……………………………………………………126

一、战略轰炸机    ………………………………………………………126

二、空中加油机    ………………………………………………………128

三、预警机与侦察机………………………………………………………129

四、直升机与转旋翼机……………………………………………………132

五、攻击机与战斗机………………………………………………………133

六、C-17战略运输机与P-8A反潜巡逻机………………………………134

第五部分 空中传奇

第二十六章 中国歼20属于四代机,还是五代机  ……………………136

一、军用飞机的种类………………………………………………………136

二、战斗机的“划代说”…………………………………………………137

三、歼20飞机属于四代机,还是五代机………………………………139

第二十七章 运20飞机,到底算老几 …………………………………141

一、中国为何研制大运飞机………………………………………………141

二、国产运-20的非凡意义………………………………………………142

三、运-20飞机,到底算老几……………………………………………142

第二十八章 何时能坐上国产C919大飞机 ……………………………143

一、首架国产大客飞机的惨痛命运………………………………………146

二、国产C919大客飞机一飞冲天 ………………………………………147

三、关于C919大客飞机的国产率问题 …………………………………147

四、乘坐国产大客飞机,还需多久………………………………………148

五、运十和MD-90,没有把握好的两次机遇……………………………149

六、波音空客转加工,为国产民机制造积累了宝贵经验………………150

七、C919供应商名单引发的国产化担忧  ………………………………151

八、庞大的中航工业体系,中国大飞机腾飞的理由……………………152

九、我要飞得更高…………………………………………………………153

第二十九章 国产AG600,是世界最大的两栖飞机吗…………………155

一、中国大型两栖飞机AG600……………………………………………155

二、夭折的水上巨无霸,H-4“大力神”………………………………156

三、水陆两用飞机A-40,王者归来……………………………………156

四、日本的US-2水上飞机………………………………………………157

五、多用途水陆两用飞机别-200 ………………………………………158

六、俄制别-12水陆两栖飞机……………………………………………158

七、加拿大CL-215/CL-415灭火飞机 …………………………………159

八、鲲龙600是世界最大两栖飞机吗……………………………………160

第三十章 国产飞机为何热衷叫“20”  ………………………………161

一、中国军机命名规则……………………………………………………161

二、中国军用飞机型号……………………………………………………162

三、国产飞机为何热衷叫“20” ………………………………………164

第三十一章 不朽经典:“空中手术刀”—苏-27 ……………………166

一、一体化气动布局………………………………………………………166

二、两项成就  ……………………………………………………………167

三、相关链接:苏联/俄罗斯的飞机设计局 ……………………………169

第三十二章 日本零式战机的兴与衰……………………………………170

一、零战的诞生    ………………………………………………………170

二、零战的优势    ………………………………………………………170

三、零式战机“不败”的神话  …………………………………………171

四、零式战机的衰败………………………………………………………172

五、零机衰败的原因………………………………………………………172

第三十三章 “巨无霸”双机身飞机背后的追梦人……………………174

一、“巨无霸”背后的鬼才设计师………………………………………174

二、拥有“太空梦”的亿万富翁…………………………………………175

第六部分 航空杂谈

第三十四章 飞机与艺术…………………………………………………177

一、飞机表面喷涂艺术……………………………………………………177

二、现代飞机外形设计--流线美与骨感美………………………………178

三、民用客机客舱的舒适性………………………………………………179

四、飞行特技表演的艺术魅力……………………………………………179

第三十五章 “地沟油”飞机,能飞多久 ………………………………181

一、马克的“地沟”航空燃油……………………………………………181

二、“地沟”航空燃油是怎样炼成的……………………………………181

三、“地沟”航空燃油,高昂的代价……………………………………182

四、“地沟”航空燃油,是否有搞头……………………………………183

第三十六章 中国教授,从何时起买得起机票…………………………184

第三十七章 近空间与近空间飞行器……………………………………187

一、近空间的概念    ……………………………………………………187

二、近空间飞行器定义……………………………………………………187

三、近空间飞行器的分类…………………………………………………188

四、近空间飞行器的军事应用前景 ………………………………………189

第三十八章  隐身战机上的龙勃透镜 …………………………………191

一、隐身飞机何以躲过雷达识别…………………………………………191

二、隐身飞机上为何常会加装龙勃透镜…………………………………192

三、印军雷达真地识别到歼-20了吗……………………………………192

第三十九章 无人机的未来………………………………………………194

一、迅猛发展………………………………………………………………194

二、关键技术………………………………………………………………194

三、未来方向………………………………………………………………195

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沈海军 沈海军

西北工大学士(1993年)、硕士(1997年)、博士(2000年)、南京航大博士后(2002年);现任同济大学航空力学学院教授,兰州交大兼职教授,博士生导师,飞行器工程所所长。 担任《The Open Mechanical Engineering Journal》杂志编委;教育部教学指导委员会成员。中国纳米艺术第一人,中国昆虫动力飞机第一人,中国三维打印飞机成功设计与试飞第一人。
主要研究方向:飞机设计、疲劳断裂、纳米力学等。已发表论文200余篇,其中,SCI检索30篇余篇、EI检索50余篇。承担或参加过国家863、国家自然基金、航空基金等多个项目。著有《纳米科技概论》、《新型碳纳米材料-碳富勒烯》、《近空间飞行器》、《纳米艺术概论》、《航空航天概论》、《千姿百态的纳米花》等著作。
联系方式:shj@tongji.edu.cn
上海市彰武路100号,同济大学航空与力学学院,200092

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