Raumfahrttechnik

Luftfahrtingenieur
Apollo 13 Mailbox at Mission Control.jpg
NASA Ingenieure, hier in Mission Control während Apollo 13, arbeitete, um die Sicherheit des Betriebs und der Astronauten an Bord zu gewährleisten
Beruf
Namen Luftfahrtingenieur
Techniker
Beschäftigungsverhältnis
 Beruf
Aktivitätssektoren
 Luftfahrt, Raumfahrt, Wissenschaft
Beschreibung
Kompetenzen Technisches Wissen, Managementfähigkeiten
(siehe auch Glossar der Luft- und Raumfahrttechnik)
Ausbildung erforderlich
 Bachelorabschluss[1][2]
Felder von
Beschäftigung
 Technologie, Wissenschaft, Weltraumforschung, Militär-

Raumfahrttechnik ist das primäre Feld von Ingenieurwesen betroffen mit der Entwicklung von Flugzeug und Raumfahrzeug.[3] Es hat zwei Haupt- und überlappende Zweige: Luftfahrt Engineering und astronautisch Ingenieurwesen. Avionik Engineering ist ähnlich, befasst sich aber mit dem Elektronik Seite der Luft- und Raumfahrttechnik.

"Aeronautical Engineering" war der ursprüngliche Begriff für das Feld. Als Flugtechnologie, um Fahrzeuge zu umfassen, die in der Betätigung von Fahrzeugen in einbezogen werden Weltraum, der breitere Begriff "Luft- und Raumfahrt Engineering "ist in Gebrauch gekommen.[4] Luft- und Raumfahrttechnik, insbesondere die Astronautik -Niederlassung, wird oft umgangssprachlich als "Raketenwissenschaft" bezeichnet.[5][a]

Überblick

Flugfahrzeuge sind anspruchsvolle Bedingungen ausgesetzt Luftdruck und Temperatur, mit Strukturlasten auf Fahrzeugkomponenten aufgetragen. Folglich sind sie normalerweise die Produkte verschiedener technologischer und technischer Disziplinen, einschließlich [Aerodynamik], [Luftantrieb |], Avionik, Materialwissenschaften, Strukturanalyse und Herstellung. Die Wechselwirkung zwischen diesen Technologien wird als Luft- und Raumfahrttechnik bekannt. Aufgrund der Komplexität und Anzahl der beteiligten Disziplinen wird die Luft- und Raumfahrttechnik von Teams von Ingenieuren durchgeführt, die jeweils über ihren eigenen Fachgebiet verfügen.[7]

Geschichte

Siehe auch: Geschichte der Luftfahrt
Orville und Wilbur Wright flog die Wright Flyer 1903 in Kitty Hawk, North Carolina.

Der Ursprung der Luft- und Raumfahrttechnik kann auf die Luftfahrtpioniere am späten 19. bis frühen 20. Jahrhundert zurückgeführt werden, obwohl die Arbeit von Sir George Cayley Daten aus dem letzten Jahrzehnt des 18. bis Mitte des 19. Jahrhunderts. Eines der wichtigsten Menschen in der Geschichte der Luftfahrt[8] und ein Pionier in der Luftfahrttechnik,[9] Cayley wird als erste Person zugeschrieben, die die Kräfte von trennen Aufzug und ziehen, die sich auf jedes atmosphärische Flugfahrzeug auswirken.[10]

Das frühe Kenntnis der Luftfahrttechnik war weitgehend empirisch, wobei einige Konzepte und Fähigkeiten aus anderen technischen Zweigen importiert wurden.[11] Einige Schlüsselelemente wie Flüssigkeitsdynamikwurden von Wissenschaftlern des 18. Jahrhunderts verstanden.

Im Dezember 1903 die Wright Brothers führte den ersten anhaltenden, kontrollierten Flug eines angetriebenen Flugzeugs mit schwerer als 12 Sekunden lang. In den 1910er Jahren wurde durch die Gestaltung von der Luftfahrttechnik entwickelt Erster Weltkrieg Militärflugzeug.

Zwischen den Weltkriegen I und II wurden große Sprünge auf dem Feld gemacht, die durch das Aufkommen der Mainstream -Zivilluftfahrt beschleunigt wurden. Bemerkenswerte Flugzeuge dieser Zeit sind die Curtiss jn 4, das Farman F.60 Goliath, und Fokker Trimotor. Bemerkenswerte militärische Flugzeuge dieser Zeit umfassen die Mitsubishi A6m Null, das Supermarine Spitfire und die Messerschmitt BF 109 aus Japan, Großbritannien und Deutschland. Eine bedeutende Entwicklung in der Luft- und Raumfahrttechnik kam mit dem ersten Betrieb Düsentriebwerk-betriebenes Flugzeug, das Messerschmitt mich 262 die 1944 gegen Ende des Zweiten Weltkriegs in Dienst gestellt wurde.

Die erste Definition von Aerospace Engineering erschien im Februar 1958,[4] Angesichts der Erdatmosphäre und des Weltraums als einzelnes Reich und dadurch beide Flugzeuge (umfassende Flugzeuge (Aero) und Raumfahrzeuge (Platz) unter dem neu geprägten Begriff Luft- und Raumfahrt.

Als Reaktion auf die UdSSR, die den ersten Satelliten startet, Sputnik, in den Weltraum am 4. Oktober 1957, starteten US -amerikanische Luft- und Raumfahrtingenieure die Erster amerikanischer Satellit am 31. Januar 1958. Die Nationale Luftfahrt- und Weltraumverwaltung wurde 1958 als Reaktion auf den Kalten Krieg gegründet. Im Jahr 1969,, Apollo 11Die erste menschliche Raummission des Mondes fand statt. Es sah drei Astronauten Betreten Sie die Umlaufbahn um den Mond, mit zwei, Neil Armstrong und Buzz AldrinBesuchen Sie die Mondoberfläche. Der dritte Astronaut, Michael Collins, blieb im Orbit, um sich nach ihrem Besuch mit Armstrong und Aldrin zu treffen.[12]

A jet in flight
A F/A-18F Super Hornet im Flug, 2008

Eine wichtige Innovation kam am 30. Januar 1970, als die Boeing 747 machte seinen ersten kommerziellen Flug von New York nach London. Dieses Flugzeug machte Geschichte und wurde als "Jumbo Jet" oder "Wal" bekannt[13] Aufgrund seiner Fähigkeit, bis zu 480 Passagiere zu halten.[14]

Eine weitere bedeutende Entwicklung in der Luft- und Raumfahrttechnik erfolgte 1976 mit der Entwicklung des ersten Passagiers Überschall- Flugzeug, die Concorde. Die Entwicklung dieses Flugzeugs wurde am 29. November 1962 von den Franzosen und Briten vereinbart.[15]

Am 21. Dezember 1988 die Antonov AN-225 Mriya Frachtflugzeuge begannen seinen ersten Flug. Es hält die Rekorde für das schwerste Flugzeug der Welt, die schwerste geflogene Fracht und die längste geflogene Fracht und verfügt über die breiteste Flügelspannweite aller Flugzeuge im operativen Service.

Am 25. Oktober 2007 die Airbus A380 machte seinen ersten kommerziellen Flug von Singapur nach Sydney, Australien. Dieses Flugzeug war die erste Beifahrerebene, die die übertraf Boeing 747 In Bezug auf die Passagierkapazität mit maximal 853. Die Entwicklung dieses Flugzeugs begann 1988 als Konkurrent der 747, der A380 machte im April 2005 seinen ersten Testflug.[16]

Elemente

Wernher von Braun, mit dem F-1-Motoren des Saturn v erste Stufe bei der US Space and Rocket Center
Soyuz TMA-14m Raumschiff für den Abstieg durch Fallschirm
Ein Kampfflugzeugmotor untersucht. Der Tunnel hinter dem Motor lässt Geräusche und Auspuff entkommen.
Siehe auch: Liste der Themen der Luft- und Raumfahrttechnik

Einige der Elemente der Luft- und Raumfahrttechnik sind:[17][18]

  • Radarquerschnitt- Die Untersuchung der Fahrzeugsignatur, die sich offensichtlich befindet Fernerkundung durch Radar.
  • Strömungsmechanik- das Studium der Flüssigkeitsströmung um Objekte. Speziell Aerodynamik in Bezug auf den Luftstrom über Körpern wie z. Flügel oder durch Objekte wie z. Windtunnel (siehe auch Aufzug und Luftfahrt).
  • Astrodynamik- das Studium der Orbitalmechanik einschließlich Vorhersage von Orbitalelementen, wenn einige ausgewählte Variablen ausgewählt werden. Während nur wenige Schulen in den Vereinigten Staaten dies auf Bachelor -Ebene unterrichten, haben mehrere Graduiertenprogramme über dieses Thema (normalerweise in Verbindung mit der Physikabteilung des College oder der Universität).
  • Statik und Dynamik (Engineering Mechanics) - Die Untersuchung von Bewegung, Kräften, Momenten in mechanischen Systemen.
  • Mathematik- im Speziellen, Infinitesimalrechnung, Differentialgleichung, und Lineare Algebra.
  • Elektrotechnologie- das Studium der Elektronik Innerhalb des Ingenieurwesens.
  • Antrieb - die Energie, um ein Fahrzeug durch die Luft (oder im Weltraum) zu bewegen Verbrennungsmotoren, Jet -Motoren und Turbomaschinerie, oder Raketen (siehe auch Propeller und Raumfahrzeugantrieb). Eine neuere Ergänzung dieses Moduls ist elektrischer Antrieb und Ionenantrieb.
  • Steuerungstechnik- das Studium der mathematische Modellierung des dynamisch Verhalten von Systemen und Entwerfen, normalerweise mit Rückkopplungssignalen, so dass ihr dynamisches Verhalten wünschenswert ist (stabil, ohne große Ausflüge, mit minimalem Fehler). Dies gilt für das dynamische Verhalten von Flugzeugen, Raumfahrzeugen, Antriebssystemen und Subsystemen, die in Luft- und Raumfahrtfahrzeugen existieren.
  • Flugzeugstrukturen- Entwurf der physischen Konfiguration des Fahrzeugs, um den während des Fluges aufgetretenen Kräfte standzuhalten. Die Luft- und Raumfahrttechnik zielt darauf ab, Strukturen leicht und kostengünstig zu halten und gleichzeitig die strukturelle Integrität aufrechtzuerhalten.[19]
  • Materialwissenschaften- In Bezug auf Strukturen untersucht die Luft- und Raumfahrttechnik auch die Materialien, aus denen die Luft- und Raumfahrtstrukturen gebaut werden sollen. Neue Materialien mit sehr spezifischen Eigenschaften werden erfunden oder vorhanden werden geändert, um ihre Leistung zu verbessern.
  • Feste Mechanik- eng mit der Materialwissenschaft verwandt ist feste Mechanik, die sich mit Spannung und Dehnungsanalyse der Komponenten des Fahrzeugs befasst. Heutzutage gibt es mehrere Finite -Elemente -Programme wie MSC Patran/Nastran, die Ingenieure im analytischen Prozess helfen.
  • Aeroelastizität- Die Wechselwirkung von aerodynamischen Kräften und strukturellen Flexibilität, die möglicherweise verursacht werden flattern, Divergenz usw.
  • Avionik- Das Design und Programmieren von Computersysteme an Bord eines Flugzeugs oder Raumfahrzeugs und der Simulation von Systemen.
  • Software- Spezifikation, Design, Entwicklung, Test und Implementierung von Computer Software für Luft- und Raumfahrtanwendungen, einschließlich Flugsoftware, Bodenkontrolle Software-, Test- und Bewertungssoftware usw.
  • Risiko und Zuverlässigkeit- Die Untersuchung von Risiko- und Zuverlässigkeitsbewertungstechniken und der an den quantitativen Methoden beteiligten Mathematik.
  • Geräuschpegelkontrolle- Die Untersuchung der Mechanik des Schalltransfers.
  • Aeroacustics- Die Untersuchung der Rauscherzeugung über turbulente Flüssigkeitsbewegung oder aerodynamische Kräfte, die mit Oberflächen interagieren.
  • Flugtests- Entwerfen und Ausführen von Flugtestprogrammen, um die Leistung zu sammeln und zu analysieren und Handhabungsqualitäten Daten, um festzustellen, ob ein Flugzeug seine Design- und Leistungsziele und Zertifizierungsanforderungen entspricht.

Die Grundlage der meisten dieser Elemente liegt in theoretisch Physik, wie zum Beispiel Flüssigkeitsdynamik für Aerodynamik oder die Bewegungsgleichungen zum Flugdynamik. Es gibt auch eine große empirisch Komponente. Historisch gesehen wurde diese empirische Komponente entweder in den Testen von Skalenmodellen und Prototypen abgeleitet Windtunnel oder in der freien Atmosphäre. In jüngerer Zeit Fortschritte in Computer die Verwendung von ermöglicht haben Computerflüssigkeitsdynamik Simulation des Verhaltens der Flüssigkeit, die Zeit und Kosten für Windkanalstests verkürzen. Diejenigen, die die Hydrodynamik studieren oder Hydroakustik Erhalten Sie häufig Abschlüsse in der Luft- und Raumfahrttechnik.

Darüber hinaus befasst sich die Luft- und Raumfahrttechnik mit der Integration aller Komponenten, die ein Luft- und Raumfahrtfahrzeug darstellen (Subsysteme einschließlich Power, Luft- und Raumfahrtlager, Kommunikation, Wärmekontrolle, Lebenserhaltungusw.) und sein Lebenszyklus (Design, Temperatur, Druck, Druck, Strahlung, Geschwindigkeit, Lebensdauer).

Studiengänge

Hauptartikel: Liste der Luft- und Raumfahrtschulen

Luft- und Raumfahrttechnik kann am untersucht werden Fortgeschrittenes Diplom, Bachelor, Master, und Ph.D. Niveaus in Luft- und Raumfahrttechnik an vielen Universitäten und in Maschinenbau Abteilungen bei anderen. Einige Abteilungen bieten Abschlüsse in der raumorientierten astronautischen Ingenieurwesen. Einige Institutionen unterscheiden zwischen Luftfahrt- und Astronautischen Ingenieurwesen. Graduiertenabschlüsse werden in fortgeschrittenen oder Spezialgebieten für die Luft- und Raumfahrtindustrie angeboten.

Ein Hintergrund in Chemie, Physik, Informatik und Mathematik ist wichtig für Studenten, die einen Abschluss in der Luft- und Raumfahrttechnik anstreben.[20]

In der Populärkultur

Der Begriff "Raketenwissenschaftler" wird manchmal verwendet, um eine großartige Person zu beschreiben Intelligenz Da Raketenwissenschaft als Praxis angesehen wird, die große geistige Fähigkeiten erfordert, insbesondere technisch und mathematisch. Der Begriff wird ironisch im Ausdruck "Es ist keine Raketenwissenschaft" verwendet, um anzuzeigen, dass eine Aufgabe einfach ist.[21] Streng genommen ist die Verwendung von "Wissenschaft" in "Rocket Science" eine Fehlbezeichnung, da es in der Wissenschaft darum geht, die Ursprünge, die Natur und das Verhalten des Universums zu verstehen. In Ingenieurwesen geht es darum, wissenschaftliche und technische Prinzipien zu nutzen, um Probleme zu lösen und neue Technologien zu entwickeln.[5][6] Je mehr etymologisch Die korrekte Version dieses Ausdrucks wäre "Raketeningenieur". "Wissenschaft" und "Ingenieurwesen" werden jedoch oft als Synonyme missbraucht.[5][6][22]

Siehe auch

Fußnoten

  1. ^ "Rocket Science" ist jedoch eine Fehlbezeichnung, da Luft- und Raumfahrtingenieure keine Wissenschaftler sind.[5][6] und arbeiten nicht unbedingt an Raketenantrieb.

Verweise

  1. ^ "Erforderliche Ausbildung". study.com. Abgerufen 2015-06-22.
  2. ^ "Bildung, Luft- und Raumfahrtingenieure". myfuture.com. Archiviert von das Original Am 2015-06-22. Abgerufen 2015-06-22.
  3. ^ Enzyklopädie der Luft- und Raumfahrttechnik. John Wiley & Sons, 2010. ISBN978-0-470-75440-5.
  4. ^ a b Stanzion, Kaydon AL (1989). "Maschinenbau". Encyclopædia Britannica. Vol. 18 (15 ed.). Chicago. p. 563.
  5. ^ a b c d NASA (2008). Steven J. Dick (Hrsg.). Erinnern Sie sich an das Weltraumalter: Verfahren der Konferenz zum 50 -jährigen Jubiläum (PDF). p. 92. Der Begriff "Raketenwissenschaftler" ist eine Fehlbezeichnung, die von den Medien und in der Populärkultur verwendet wird und auf die Mehrheit der Ingenieure und Techniker angewendet wird, die an der Entwicklung von Raketen mit von Braun gearbeitet haben. Es spiegelt eine kulturelle Bewertung der immensen Leistungen des Teams wider, ist jedoch jedoch falsch. ...
  6. ^ a b c Petroski, Henry (23. November 2010). "Engineering ist keine Wissenschaft". IEEE -Spektrum. Abgerufen 21. Juni 2015. In der Wissenschaft geht es darum, die Ursprünge, die Natur und das Verhalten des Universums und alles, was sie enthält, zu verstehen; In Ingenieurwesen geht es darum, Probleme zu lösen, indem es das Zeug der Welt neu ordnet, um neue Dinge zu machen.
  7. ^ "Karriere: Luft- und Raumfahrtingenieur". Karriereprofile. Die Princeton Review. Archiviert von das Original Am 2006-05-09. Abgerufen 2006-10-08. Aufgrund der Komplexität des Endprodukts muss eine komplizierte und starre Organisationsstruktur für die Produktion beibehalten werden, wodurch die Fähigkeit eines einzelnen Ingenieurs, seine Rolle im Zusammenhang mit dem endgültigen Projekt zu verstehen, stark einzuschränken.
  8. ^ "Sir George Cayley". flyingMachines.org. Abgerufen 2009-07-26. Sir George Cayley ist einer der wichtigsten Menschen in der Geschichte der Luftfahrt. Viele betrachten ihn als den ersten wahren wissenschaftlichen Luftforscher und die erste Person, die die zugrunde liegenden Prinzipien und Flugkräfte versteht.
  9. ^ "Sir George Cayley (britischer Erfinder und Wissenschaftler)". Britannica. n.d. Abgerufen 2009-07-26. Englischer Pionier der Luftnavigation und Luftfahrttechnik und Designer des ersten erfolgreichen Segelflugzeugs, der einen Menschen in der Luft treibt.
  10. ^ "Sir George Cayley". US -amerikanischer Hundertjahrfassungskommission. Archiviert von das Original am 24. Februar 2014. Abgerufen 31. Januar 2016. Cayley, ein wohlhabender Landbesitzer, gilt als Vater der Luftnavigation und ein Pionier in der Wissenschaft der Aerodynamik. Er etablierte die wissenschaftlichen Prinzipien für einen Flug mit schwerer als Luft und verwendete Segelflugzeugmodelle für seine Forschung. Er war der erste, der die vier Flugkräfte identifizierte-durch Thrust, Hebung, Ziehen und Gewicht-und die Beziehung zum anderen zu beschreiben.
  11. ^ Kermit van jeden (1988). "Luftfahrttechnik". Enzyklopädie Americana. Vol. 1. Grolier integriert.
  12. ^ "Eine kurze Geschichte der NASA". NASA. Abgerufen 2012-03-20.
  13. ^ Deutsch, Kent. "Boeing 747: Königin des Himmels seit 50 Jahren". CNET. Abgerufen 2019-09-11.
  14. ^ "Boeing 747-100 - Spezifikationen - Technische Daten / Beschreibung". www.flugzuginfo.net. Abgerufen 2019-09-11.
  15. ^ Zhang, Benjamin. "Die Concorde hat vor 15 Jahren ihren letzten Flug gemacht und die Überschall -Flugreise hat sich noch nicht erholt - hier ist ein Blick zurück auf seine großartige Geschichte.". Geschäftseingeweihter. Abgerufen 2019-09-10.
  16. ^ "Geschichte des Airbus A380". interessantEngineering.com. 2019-03-31. Abgerufen 2019-09-11.
  17. ^ "Wissenschaft: Ingenieurwesen: Luft- und Raumfahrt". Offene Seite. Abgerufen 2006-10-08.
  18. ^ Gruntman, Mike (19. September 2007). "Die Zeit für akademische Abteilungen im Astronautischen Ingenieurwesen". AIAA Space 2007 Conference & Exposition Agenda. AIAA Space 2007 Konferenz & Ausstellung. AIAA. Archiviert von das Original am 18. Oktober 2007.
  19. ^ "Flugzeugstrukturen in der Luft- und Raumfahrttechnik". Luft- und Raumfahrttechnik, Luftfahrtnachrichten, Gehalt, Jobs und Museen. Archiviert von das Original Am 2015-11-09. Abgerufen 2015-11-06.
  20. ^ "Eintrittserziehung, Luft- und Raumfahrtingenieure". myfuture.com. Archiviert von das Original Am 2015-06-22. Abgerufen 2015-06-22.
  21. ^ Bailey, Charlotte (7. November 2008). "Oxford kompiliert Liste der zehn irritierenden Phrasen". Der Daily Telegraph. Archiviert vom Original am 2022-01-11. Abgerufen 2008-11-18. 10 - Es ist keine Raketenwissenschaft
  22. ^ Neufeld, Michael. Von Braun: Träumer des Weltraums, Kriegsingenieur des Krieges (First Ed.). Vintage -Bücher. S. xv. In den englischsprachigen Medien und der Populärkultur wurde ein tief verwurzeltes Versagen gegeben, sich mit der Unterscheidung zwischen Wissenschaft und Ingenieurwesen auseinanderzusetzen.

Weitere Lektüre

  • Dharmahinder Singh Chand. Aero-Engineering-Thermodynamik. Wissenskurve, 2017. ISBN978-93-84389-16-1.

Externe Links