21世纪科普十万个为什么-能源交通



千年问题对交通运输业有什么影响 据中国民航计算机信息中心有关人士介绍,我国民航的客运业务已 全部计算机化.目前民航订座系统计算机终端已遍布全国 270 多个城市 和国际上 80 多个城市, 多个大中城市使用离港系统终端,电 脑终端在 20 航空货运方面的应用正在向全国普及.民航有关人士称,千年问题不解 决将导致民航运输系统瘫痪.更为严重的是,如果指挥飞机起降的空中 管制系统出现差错乃至发出错误指令,最直接的结果便是飞机坠落. 据了解,在交通行业中,386,486 等型号的旧微机有相当数量;使 用 U-NIX,DOS,Windows 等有问题的操作系统的占 90\\\\\%以上,编程工具 95\\\\\%以上都有问题.应用领域包括财务,统计,工程等时间敏感性系统. 大量的有问题的计算机会给交通行业带来灾难. 某部委"2000 年问题"领导小组的一位负责人曾说过,千年问题要 么不出事,出事就是大事.此言理应引起有关部门的重视,以免事到临 头不知所措,那就后悔莫及了。
为什么直升机能停在空中 汽车在地面上行驶,想停就停,想走就走,非常自由,那么飞机飞 着飞着,能在半空中突然停住不动吗?对于普通飞机来说,这是做不到 的. 因为任何东西要想离开地面,升上空中,都必须同一个最大的敌 人??重力作斗争.重力就是地球对周围物体的吸引力,平常我们所感 觉到的"重"就是这种吸引力的表现.地球重力的方向是垂直向下的, 它竭力把地球上的所有物体都牢牢地束缚在地面上.飞机如果想要升上 天空,就必须要有一种向上的力量来克服重力的作用,这就要靠机翼产 生的升力.可是,要使机翼产生升力有一个条件,就是它必须同空气有 相对运动;只有运动才有升力,没有运动就没有升力.所以,飞机只有 在飞行时才能产生升力,一旦停下来,机翼和空气没有了相对运动,升 力也就跟着消失了.飞机丧失了升力的支持,就会像一块石头似的从空 中摔下来. 可是,直升飞机却具有在半空中悬停的本领.直升机为什么能够停 在空中呢? 直升机同样需要有足够的升力来抵抗自己的重量,才能在空中飞行. 直升机的升力,是由在它头顶上会旋转的旋翼所产生的.当直升机在半 空中悬停的时候,它的旋翼仍然在不停地转动,所产生的升力,正好同 直升机受到的重力大小相等而方向相反.所以,直升机能不前进,也不 后退,既不升高,也不降低,稳稳地停在半空中执行它的任务. 后来,出现了一种具有垂直起落本领的高速喷气式飞机.这种飞机 在起飞和着陆阶段,能够把喷气式发动机的尾喷口转成向下喷气,利用 喷气的反作用力把飞机托起来.这样,它在必要时,可以在空中悬停.
鸟翼和机翼有什么不同 飞机和鸟一样都在空中飞行,飞机的机翼是一动也不动,而鸟的翅 膀却不停地上下拍动.为什么鸟不知道疲倦?为什么它不让自己的翅膀 也像飞机那样固定在一个位置上?看起来,似乎飞机"聪明"而鸟"笨". 但事实恰好相反.从飞行本领来说,鸟比飞机"巧"得多. 现代的飞机,不管是军用的还是民用的,大飞机还是小飞机,都必 须同时具备两样东西才能飞上天去.这两样东西就是机翼和推进器.飞 机的机翼,主要用来产生升力,把飞机悬托在天空中;而飞机的推进器, 则用来产生拉力或推力,驱使飞机向前飞行.如果只有机翼而没有推进 器,那就变成了滑翔机.滑翔机只能依靠别的力量拖上天去.可见,飞 机的机翼在飞行中只起支持的作用,它没有推进的能力. 鸟是没有推进器的,它的身上既没有活塞发动机驱动螺旋桨来拉它 前进,也没有喷气发动机喷出燃气来推动它前进.鸟的发动机,就是它 本身;而推动它前进的,就是它的翅膀.因此鸟的翅膀同时完成了两项 任务:一是产生升力把自己悬在空中,二是产生推进力使自己前进.固 定的机翼,它只能起到产生升力的作用,只有拍动翅膀,才能同时产生 升力和推进力.所以飞机机翼可以固定不动,而鸟的翅膀却要上下拍动. 那是不是也可以让飞机的机翼上下拍动呢?这是一个人类自古以来 都企图实现而又未能实现的理想.空气动力学研究告诉人们,采取扑翼 飞行的方式比较省力,如果能把现在定翼飞行的飞机改成扑翼飞行的飞 机,那就可以大大节省飞机所需要的功率.但是,由于扑翼飞行的原理 和现象相当复杂,人们还没有完全掌握这方面的规律,所以还没有扑翼 飞机投入使用.
飞机为什么由双翼改成了单翼 飞机的外形在六七十年里,就发生了很大的变化. 就拿机翼的数目来说,早期的飞机,不但有双翼的,而且还有三翼 的.这种飞机的三个机翼,一个叠着一个,中间用许多支柱连接起来, 很像一个书架.不过人们大都喜欢采用双翼机.可是,从 20 世纪 3O 年 代以后,双翼机又很少了,几乎都是单翼飞机在天空中飞来飞去.这是 为什么呢? 因为飞机在空中飞行全靠机翼的升力来平衡它的重量使它不会像一 块石头那样掉下来.如果一架飞机连同它所装的旅客,货物和燃油,总 共重达 50 吨,那么,当它在空中平飞的时候,它的机翼和尾翼必须要产 生 50 吨的升力,才能维持平衡,使它不掉下来.机翼能不能产生足够的 升力呢?这就要看飞机的飞行速度和机翼的平面面积.飞行速度越大, 机翼面积越大,它们所产生的升力就越大.这个现象,就像人们在平时 休闲时放风筝:两个同样重的风筝,哪一个风筝的面积大,谁拉着线跑 得快,谁的风筝就升得快,飞得高. 早期的飞机,由于没有好的发动机,结构材料也很粗糙,因此飞机 的飞行速度不快.速度不快又要克服一定的重量,就只有尽量加大机翼 的面积来取得足够的升力.一个机翼如果不够用两个,两个还不够就用 三个.这样,就产生了双翼机,三翼机.不过三翼机的结构很复杂,效 果也并不比双翼机好多少,后来实际上没有用,所以早期的飞机差不多 都是双翼机. 随着航空发动机的逐步改进,航空结构材料的改良,飞机速度有了 很大的提高,因此不需要很大的机翼面积就能产生足够的升力,所以现 代的飞机差不多都已经改成了单翼机. 飞行速度快的飞机,不能用双翼;但是,有的飞机并不需要很快的 速度,像我国在农业上广泛使用的一种多用途飞机,就是双翼机.这种 飞机可以用来灭虫,播种,造林,除草等,它必须飞得慢,飞得稳,因 此需要机翼面积大,才能产生足够的升力.
高速飞机的机翼为什么越来越短 你注意过飞机的翅膀吗?随着飞机飞行速度的提高,飞机的机翼相 对于机身来说,是越来越短了.譬如说,一架飞行速度是每小时 1000 公 里的飞机,机翼的全长约 33 米,机身全长约 20 米;可是另一架飞行速 度达到每小时 1700 公里的飞机,机身全长约为 20 米,机翼只要有 12 米 就够了. 为什么飞机的飞行速度越快,机翼就越短呢? 飞机是靠机翼产生升力,把飞机托上天空的,机翼越大,升力也就 越大.但是,从另一方面看,机翼在飞行中也会产生阻力,机翼越大, 阻力也越大.在飞行速度比较低的时候,为了能产生足够的升力,就需 要把机翼做得长一些,如滑翔机的翅膀就特别长;当速度提高以后,特 别是在超音速飞行的情况下,人们总是想法把机翼做得越短越好.不过, 机翼减短以后,会不会使产生的升力不够用呢?这要分为两种情况:当 飞机在空中飞行时,速度越快,产生的升力就越大,因此短机翼产生的 升力是够用的;可是当飞机在起飞和着陆时,速度比较小,短机翼产生 的升力可能不够克服飞机的重量,需要在地面滑跑一段很长的距离,使 飞机达到较快的速度以后才能离地,或者着陆后使飞机的速度慢慢地减 小下来.这也正是高速飞机需要很长的机场跑道的主要原因.当前有的 国家对某些飞机已经采用了"变机翼".这种机翼在高速飞行时可以缩 短,而在起飞,降落时伸张开来,可以解决上面所说的所有矛盾.
高空飞机为什么要用密封座舱 1875 年,有三位法国科学家乘着一个气球升上高空,等它降落下来 以后,人们在气球的吊舱里看到了两具尸体,而第三位科学家也已经处 在严重的昏迷状态.他们的不幸是由于缺氧引起的. 从那次飞行事件以后,人们才开始了解在没有保护设备的情况下升 上高空是很危险的.因为人长期以来只适应地球表面的自然条件,随着 高度增加,周围的自然条件会发生变化,在 4000 米高空的大气压力只有 地面上的五分之三,如果升到这个高度,有的人的腹部和中耳里的气体 就会因为压力下降而膨胀起来,产生肚子疼和耳朵疼.这时候,由于氧 气急剧减少,人会感到呼吸急促,心律紊乱,工作效率大大降低.升到 8000 米的高空,人的两眼就已经不能分辨颜色,很快就会昏迷过去.要 是继续升到 9000 米以上,外界气压就只有地面的十六分之一,在这样低 的压力下,水只要把温度升到
  37℃就会沸腾,而人的体温刚好是
  37℃, 因此全身的水分同血液一样也会沸腾起来,变成气体,把人的身体胀得 像个大皮球,只要几秒钟,人就会死亡.还有,到 10000 米以上的高空, 空气温度就降到-
  60℃以下,如果没有保护设备,就是不烫死,也会冻 伤至死.但是,也有极少的成功例子,1935 年,曾有一个飞行员驾驶一 架敞着座舱盖的飞机,升到 14500 多米的高空,不过这终究是非常危险 的.因此为了保护高空飞行人员的安全,现代飞机的座舱都做成密闭式 的,与外界完全隔离开来,在座舱内设有维持人体所需要的压力,氧气 和温度等各种条件. 飞机的密封座舱,要保证在外界自然条件很恶劣的情况下,舱内也 能维持同地面差不多的环境.这就是说,高空飞行时,在外界压力小到 只有地面压力的十几分之一,气温低到零下几十摄氏度,氧气量大大减 少的情况下,机舱里还能保持适当的压力,温度和供氧量,以使飞机里 的人不致于感到难受.但是,飞机密封舱里的压力要比外界压力高很多, 因此需要加固外壳,免得飞机像气球里气吹得太足那样胀破了.此外, 为了减轻飞机外壳的受力,密封舱里的压力并不是完全和地面上一样, 而是比地面的低.不同的飞机要求也不一样:民航机的密封舱,一般希 望能保持接近于地面的,舒适的条件;轰炸机的要求就可差一些;而歼 击机的要求最低.因为歼击机飞行时间短,飞行员身上还穿有飞行服, 又经过长期的训练,因此就允许密封舱里的条件稍差一些.
飞机驾驶员为什么知道飞机的飞行高度 在飞行途中,飞行员如果不能随时知道自己在空中的高度,是非常 危险的,尤其是在起飞或着陆时,如果不注意自己的高度,可能糊里糊 涂地让飞机撞到机场附近的高大建筑物上,或者是高山上,造成机毁人 亡的惨剧.可见,飞行员随时知道自己在空中的高度,不管是对军用飞 机或民用飞机,都是极为重要的一件事. 现代飞机的飞行高度范围,上到 20 公里以上的高空,下到离地面只 在几米的超低空飞行.在这样广阔的范围里忽上忽下,要想随时知道自 己的高度,不是一件很容易的事.但是,飞机仪表设计研究人员凭着聪 明才智,让仪表工人造出了几种测量高度的仪表,把这些仪表装在飞机 上,就能随时测量飞机所处的高度. 一种仪表叫做压力式高度表.这种仪表像个小闹钟,有一个圆圆的 表盘,表盘上刻着指示高度的刻度,还有转动的指针.指针随着飞机的 高度变化而转动,飞行员在飞行操作时只要一看指针指示的数值,就能 够知道当时飞机的高度.那么指针为什么会随着高度变化而转动呢?在 地球表面,海平面的大气压强最高,随着高度的增加,大气压强就按照 一定的规律逐渐减小,不同的高度有不同的压强,因此只要测出压强, 就可以推算出高度.压力式高度表中有一个用薄膜做的膜盒,这个膜盒 根据外界压力的变化而发生膨胀或收缩,当它膨胀或收缩时,就带动指 针转动,直接指示出飞机所在的高度来.这种气压式高度表构造简单, 使用方便,但是有一个缺陷:就是它只能告诉飞行员飞机离开海平面的 高度是多少,而不能测定飞机离开当地地面的高度是多少.如果不能知 道同当地地面的距离,飞机还是不可能正常,安全飞行. 于是,人们又创造出另一种高度表??无线电高度表.这种高度表 能够测量飞机离开当地地面的实际高度.它的原理也很简单:从飞机上 发出无线电波,电波碰到地面以后又反射回来,重新为飞机接收.由于 电波传播的速度是一定的,所以只要记录从发出电波到收到回波的时间, 就可以推算出飞机离开地面的高
 

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