航空航天技术的发展讲义
航空航天概论课程教学大纲
《航空航天概论》（一）基本信息中文课程名称：航空航天概论英文课程名称：Introduction to Aerospace课程编号：学分：2学时：24课程性质：必修课程适用专业：所有专业学生先修课程：无开课学部：文理学部执笔：魏宏伟审核：课程简介：“航空航天概论”课程是高等学校学生爱国主义教育的重要内容，是高校通识课的重要组成部分，是对大学生进行国防航空教育的必修课程。
在我校打造“立足航空、服务地方”的办学特色中担负着重要使命，在培育校园航空文化和学生国防航空意识方面具有不可替代的重要作用。
（二）课程目标本课程通过对我国航空航天事业的发展历程、取得的伟大成就、航空航天技术的社会价值、航空英雄模范人物事迹和航空文化的专题讲解，让学生对我国航空航天事业有一个全面了解，增强学生的爱国主义情感和自豪感，培养学生航空航天的兴趣爱好和国防意识。
同时，本课程对强化和凸显学院办学的航空特色，培育学院航空文化有着十分重要的现实意义。
课程目标对学生的能力要求如下：1. 通过对我国航空航天事业及其发展成就的讲授，让学生树立“四个自信”，增强学生的爱国主义情感和自豪感，培养学生航空航天的兴趣爱好和国防意识；2. 培养大学生热爱航空航天事业，立志认真学习、服务报效祖国的崇高理想，增强为国为民服务奉献的本领和能力。
（四）教学方法与习题要求航空航天概论在大一上学期教学，总学时为24学时，其中理论授课20学时，实践学时4学时。
教师根据所讲授专题，设计、解析出若干个问题，要求学生查询各种资料，到课堂上参与讨论学习。
教师要通过理论授课、小组讨论、观看影视资料等多形式、多渠道的教学方式，帮助学生掌握我国航空航天事业的发展成就，学习航空航天精神文化，了解航空航天技术的社会应有价值，组织学生开展校内校外课程教学实践，最终达到掌握课程要求的目标。
（五）考核方式及成绩评定考核方式：写小论文成绩评定：采取平时考核与期末考试相结合的方式，总成绩采用百分制计算，（六）推荐教材或讲义及主要参考书1．建议教材自编专题教学讲稿。
新中国科技成就(二)(讲义+笔记)
新中国科技成就（二）（讲义）新中国科技成就（二）航海科考1.“向阳红一号”——中国第一艘水文气象船2.“大洋一号”——中国第一艘现代化的综合性远洋科学考察船3.“远望一号”——中国第一艘航天远洋测量船4.“蛟龙号”——中国第一艘深海载人潜水器5.“雪龙号”——中国极地科考船新中国科技成就（二）航海科考6.中国南极科考站：长城站中山站昆仑站泰山站罗斯海新站（在建）口诀：城中论泰山螺丝真题回顾1.（2019下）1979年我国第一艘航天测量船投入使用，成为世界上第四个拥有远洋航天测量船的国家。
该航天测量船的名称是（）。
A.大洋一号B.远望一号C.东方红一号D.向阳红一号2.（2018上）海洋科学考察离不开考察船的建设，我国从20世纪70年代起到现在，已经拥有了各种类型的科考船。
我国建造的第一艘水文气象科考船是（）。
A.大洋一号B.远望一号C.东方一号D.向阳红一号新中国科技成就（三）生物1.袁隆平——“杂交水稻之父”2.屠呦呦——发现抗疟疾新药青蒿素2015年10月，获得诺贝尔生理学或医学奖新中国科技成就（三）生物3.首次人工合成结晶牛胰岛素——中国成为第一个合成蛋白质的国家4.加入人类基因组研究计划——参与这一研究计划的唯一发展中国家5.人类基因组“中国卷”完成——中国为破译人类基因组“天书”做出了独特贡献一个小结新中国科技成就（四）军事1.第一颗原子弹爆炸成功——1964年10月16日2.第一颗氢弹空爆试验成功——1967年6月17日3.中国原子核理论——于敏（氢弹之父）新中国科技成就（四）军事4.山东舰——中国真正意义上第一艘国产航空母舰5.北斗卫星导航系统（全球四大导航系统：美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、中国北斗、欧洲的伽利略）一个小结试题回顾1.（2019下）“北斗卫星导航系统”是中国自主研发、独立运行的卫星导航系统，已成功应用于测绘、电信、交通、减灾等诸多领域，产生了显著的经济效益和社会效益。
航空航天导论课程讲义-2
《航空航天导论》课程讲义第二篇（汪海）第二讲军民用飞机分代与先进技术1、军用飞机分代与标志性先进技术2、民用飞机分级与标志性先进技术1、军用飞机分代与标志性先进技术自从人类社会出现了飞机以后，世界航空工业最初的发展均来自历次战争的刺激。
可以说，军事需求是推动军用机更新换代的动力，空气动力学，喷气推进技术，电子技术，计算机技术和材料技术等是军用飞机得以迅速发展并推动其更新换代的技术基础。
从第二次世界大战至今，战斗机已从第一代发展到第四代。
各代战斗机的基本特点：第一代：中等展弦比后掠翼，高亚音速机动，光学瞄准，尾随攻击，中空突防。
发动机推重比4。
第二代：小展弦比大后掠三角薄翼，高空高速可超音速作战，安装单脉冲雷达、机炮和红外导弹，近距格斗，高空突防。
发动机推重比5 6。
第三代：采用边条翼或近耦合鸭翼，中低空高机动性，安装脉冲多扑勒雷达和综合航电系统。
安装机炮近距全向导弹、中距导弹。
近距格斗，全向攻击，超视距作战，中低空突防。
发动机推重比8。
第四代：采用气动布局与隐身技术综合设计，实现超音速巡航和高机动性，安装相控阵雷达和高度综合航电系统，安装发射后不管导弹、近距全向攻击导弹，以超视距作战为主兼顾近距格斗，高空突防。
发动机推重比10。
1.1第一代战斗机主要是指二战后发展起来的亚音速喷气式战斗机，该机可以通过中空突防以避开地面炮火，在朝鲜战场上发挥了巨大作用，完全淘汰了螺旋桨飞机。
如美国的F-85、F-86、前苏联的Миг-15、Миг-17等。
这一代战斗机吸取了两次世界大战空战的经验，飞行速度和高度都有明显提高。
后掠翼设计技术的成熟和应用，使第一代战斗机的最大M数达到0.9左右。
后掠角的作用主要是增大飞行临界马赫数，推迟波阻出现的M数及减少波阻。
主要特点：1）气动布局与主要性能：采用常规气动布局，中等展弦比后掠机翼，后掠角35°～40°，展弦比4～6，相对厚度8%，高亚音速大机动，M max=0.9，H max=15km，M巡航=0.8，机动性较好，盘旋过载4.5g，最大法向过载5.0g。
航空航天技术概论第一章航空航天发展概况
2007年10月10日星期三
北京航空航天大学
第14页
气球与飞艇
¾ 1852年，法国人H. 吉法尔在气球上安装了 一台功率为2 237W的蒸汽机，用来带动一个三 叶螺旋桨，使其成为第一个可以操纵的气球， 这就是最早的飞艇。
2007年10月10日星期三
北京航空航天大学
第17页
早期的飞行探索
¾ 1909年9月21日，26岁的美国华侨冯如 驾驶自己设计的飞机在美国旧金山奥克兰 试飞成功。两年后他返华报效祖国，不幸 于1912年8月25日在广州燕塘进行的一次 飞行表演中壮烈牺牲。
2007年10月10日星期三
北京航空航天大学
北京航空航天大学
第8页
1.2.1 航空器的分类
轻于空气的航空器
气球 飞艇
航空器
固定翼航空器
重于空气的航空器
旋翼航空器 扑翼机
2007年10月10日星期三
倾转旋翼机
北京航空航天大学
飞机 滑翔机 直升机 旋翼机
第9页
1.2.2 航天器
¾ 航天器是指在地球大气层以外的宇宙空 间，基本上按照天体力学的规律运动的各类 飞行器。
2007年10月10日星期三
北京航空航天大学
第5页
1.1.2 航 天
¾ 航天的概念： 航天是指载人或不载 人的航天器在地球大气层之外的航行活 动，又称空间飞行或宇宙航行。
¾ 航天实际上也有军用航天和民用航 天之分。
1.2 飞行器的分类
¾ 航空器：在大气层内飞行
飞 的飞行器称为航空器。 行 器 ¾ 航天器：在大气层外空间 分 飞行的飞行器称为航天器 。 类 ¾ 火箭和导弹：火箭和导弹
中国航天科技发展历程讲义(PPT 73张)
载人航天工程：
中国载人航天已经实现航天员出舱活动，进行航 天器交会对接试验；开展具有一定应用规模的短 期有人照料、长期在轨自主飞行的空间实验室的 研制，开展载人航天工程的后续工作。出舱活动 的关键技术包括出舱外航天服、便携式环控生保 系统和载人机动装置的研制。空间交会对接的关 键技术是研制多种测量敏感器和先进的空间对接 机构。载人航天活动要求高可靠性，将按照计划 进度一步一步地走。随着载人航天活动的发展， 不仅要送女航天员上去，还要把一些科学家、哲 学家送上去，也许有一天新闻记者也会被送到太 空。
第一阶段（1956年——1970年）
50年前的10月，第一个导弹火箭研究机 构——国防部第五研究院正式宣布成立， 这标志着中国航天事业正式起步。 50年代：做出了发展“两弹一星”的决策。 60年代：做出“八年四弹”的决策：研究 人员用8年时间研制成功了中近程、中程、 中远程、远程液体弹道导弹，并衍生出 “长征一号”、“长征二号”运载火箭。
80年代的成就
1985年，中国正式宣布将“长征”系 列运载火箭投入国际商业发射市场。 1990年4月7日，“长征三号”运载火箭 成功发射美国研制的“亚洲一号”卫星， 截至目前已将27颗国外制造的卫星成功 送入太空，中国在国际商业卫星发射服 务市场中占有了一席之地。
90年代：我国做出载人航天工程的决策。 1990年7月16日，“长征”2号捆绑式火箭首次在西昌发 射成功，其低轨道运载能力达9.2吨，为发射载人航天器 打下了基础。 1992年，中国载人飞船正式列入国家计划进行研制，这 项工程后来被定名为“神舟”号飞船载人航天工程。“神 舟”号飞船载人航天工程由“神舟”号载人飞船系统、 “长征”运载火箭系统、酒泉卫星发射中心飞船发射场系 统、飞船测控与通信系统、航天员系统、科学研究和技术 试验系统等组成，是中国在20世纪末期至21世纪初期规模 最庞大、技术最复杂的航天工程。随着“神舟”四号发射 成功，“神舟”飞船已成功进行了4次无人飞行，载人飞 行已为时不远。
《Space and Beyond 》 讲义
《Space and Beyond 》讲义当我们抬头仰望那片浩瀚无垠的星空，心中总会涌起无尽的遐想和好奇。
太空，这个充满神秘和未知的领域，一直吸引着人类不断探索和追求。
从古代人们对星辰的观测和记录，到现代的航天技术发展，我们对宇宙的认识在不断深化，而探索的脚步也从未停止。
太空探索的历史可以追溯到很久以前。
在古代，许多文明都对星空进行了观察，并通过星座的划分和天体的运动来预测季节和导航。
例如，古埃及人根据天狼星的升起时间来确定尼罗河的泛滥季节，从而为农业生产提供重要的依据。
而在中国，古代的天文学家们通过观测日月星辰的运行，制定了历法，对农业社会的发展起到了重要的作用。
然而，真正意义上的现代太空探索始于 20 世纪。
1957 年，苏联成功发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克 1 号”，标志着人类进入了太空时代。
此后，美国也不甘示弱，在太空竞赛中取得了一系列重要的成就。
1961 年，苏联宇航员尤里·加加林成为了第一个进入太空的人类。
1969 年，美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗成功登上月球，迈出了“人类的一大步”。
太空探索不仅仅是为了满足人类的好奇心，它还具有许多重要的意义和价值。
首先，太空探索推动了科学技术的发展。
为了能够进入太空、在太空中生存和进行科学研究，我们需要不断创新和改进各种技术，如火箭推进技术、航天器制造技术、生命支持系统等。
这些技术的发展不仅在航天领域有着广泛的应用，还能够惠及到其他领域，如通信、医疗、交通等，从而提高人们的生活质量。
其次，太空探索有助于我们更好地了解地球和宇宙。
通过对地球的遥感观测，我们可以更准确地监测气候变化、自然灾害等，为保护地球环境和应对自然灾害提供重要的信息。
而对太阳系其他天体的探测，则可以帮助我们了解太阳系的形成和演化，以及地球在宇宙中的位置和未来。
再者，太空探索激发了人类的创新精神和探索欲望。
它让我们看到了人类的无限潜力，激励着更多的年轻人投身于科学和技术领域，为人类的未来发展贡献力量。
航概01航空航天发展概况-1
B-2战略轰炸机
郑州航空工业管理学院
B-2轰炸机是一种纯粹“飞翼”式飞机， 它的机身、机翼、发动机融为一体，既 无水平尾翼，也无垂直尾翼，据称它的 航程达12000公里，载弹量达34吨，造价 高达22.2亿美元，堪称世界之最。
郑州航空工业管理学院
郑州航空工业管理学院
郑州航空业管理学院
此外，比较有名的战机还有 法国的阵风战斗机 英国的狂风战斗机 法国的幻影2000战斗机 欧洲的EF-2000战斗机
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阵风
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狂风
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幻影2000
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EF-2000
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米格(MIG)二字，取自于前苏联两位著名 飞机设计师——阿· 伊· 米高扬和米· 约· 格 列维奇姓氏第一个字母。 米高扬和格列维奇都曾在著名的波利卡 尔波夫设计局工作。 1939年底，前苏联政府决定成立一个新 的战斗机设计局，选中了米高扬和格列 维奇去完成这一重任，这就是今天的米 高扬· 格列维奇设计局。
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军用航空泛指用于军事目的的一切航空 活动，主要包括作战、侦察、运输、警 戒、训练和联络救生等 军用航空活动主要由军用飞机来完成， 军用飞机可分为作战飞机和作战支援飞 机两大类
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典型的作战飞机有战斗机 (又称歼击机 )、 攻击机 (又称强击机 )、战斗轰炸机、反 潜机、战术和战略轰炸机等 作战支援飞机包括军用运输机、预警指 挥机、电子战飞机、空中加油机、侦察 机、通讯联络机和军用教练机等
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航空、航天技术的发展
武际可:科技史选讲之七(1)1航空、航天技术的发展（１）今天不可能的事明天将变为可能。
康·埃·齐奥尔可夫斯基1.早期人类对于飞行的探索2.早期的飞机3.航天技术的发展4.航空与航天力学的发展武际可:科技史选讲之七(1)3 力学学科从它诞生起就是与社会生活紧密相连的，在精神生活的领域方面它为破除迷信冲破精神枷锁开路，在改变人类的物质生活方面，它是社会生产力最活跃的因素。
和人类文明进程密切相关的工程技术领域很多，如土木、机械、化工、电机、交通、造船、纺织、材料、能源等等，在每一个领域力学都发挥了举足轻重的作用，我们不可能面面俱到地讲清楚这所有的领域同力学的相互作用，只能在本章选择这些领域中最具有代表性的航空与航天两个领域来介绍，必要的时候，也顺带谈到相关的领域。
20世纪是人类开始的航空与航天的世纪。
在人类开创的种类繁多的技术领域中，这两个领域是与力学学科关系最为密切、也最具有代表性的领域。
由于力学的发展，才使航空和航天成为可能；也由于航空和航天的技术需要，刺激和推动了新的力学问题的研究，特别是应用力学与工程力学的研究。
武际可:科技史选讲之七(1)5§1 早期人类对于飞行的探索 流体力学的理论发展，为航空工业的诞生准备了理论基础。
在19世纪末，不少人进行了飞行的探索。
这些探索为20世纪初的实际飞行准备了条件。
最后终于迎来了一个新兴的工业部门的诞生，这就是航空工业的产生与发展。
我国晋代有关于竹蜻蜓的记载，是一种借旋转惯性以升空的玩具。
武际可:科技史选讲之七(1)71．1达·芬奇的《论鸟的飞行》 我国在战国时代有了风筝、三国时代有了孔明灯、晋代有了竹蜻蜓、宋代有了火箭的发明。
它们是人类早期对重物升空的尝试。
在欧洲的文艺复兴时代，在达·芬奇的扎记中记载了他对滑翔升空的构想。
据说他曾经花了20多年观察与研究鸟、蝙蝠、昆虫的飞行，并且计划将他的发现写成一本著作。
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•武际可:科技史选讲之七（2）
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•武际可:科技史选讲之七（2）
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1918年，苏联成立了中央空气动力学研究所（ ЦАГИ），苏联力学家茹可夫斯基出任所长。
茹可夫斯基（Николай Егорович Жуковский,1847－1921）是俄国的力学家，先 在俄国、后来到法国巴黎接受教育。1872年担任 莫斯科技术学院的力学教授，1876年获硕士学位 ，1882年获博士学位，1866年到莫斯科大学当 力学教授。
•武际可:科技史选讲之七（2）
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2 空气动力研究中心与若干 著名学者的研究工作
流体力学与航空有关的较早研究结果是丹尼尔·伯 努利（Daniel Bernaulli,1700－1782）1738年给 出的现今称为伯努利定理。
•武际可:科技史选讲之七（2）
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•武际可:科技史选讲之七（2）
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丹尼尔·伯努利 Daniel Bernaulli
•武际可:科技史选讲之七（2）
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对于比同体积空气为重的飞行物来说，事情就比 较复杂了，因为从牛顿开始，人们在研究空气对
机翼的作用时，把空气看为由微粒组成的，在物
体运动时，利用动量定律，得到的是升力与机翼
迎风角的正弦的平方成正比。按照这个规律，当
迎风角小时，升力太小，而当迎风角大时，阻力
又太大，所以靠动力飞行是没有希望的，所以著 名的空气动力学家冯·卡门说：“牛顿耽误了飞行 的发展。”牛顿这方面的错误，由英国人凯利、美 国人兰利的实验研究以及后来俄国茹可夫斯基、
英国人兰彻斯特、德国人库塔等人的理论研究给 以纠正。这才有后来莱特兄弟的飞行成功。
•武际可:科技史选讲之七（2）
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当飞机飞起来之后，遇到的是什么问题呢？是同 提高速度、改善可操纵性、增加安全性有关的问 题。而所有这些问题都是崭新的力学课题。
为了提高速度，必须进行两方面的研究。一方面 是对飞机阻力的精确研究；另一方面是为了改进 发动机、特别是为了研究与改善喷气发动机所急 需的关于内流的研究。
•武际可:科技史选讲之七（2）
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•武际可:科技史选讲之七（2）
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1921年当茹可夫斯基逝世后，由他的学生恰普雷金（ Сергей Алксеевич Чаплыгин，1869－1942）继任。
恰普雷金出生于店员家庭，1890年在莫斯科大学毕业后 留校任教。恰普雷金早期的力学研究主要在非完整约束动 力学与刚体绕固定点的运动两个方面。1902年，恰普雷 金向莫斯科大学提交的博士论文《论气体射流》，这项成 果为解决亚声速气流奠定了理论基础。后来恰普雷金还着 重研究了作用在机翼上的空气动力与最优翼型的理论研究 。他最早给出了计算气流在阻塞体上压力的公式，后来被 称为恰普雷金公式。1914年他又发表了论文《机翼叶栅 理论》，后来成为设计螺旋桨、汽轮机与水力机械的理论 基础。
为了改善可操纵性，产生了飞行动力学的研究方 向。还有一系列有关航空仪表的研究，如惯性导 航的研究、自动驾驶仪的研究等。
而为了增加安全性，航空结构分析发展成为专门 的研究方向。
•武际可:科技史选讲之七（2）
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对于火箭的飞行与航天事业来说，它同航空遇到 的问题大体上相同，所不同的是飞机靠空气动力 飞行，而火箭大部分是在空气稀薄的空间飞行， 它的推进主要得借助于喷气推进，其理论根据是 力学中的动量守恒原理。但是火箭也有在空气中 飞行的阶段，也需要讨论空气动力对它的飞行的 影响。至于结构强度问题、自动控制问题、发动 机内的燃烧问题等它同飞机遇到的问题一样，有 时还更尖锐、更具有挑战性。
•武际可:科技史选讲之七（2）
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1906年6月，德国的动力飞艇研究会成立，普朗特
担任该会的技术委员会的委员。此后他的研究兴 趣就转向空气动力学。1907年，在德国由力学家 普朗特（Ludwig Prandtl,1875－1953）负责在哥
廷根大学筹建德国的第一座风洞。该风洞实验段 截面积为2×2㎡，最大风速为10m/s，功率为 30HP，于1908年运行。1911年在克莱因的支持
航空航天技术的发展讲 义
2020年4月29日星期三
航空与航天力学的 发展
•武际可:科技史选讲之七（2）
•2
1 总的概述
历史告诉我们，对于航空来讲，空气动力学的实 验与理论发展大体上总是超前于飞行的实践的。 飞机飞行需要解决的空气动力学主要有三方面的 问题：
早期的飞行关键是解决能不能飞起来的问题，即 主要是研究当物体运动是升力的大小问题。对于 气球与飞艇来说，事情比较简单，因为它们只与 流体静力学有关，它的理论基础是浮力原理，在 阿基米德时代就已经建立。
•武际可:科技史选讲之七（2）
•15
1902年建成莫斯科大学的风洞，1902－1909年 之间他独立地建立了升力的理论基础。这个理论 将机翼看为无限长的柱体，只要讨论它的一个截 面便可以了，因之也称为二元机翼理论。
由于他的这些工作，被誉为“俄罗斯航空之父”。 茹可夫斯基有许多著作问世：《液体动力学》（ 1876）、《飞鸟降落》（1891）、《机翼螺旋桨 》（1898）、《飞机稳定性基本理论》（1920） 、《推进螺旋桨涡流理论》等。气动力学与流体力学研究机构。后来在哥廷根 大学成立了空气动力学实验研究所（AVA），它
是德国的航空航天研究院在哥廷根的流体力学研 究中心。
•武际可:科技史选讲之七（2）
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普朗特在塑性力学方面提出了增量型的应力应变 关系，还研究过弹性稳定性问题，在湍流方面也 有贡献。不过他最有名的工作是关于流体流动的 边界层方面的工作。1904年，他的论文《论黏性 很小的流体的运动》奠定了边界层理论的基础。 边界层理论提供了近似计算物体在流体中运动时 所受到的摩擦阻力的方法，后来的发展形成了有 关边界层的一系列的研究方向，如边界层分离、 边界层传热、湍流边界层等。
1700－1782
•武际可:科技史选讲之七（2）
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•武际可:科技史选讲之七（2）
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随着航空事业的发展，空气动力学的研究 迅速展开。它除了要求有理论工作以外， 还要求大量的实验工作，由此要求可观的 投资去建造实验设备，还需要有相当的人 力。这就是近年来人们常说科学越来越走 向大科学，即投入大量的人力、物力、通 过精确的组织与计划达到一个目的。从本 世纪初，世界各国都建立了自己的专门空 气动力学研究机构。