航空技术和航天技术都是高度综合的现代科学技术,它们以基础科学和技术科学为基础,集中应用了20世纪许多工程技术新成就。力学、热力学、 材料学、 医学、电子技术、自动控制、喷气推进、 计算机、 真空技术、低温技术、半导体技术、制造工艺学等都对航空航天的进步发挥了重要作用。这些科学技术在航空航天的应用中互相交叉和渗透,产生了一些新学科,使航空和航天科学技术形成了完整的体系。航空航天不断提出的新要求,又促进了这些科学技术的进步。
20世纪以来,航空工程和航天工程的规模日益扩大,工程技术的复杂程度越来越高。一架大型飞机由数十万个零部件组成,涉及许多企业的各种工序,只要存在一处隐患,就可能危及数百名乘客的生命安全,为了保证可靠性和提高经济效益,需要做大量的协调和管理工作。60年代参加美国“阿波罗”载人登月工程的有上百个科研机构,二万多家企业。制造的元器件多达几百万个。研制这样复杂的工程系统所面临的难题是:怎样把比较笼统的初始要求(例如使航天员安全登上月球并返回地面)逐步变为成千上万个工程任务的参加者的具体工作;怎样把这些工作最终组合成一个技术上合理、经济上合算、研制周期短、协调运转方便的实际工程系统。这样复杂的工程系统涉及大规模复杂社会劳动的组织协调和管理,需要有一套严密而科学的组织管理方法,即系统工程的方法。航空航天为系统工程的发展和应用提供了实践机会,它也是应用系统工程的最早和最大的收益者。航空航天开拓的系统工程思想对人类社会的生产活动也产生了重要影响。
航空航天的发展对国民经济的众多部门和社会生活的许多方面都产生了重大影响,改变了世界的面貌。
一、航空的发展大大改变了交通运输的结构。
飞机为人们提供了一种快速、方便、经济、安全、舒适的运输手段,国际航班已经代替了远洋客轮,成为人们洲际往来的主要工具,密切了世界各国的交往。国内航班在一些国家更多地代替了铁路客运,加快了边远地区的开发。大型喷气式客机和通信卫星被认为是信息社会的两个重要支柱。在工业方面,飞机还广泛用于空中摄影、大地测绘、地质勘探和资源调查;在农业方面,飞机用于播种施肥、除草灭虫、森林防火以及环境保护。这一切对传统生产方式的变革产生了深远的影响。
二、航天技术与其他科学技术相结合开创了许多新的技术途径,它们直接服务于国民经济的众多部门,产生了巨大的经济和社会效益。
卫星通信具有通信距离远、容量大、质量好、可靠性高、灵活机动等优点,已成为现代通信的重要手段。80年代初期,国际卫星通信网已承担三分之二的洲际电信业务和几乎全部洲际电视传输业务。卫星广播可以对广大地区的公众直接进行电视广播,使电视广播技术发生根本性的变革。卫星通信能够把分散的电子计算机设备连成全国或国际的信息网络,大大发挥计算机系统的效用。卫星通信和卫星广播对幅员辽阔、经济比较落后的国家是最经济、最有效的通信和广播手段。卫星导航引起了导航技术的重大变化,实现了全天候、全球、高精度导航定位,应用于舰船导航、海洋调查、海上石油钻探、 大地测绘、 搜索营救等方面。气象卫星提供的云图和其他气象观测资料对于提高气象预报的精度,特别是对台风等灾害性天气预报有很重要的作用,给国民经济许多部门带来很大好处。地球资源卫星是普查地球资源的最迅速、最有效、最经济的工具,可应用于调查地下矿藏、海洋资源、水利资源,协助管理农、林、牧、渔业,监视自然灾害和环境污染等方面。一颗地球资源卫星每年获得的收益约为卫星研制和发射费用的十几倍。
航空技术和航天技术不仅给国民经济各部门带来直接经济效益,而且通过新技术、新产品、新材料、新工艺以及新的管理方法向国民经济各部门推广和转移,带来了十分可观的间接经济效益。
三、航空航天为科学研究的发展作出了重要贡献。
在很长时间内,人类对自然界的认识全部来自在地球表面进行的生产活动和科学研究。航空技术为人类提供了从空中观察自然界的条件。气球是最早进行对地观测、大气探测的空中运载工具。飞机可以在上万米的高空对地球进行大面积观测。航天揭开了从太空观测、研究地球和整个宇宙的新时代。人造地球卫星刚一上天就发现了地球辐射带。接着,各种科学卫星和空间探测器发现了地球磁层、 地冕、 太阳风,基本上了解了它们的结构及其相互影响,测量了太阳系大多数行星的大气参数、表面结构和化学成分;在宇宙中发现了大量的X射线,γ射线和红外天体,发现了极高能量的粒子以及可能是“黑洞”的天体。载人航天实现了人在太空的天文观测,并且送人登上了月球,进行实地考察。通过航天活动获得的有关地球空间、行星际空间、太阳系和遥远宇宙天体的极其丰富的信息,大大更新了人类对于地球空间、太阳系和整个宇宙的认识,推动了天文学、空间物理学、高能物理学、生物学的发展,形成了一些新的学科分支。装有各种遥感器的航天器已经成为观测和监视地球物理环境的有效工具。卫星气象观测、卫星海洋观测、卫星资源勘测等新技术推动了气象学、海洋学、水文学、地质学、地理学、测绘学的发展,产生了卫星气象学、卫星海洋学、卫星测绘学等一系列新的学科分支。载人航天器为人类创造了一个具有众多特殊环境条件(极高真空、微重力、超低温、强太阳辐射)的天然实验室,可借以开展物理、化学、生物、医学、新材料、新工艺等综合研究工作。例如,在微重力条件下,可以研制和生产高纯度大单晶、超纯度金属和超导合金以及特种生物药品等。
四、航空技术和航天技术用于军事使军事装备和军事技术发生了根本的变化。
飞机用于战争,使战争开始从平面向立体转化。飞机在战争中可以执行拦击、侦察、轰炸、攻击、运输和救护等任务,用飞机和直升机执行空投和空降已成为机动作战的主要途径。各种电子干扰飞机实行电子干扰和反干扰,是现代进攻和防御作战中不可缺少的手段。各种喷气式军用飞机、火箭和导弹成为保障国家安全的重要武器。战略轰炸机、洲际导弹和核潜艇等战略武器构成核威慑力量。卫星侦察具有侦察面积大、速度快、可定期或连续监视一个地区,不受国界和地理条件限制等优点,已成为现代作战指挥系统和战略武器系统的重要组成部分。军用通信卫星、军用导航卫星、军用测地卫星、军用气象卫星等都有重要军事意义。由侦察卫星、军用通信卫星、军用导航卫星以及空中预警和指挥飞机构成的侦察、通信、导航、预警和指挥系统,是国家现代防务系统的“神经中枢”。
20世纪以来,航空航天工业是发展最快的新兴工业。全世界从事航空航天工业的科技人员和工人,总数达几千万。在一些发达国家中,航空航天工业已经成为国民经济中重要的产业部门。航空航天工业是典型的知识和技术密集型的工业。航空航天工业的发达程度,已经成为衡量一个国家科学技术、国防建设和国民经济现代化水平的重要标志之一。