這個係統又稱衛星導航係統,意思是測時測距導航定位係統。
1957年,美國科學家研製的第一代衛星導航係統是世界上第一個實用的衛星導航係統,1964年正式為美國海軍服務,1967年對民用開放。
1973年,美國開始研製GPS全球定位係統;1973-1978年對方案進行論證;1979-1985年進行了大量的工程研製和係統試驗工作;1986-1990年,又對係統性能進行全麵改善,全麵組網並投入最初的使用;到1991年,這個係統終於全麵正式投入使用。
GPS係統中的24顆衛星分布於6個軌道傾角為55度的軌道麵上,兩個軌道麵之間在經度上相隔60度,每個軌道上放置4顆衛星,每個軌道間隔互為90度,另外還有3顆備用衛星也在軌道上運行。
每隔一個軌道麵上放一顆備用衛星。
衛星在高度約為20138千米的近圓形軌道上運行,周期約為12小時。
每顆衛星繞地球運行兩圈時,恰好是地球自轉一周。
這樣每顆衛星每一個恒星日有1~2次通過同一地點的上空,使每一顆衛星每天至少能通過一個地麵控製上空。
因此地麵控製可全部設在一個國家內。
衛星上裝備有原子鍾、導航電文存貯器、偽碼發生器、接收機、發射機等。
衛星的基本功能介紹如下:第一,接收機存貯地麵站發來的信息。
衛星上的接收機接收地麵站發來的導航信息,包括衛星星曆、衛星曆書、衛星時鍾校正參數等,衛星上的存貯器存貯這些信息;衛星接收機還接收地麵站發來的控製指令。
第二,衛星的微處理器做少量的數據處理工作。
第三,原子鍾保持精確的時間。
第四,衛星上的發動機及噴管組成的推動係統由地麵站遙控,使衛星軌道保持在設定位置並控製衛星保持穩定的姿態。
第五,向用戶發送導航電文,為提高抗幹擾和保密性能,衛星采用偽碼擴頻調製方式發送信號。
人們對這個係統的評價很高。
GPS係統能在全球範圍內提供高精度的位置、速度和時間信息,無論是在軍事上、民用上,還是在陸、海、空的應用上都非常廣泛。
在現代航海中,GPS係統也有很廣泛的用場,它可以應用於導航定位、建立浮標、水文測量、鋪設海底管道、布雷、掃雷、引導艦載飛機、提高導彈發射精度等許多方麵。
有了GPS係統,就好像在地球上空有了一個俯瞰四方的好向導。
怎樣才能降低超音速飛機表麵的溫度呢?飛機作超音速飛行時,前方的空氣被壓縮,使飛機外殼和空氣發生高速摩擦,產生了巨大的熱量,飛機表麵的溫度可高達300℃。
高溫的後果是嚴重的。
受熱後的金屬材料的負荷能力下降,無法承受飛行負擔,甚至還會發生變形。
用不同金屬製成的零件受熱後膨脹情況不同,相互間連接就容易出現問題,嚴重時這種問題會造成飛機解體。
同時,機艙內溫度升高,駕駛員被高溫烤得無法正常工作。
高溫還會軟化飛機上的塑料、有機玻璃等器件,使它們失去原有的性能;燃料和潤滑油在高溫下也會揮發。
這種現象被稱作超音速飛行時的“熱障”,“熱障”是提高飛機速度的“攔路虎”。
那麼,怎樣才能降低超音速飛機表麵的溫度呢?隨著新材料技術的不斷發展,各種各樣的新材料被應用到航空領域,逐漸克服了“熱障”。
首先,將飛機表麵做得非常光滑,一方麵可以減少摩擦,減少生熱;另一方麵光滑的表麵也可以輻射掉一部分熱量。
其次,可以利用物理方法對飛機進行冷卻,想辦法將熱量帶走,如在飛機內表麵夾層中安裝冷卻套,套內裝有冷卻液體,把熱量帶走。
當然,也可以在飛機的表麵塗上一層有機塗料,從飛機表麵帶走大量熱量。
第三種方法比較複雜,稱為燒蝕式防熱。
將一種新式高分子材料敷於飛機表麵,這種材料遇到高溫後,就可以吸收熱量,變成一種具有良好隔熱性能的疏鬆層。
它的外表麵雖然是300~400℃的高溫,但在相隔5毫米的另一麵,溫度卻可以保持在100℃以內,這種方法可以徹底地克服“熱障”。
有了先進的超音速飛機,又克服了“熱障”這個“攔路虎”,飛機的飛行速度迅速提高,飛行紀錄不斷被突破。
1956年9月,X-2火箭飛機時速達到了3450千米;1967年9月,X-15型火箭飛機的時速竟達到了7200千米。
一般戰鬥機的速度都超過音速3倍,大型客機大都可以以2倍音速飛行。
能不能以太陽能作為飛機的動力呢?太陽能是一種最潔淨的、取之不盡的能源,能不能以太陽能作為飛機的動力呢?這裏我們要講一講法國人麥克格裏迪的事跡。