导航系统是如何发展的？
无线电导航系统是一种利用无线电技术对运动中的飞机、船舶等交通工具进行导航和定位的系统。
20世纪20年代以来，无线电导航的发展大体上经历了以下三个阶段：第一阶段是20～40年代，无线电测向系统取代了地面导航台上的无线电测向站和直接提供方位信息的旋转式无线电指向标导航，在此期间得到发展的主要是中程定位系统(中程指556～1111千米，短程指92.6～185.2千米，远程指2780千米左右)；第二阶段是40～60年代，在此期间无线电导航技术得到迅速发展，定位精度提高，尤其是双曲线导航系统和中远程测向系统，使导航系统有效距离大大增加，雷达也开始作为一种导航手段；第三阶段是60～80年代，定位精度进一步提高的全球性导航系统迅速发展，其中较成功的有50年代后期开始研究、1964年正式投入使用的“子午仪”导航系统及70年代开始研究的“导航星”全球定位系统(GPS)等，“子午仪”导航系统和“导航星”全球定位系统都是卫星导航系统。
从古至今，导航系统主要经历了天文导航、指南针导航、无线电导航、雷达导航、卫星导航等发展过程，实现了由“近视眼”到“千里眼”的飞跃。
我们都知道，夜空中的北极星基本恒定在北方的方位，而北斗星一直在北极星附近，指示着北极星的方位，夜间可用它来判知东西南北。
这样，我们的祖先发明了借助日月星辰判断海上航行方向的“牵星过洋术”。在航海中，人们使用一种测角仪，测量从水天线到星星的仰角，将测量的结果和早已测定好的“过洋牵星图”比较，就可以知道船只在海中的大略位置了。
指南针应用于航海是世界航海史上的一项划时代的创举。如果没有指南针，就不会有近代航海事业的大发展，就不会有地理大发现，就不会有各国间大规模的经济贸易和文化交流。但天文导航和指南针是有局限的，它们虽使人们摆脱了海岸，但在雾天、阴天和复杂的海区仍可能出现误差而造成人间悲剧。
直到20世纪，无线电导航、雷达导航和卫星导航诞生，人类才真正做到了“海阔任船行，天高任机飞”。
我们对于无线电导航并不陌生，它是通过接收沿岸放置的导航台中较近的两户导航台同时发来的无线电信号，根据这两个导航台发出信号到达舰艇的时间差计算出这两个导航台与船只之间距离差，从而测出船位。这是无线电导航的基本原理。后来，人们又将测时差改为测信号电磁波的相位差，提高了导航精确度和导航距离。
雷达导航是依靠雷达荧光屏上目标显示的变化情况来引导航行的。雷达由天线、发射机、接收机、显示器、电源所组成，也是用无线电来测定目标方位和距离的。
当雷达的发射机发射出的电波遇到障碍后，就被反射回来，接收机接收到信号后，便在显示器的荧光屏上显示出来。然后，通过一系列复杂的计算便可测出目标的方位和距离。
目前，卫星导航已经广泛应用，它的导航精度能够精确到几米，有了卫星导航，海上航行已经完全能做到自由自在了。
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我们对于无线电导航并不陌生，它是通过接收沿岸放置的导航台中较近的两户导航台同时发来的无线电信号，根据这两个导航台发出信号到达舰艇的时间差计算出这两个导航台与船只之间距离差，从而测出船位。这是无线电导航的基本原理。后来，人们又将测时差改为测信号电磁波的相位差，提高了导航精确度和导航距离。
雷达导航是依靠雷达荧光屏上目标显示的变化情况来引导航行的。雷达由天线、发射机、接收机、显示器、电源所组成，也是用无线电来测定目标方位和距离的。
当雷达的发射机发射出的电波遇到障碍后，就被反射回来，接收机接收到信号后，便在显示器的荧光屏上显示出来。然后，通过一系列复杂的计算便可测出目标的方位和距离。
目前，卫星导航已经广泛应用，它的导航精度能够精确到几米，有了卫星导航，海上航行已经完全能做到自由自在了。
冲破“音障”
有了喷气式发动机，飞机好像做了一次“美容手术”，机身变得瘦小了，流线型的机身更加漂亮，更有利于飞行。飞机的飞行速度成倍地提高。
新的问题随之出现，当飞机飞行速度接近音速，即时速很快达到1224千米时，一种怪现象发生了：整架飞机开始振颤，操纵机构失灵，接着飞机像撞到一堵坚硬的水泥墙上一样，突然爆炸，机毁人亡。许多架试验飞机就这样莫名其妙地失事了。但有一次美国空军上尉哈利逊在飞机爆炸之前的一瞬间，跳伞成功，得以生还。
他回忆说：“简直像在梦中，‘砰’的一声，飞机就被一把大锤打得粉碎……”
后来科学家们研究发现，飞机的飞行速度是不能超过音速的。如果超过音速，飞机前面被压缩的空气就像一堵水泥墙，飞机无法将它劈开，而被这堵“墙”撞得粉碎。这种现象被称为“音障”。
音障成了提高飞机速度的一大难题。科学家们为了对付音障想出了许多方法，做了许多次试飞，最后才发现要克服音障就必须提高发动机功率，增加各部件强度，使飞机表面尽可能变得光滑，改进飞机的外形，采用后掠式三角翼，前端做成针状。
根据这些理论将飞机各方面进行了改进，并做了多次实验，最后终于实验成功了第一架突破音障的实验飞机X-1。这架飞机体积很小，身长只有945米，却装有4台喷气发动机。整个机身呈光滑的流线型，像一个海豚，前端呈针状。
1947年10月17日，这架飞机开始试飞。实验开始时，先将X-1装于一架巨型轰炸机下方，让巨型轰炸机将其带到一定高度和速度后，将其投出，同时X-1立刻开启自己的4台喷气式发动机，独立飞行，速度不断增大，这时仪表已显示出1125千米／小时的速度，紧握操纵杆的试飞员非常紧张，这架飞机能不能冲破音障？
试飞员又慢慢地提起操纵杆，使飞机的速度慢慢地提高，仪表显示飞机的速度继续提高，达到音速了！飞机运行平稳，并未出现异常情况。飞机速度又缓慢超过音速，成功了！X-1试验机胜利返航，人们欢呼拥抱，音速是可以超越的！音障被克服了。
克服“热障”
飞机作超音速飞行时，前方的空气被压缩，使飞机外壳和空气发生高速摩擦，产生了巨大的热量，飞机表面的温度可高达300℃。
高温的后果是严重的。受热后的金属材料的负荷能力下降，无法承受飞行负担，甚至还会发生变形。用不同金属制成的零件受热后膨胀情况不同，相互间连接就容易出现问题，严重时这种问题会造成飞机解体。同时，机舱内温度升高，驾驶员被高温烤得无法正常工作。高温还会软化飞机上的塑料、有机玻璃等器件，使它们失去原有的性能；燃料和润滑油在高温下也会挥发。
这种现象被称作超音速飞行时的“热障”，“热障”是提高飞机速度的“拦路虎”。那么，怎样才能降低超音速飞机表面的温度呢？
随着新材料技术的不断发展，各种各样的新材料被应用到航空领域，逐渐克服了“热障”。首先，将飞机表面做得非常光滑，一方面可以减少摩擦，减少生热；另一方面光滑的表面也可以辐射掉一部分热量。
其次，可以利用物理方法对飞机进行冷却，想办法将热量带走，如在飞机内表面夹层中安装冷却套，套内装有冷却液体循环，把热量带走。当然，也可以在飞机的表面涂上一层有机涂料，从飞机表面带走大量热量。
第三种方法比较复杂，称为烧蚀式防热。将一种新式高分子材料敷于飞机表面，这种材料遇到高温后，就可以吸收热量，变成一种具有良好隔热性能的疏松层。它的外表面虽然是300~400℃的高温，但在相隔5毫米的另一面，温度却可以保持在100℃以内，这种方法可以彻底地克服“热障”。
有了先进的超音速飞机，又克服了“热障”这个“拦路虎”，飞机的飞行速度迅速提高，飞行纪录不断被突破。1956年9月，X-2火箭飞机时速达到了3450千米；1967年9月，X-15型火箭飞机的时速竟达到了7200千米。现在，一般战斗机的速度都超过音速3倍，大型客机大都可以以2倍音速飞行。
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