近空间飞行器研究发展现状及关键技术问题

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飞行器控制技术的现状和趋势

飞行器控制技术的现状和趋势随着科技的不断进步，飞行器控制技术在民航产业中扮演着举足轻重的角色。

无论是商用飞行器还是军用飞行器，飞行器的安全、舒适度和效率都与控制技术直接相关。

因此，人们对飞行器控制技术的发展一直都非常关注。

本文将从飞行器控制技术的现状和趋势两个方面进行探讨，希望能对读者有所启发。

一、飞行器控制技术的现状1.自动飞行控制系统随着科技的不断发展，自动飞行控制系统已经普遍应用于商用飞机上。

这些系统可以利用先进的硬件、软件和传感器技术来控制航向、速度、高度和姿态等。

自动飞行控制系统大大提高了飞行员的工作效率和飞行安全性。

2.航向控制系统航向控制系统是商用飞机上最常用的控制系统之一，它可以帮助飞机控制正确的方向。

该系统主要使用惯性导航技术和卫星导航系统来测量航向角度，从而支持自适应航线跟踪，提高飞机的航线稳定性和精度。

3.自主飞行控制系统自主飞行控制系统是一种新兴技术，具有更高的自主性和灵活性。

该系统可以完全独立于人类操纵，在飞行器上安装一系列的摄像头、雷达和其他传感器等设备，实现自主飞行、精准导航和障碍物避免等功能。

将来，这种技术将在无人机等领域得到广泛应用。

二、飞行器控制技术的趋势1.智能飞行控制系统随着人工智能技术的日益成熟，智能飞行控制系统将成为一个新的方向。

这种系统利用机器学习算法，能够对复杂的机载系统、环境和飞行员的反应进行高效分析和决策。

例如，系统可以利用数据处理算法和故障预测技术对飞行器的各个参数进行实时分析，从而预测并解决可能出现的问题。

2.飞行器通信技术飞行器通信技术也将是未来航空产业的一个重要方向。

传统的通信方式主要依靠地面上的无线电和卫星数据传输系统。

但在未来，将会有更多的基于飞行器的通信技术出现，如飞机到地面、飞机到飞机、飞机到无人机等通信。

这将大大提高飞机在空中的安全性和效率。

3.高度自由度飞行控制技术高度自由度飞行控制技术将是未来飞行器控制技术的另一个突破口。

发展近空间飞行器系统的关键技术

部分电离层区域。所谓近空间飞行器，是指能就够飞行在近空间执行特定任务的一种飞行器。从航空航天范畴来讲，空间区域的归属目近前尚无定论，它对于情报收集、但侦察监视、信通保障以及对空对地作战等，很有发展前景。长却
２００４年１２月，空军正式确定近空间飞行美器发展计划，明确了１并Ｏ个应用方向，主要包括在全球定位系统（Ｓ的协助下实施跟踪、ＧＰ）侦察
近空间飞行器十分热衷，如美国空军研究实验正室主任ＳｅｈｎＭａｔｉｋ所称ｌ，现在美国国ｔｐｅｒｉｃｎ＿ “ 】］防部对开发近空间飞行器抱有极大兴趣，近空间成了最流行的时髦词，军方和工业界都想在这一
领域一试高低 ” 。近空间飞行器与其他飞行器相比，有２大具
独特的优势：目前世界上绝大多数的作战飞］① 机和地空导弹都无法达到这一高度，而且，太空外武器还没有进入实战阶段。因此，空间便成了近相对独立的“ 真空 ” ，而给近空间飞行器提供层从了相对安全的工作环境 ② 相对于一些特定区域的使用，近空间飞行器能够比卫星提供更多、更精彩的信息，而且，应用成本要比卫星便宜得多。
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｄｕｏｈｅｒｕｇｏｐｗｅｆｌｅｉｅｎｓｎｄｍｐｓｏｄａｅｔｃｎｏｏｅｅｔｔｄａｈｔｆｏｒｕｒｑｕｒｍｅｔａｉｕｌｅｆａｖｎｃｄｅｈｌｇｉｓ，ｎｅｒｓｃｓｂｃｍｅａｎｗｅｅｒｈｈｓｏｎｔｉｌｆａｒｎａｉｓａｄａｔｏａｕｉｓＢａｅｎａｐａｅｈａｅｏｅｒｓａｃｏｔｐｔｉｈｅｆｅｄｏｅｏｕｔｃｎｓｒｎｔｃ．ｓｄｏｔｎａｙｉｆｎａｐａｅａｒｒｆｙｔｍｓｉｅｎｇ，ａｄｉｏｎｔｏｉｗｙｔｍｓｅｎｅｒｎｇ，ｉｈｅａｌｓｓｏｅｒｓｃｅｏｃａｔｓｓｅｎｂｉｎｎｐｉｆｖｅｏｆｓｓｅｎｇｉｅｉｎ— ｔｒｅａｅｅｅｈｌｇｉｓｏｖｅｏｐｎａｐａｅａｒｃａｔｓｓｅｒｔｄｅ．ｅｒｌｔｄｋｙｔｃｎｏｏｅｆｄｅｌｉｇｎｅｒｓｃｅｏｒｆｙｔｍｓａｅｓｕｉｄ

飞行器技术的发展现状与未来趋势

飞行器技术的发展现状与未来趋势现代飞行器技术的发展已经取得了巨大的成就，从最早的热气球到今天的喷气式飞机和无人机，飞行器已成为人类出行、军事侦察和科学研究的重要工具。

本文将就飞行器技术的发展现状以及未来的趋势进行探讨。

一、飞行器技术的发展现状目前，飞行器技术正在朝着更高效、更环保和更安全的方向发展。

首先，飞行器的动力系统正在经历改革。

传统的涡喷发动机将逐渐被新一代的混合动力系统所取代。

新兴的电动飞行器和燃料电池飞行器具有零排放和低噪音的特点，对环境的影响更小。

同时，随着太阳能、氢能及其他可再生能源技术的突破和应用，飞机的动力系统将变得更加先进和环保。

其次，飞行器的构造和材料正在不断创新。

轻量化设计是当前飞行器研发的重要趋势。

新型复合材料、高强度钛合金和蜂窝结构材料等的应用，使得飞机在重量上得到了大幅减轻，进而降低了燃油消耗和碳排放。

此外，3D打印技术的应用，使得传统制造过程中的材料浪费得到了极大改善，并且可以实现更加精确的设计。

再次，飞行器导航和通信技术的进步为飞行安全提供了更好的保障。

全球卫星导航系统的发展使得飞机的定位和航线规划更加精准，大幅减少了事故风险。

通信技术的进步也使得飞机与地面的信息交流更加流畅，确保了飞机飞行的时效性和安全性。

二、飞行器技术的未来趋势未来的飞行器技术将更加注重智能化和无人化的发展。

首先，无人机技术将得到快速发展。

随着人工智能和自主导航技术的突破，无人机已经成为军事侦察、物流运输和科学探测等领域的重要工具。

未来，无人机将进一步融入日常生活，例如在城市交通、快递配送和农业灌溉等方面发挥更大的作用。

同时，无人机的设计和制造也将更加精细化，进一步提高安全性和可靠性。

其次，电动飞行器将成为一种趋势。

随着电池技术和电动机技术的快速发展，电动飞行器的续航能力和载重能力将得到大幅提升。

未来，人们可以想象到城市间的电动飞行汽车、个人空中交通工具的出现。

这将彻底改变人们的出行方式，减少交通拥堵和空气污染。

2024年临近空间飞行器市场调研报告

2024年临近空间飞行器市场调研报告一、背景介绍在临近空间探索的日益重要性下，临近空间飞行器市场的发展迅速提升。

本调研报告旨在分析临近空间飞行器市场的现状、发展趋势及可能的机遇和挑战。

二、市场概况1.市场规模：根据数据统计，临近空间飞行器市场规模近年来持续增长，预计2025年将达到X亿美元。

2.市场份额：目前，北美地区在临近空间飞行器市场中占据主导地位，其次是欧洲和亚洲地区。

3.市场竞争：临近空间飞行器市场存在较高的竞争，主要的竞争参与者包括SpaceX、Blue Origin、Virgin Galactic等公司。

三、市场驱动因素1.商业化需求：商业卫星、太空观测等商业需求的增加推动了临近空间飞行器市场的发展。

2.技术进步：临近空间飞行器相关技术的不断进步，如再入技术、轨道调整技术等，促进了市场的发展。

3.政府支持：各国政府对临近空间飞行器产业的政策支持和投资营造了良好的发展环境。

四、市场发展趋势1.商业化和私人太空旅游将成为临近空间飞行器市场的重要发展方向。

2.模块化和可重复使用的飞行器设计将成为未来发展的主要趋势。

3.高分辨率观测和通信卫星需求的增加将推动市场进一步扩大。

五、市场挑战1.安全问题：临近空间飞行器在返回过程中存在风险，航天公司需要解决再入风险等安全问题。

2.资金和技术：发展临近空间飞行器需要大量的资金和先进的技术支持，这对于一些小型企业来说是一个挑战。

六、市场前景与建议1.市场前景：临近空间飞行器市场有巨大的发展潜力，特别是商业化和私人太空旅游领域。

2.建议：–加强技术创新，提升临近空间飞行器的安全性和可靠性。

–拓展国际市场，积极开拓新兴市场的机会。

–加强与政府合作，争取政策和财政支持。

七、结论临近空间飞行器市场在商业化和私人太空旅游的推动下迎来了发展机遇，但也面临一些挑战。

随着技术的进步和市场的不断扩大，临近空间飞行器市场有望持续增长，并成为世界航天产业的重要组成部分。

临近空间飞行器发展现状及对测控通信需求分析

探索临近空间平台的军事应用潜力。其中，美国
在临近空间飞行器的技术领域处于领先地位，俄罗斯、英国、以色列等国家在此领域也取得了初步研究成果。
临近空间飞行器主要包括低动态临近空间飞
十分明显的技术优势、成本优势和性能优势。
近年来，世界主要军事强国从各自的战略利
机等。高动态临近空间飞行器主要采用高超声速
第３期２０１３年９月
电
光系
统
Ｎｏ．３Ｓｅｐ．２０１３
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＥｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ
临近空间飞行器发展现状及对测控通信需求分析
近年来，各主要军事强国纷纷制定临近空间
飞行器发展规划，加强理论研究和技术研发，积极
区。大致包括大气平流层区域、中间大气层区域和部分电离层区域。该空域的空气非常稀薄，多
数固定翼飞机都不能在其中飞行，而卫星由于受
ＷＵＳｈａｎｇ．ｈｕｉｆＴｈｅ２７胁ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｄｏｎ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００４７，ｈｉＣｎａ）

飞行器制造行业发展现状与未来趋势

飞行器制造行业发展现状与未来趋势1. 引言飞行器制造行业作为现代航空技术的重要组成部分，在经历多年的发展后，已经成为国家经济的重要支柱产业之一。

本文将探讨飞行器制造行业的发展现状以及未来的发展趋势。

2. 发展现状2.1 国内飞行器制造行业的发展近年来，中国在飞行器制造领域取得了显著的成就。

中国的民用飞机制造能力不断提高，已经实现了从飞机零部件制造到整机制造的转变。

例如，中国自主研发的C919大型客机成功完成了首飞，标志着中国进入了大型客机制造行业。

此外，中国的军用飞机制造也取得了突破性进展，如歼-20等战斗机的研制成功。

2.2 全球飞行器制造行业的发展全球范围内，飞行器制造行业也呈现出快速发展的趋势。

美国、欧洲和俄罗斯等国家是世界上主要的制造飞机的国家，它们在技术和市场上占据着重要地位。

此外，亚洲地区的一些国家也在飞行器制造领域不断发展，如日本、韩国和印度等国。

3. 未来趋势3.1 新材料应用的推动未来飞行器制造行业将更加注重新材料的应用。

新材料具有重量轻、强度高、耐高温等特点，可以提高飞行器的性能和效能。

特种合金、碳纤维复合材料等新材料将在飞行器制造领域得到更广泛的应用。

3.2 智能制造的发展智能制造是未来飞行器制造的重要方向。

通过引入先进的自动化设备、机器人技术和人工智能等技术，可以实现飞行器制造流程的自动化和智能化。

这将提高生产效率、降低生产成本，并提高飞行器的质量和可靠性。

3.3 绿色制造的追求未来飞行器制造行业将更加关注环境保护和可持续发展。

绿色制造将成为一种趋势，通过减少废弃物排放、节约能源等措施，实现环境友好型的飞行器制造。

同时，发展清洁能源技术也将是未来的一个重要方向。

3.4 无人机的快速发展无人机作为飞行器制造行业的一个新兴领域，将会快速发展。

无人机具有应用广泛、成本低、飞行灵活等优势，可以用于航拍、物流、农业等方面。

未来，无人机制造技术的发展将会推动整个飞行器制造行业的创新和变革。

飞行器技术的发展现状与应用

飞行器技术的发展现状与应用随着科技的不断进步，飞行器技术也在不断升级。

从最早的热气球，到现在的各种高科技飞机、无人机，飞行器已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。

首先看一下飞行器技术的发展现状。

现在，飞行器技术的发展方向主要有三个：一是更高的飞行速度和高空飞行技术；二是更加节能和环保的飞行器技术；三是智能化和自主飞行技术。

就高速飞行技术而言，目前人们已经成功研制出了超音速飞行器，这种飞机可以飞行到5倍音速以上，在很短的时间内飞跃大洋。

而高空飞行技术的发展则主要针对航空航天领域，例如航天飞机、载人飞行器等等。

在环保和节能方面，飞行器技术的发展也取得了很大的进展。

比如，现在的飞机发动机可以大大降低燃油消耗，减少碳排放量；同时，建立起来的飞机回收系统，减少了对环境的污染。

目前，很多航空公司也在研究和实践使用生物燃料来推动飞机的发动机。

智能化和自主飞行技术也是未来飞行器发展的重点方向之一。

随着无人机的技术不断成熟，人们已经成功研制出了一系列具有自主飞行、智能识别障碍物的无人机，用于各种场合的监控、勘测、探测等任务。

接下来，我们来看一看飞行器技术的应用。

飞行器技术的应用实在是太广泛了，几乎涉及到了人类社会的各个领域。

其中，民用领域和军事领域是主要的两个应用方向。

在民用领域，飞机是人们出行的必需品，现在飞机的升降速度和航程都大大提高了，能够将人们带到世界的任何角落。

同时，现在也有很多飞机可以进行货物运输，这种运输方式速度快、安全可靠，适合运输珍贵物品、急需物资等。

在军事领域，飞机的作用更加明显。

军用飞机可以起到侦察、监测、攻击等多种作用，尤其是对于海上陆地的侦察监测，以及战争中的战斗机作战，飞机都起到了至关重要的作用。

同时，无人机也成为了现代战争中重要的“玩具”，用于侦察和攻击。

综上所述，飞行器技术的发展是不以人类意志为转移的历史潮流。

飞行器技术的应用涉及到了各个领域，为人们带来了实实在在的利益和便利。

未来，随着科技的不断进步，飞行器技术也必将迎来新的发展时代，为人们的生活带来更多惊喜。

空天科技发展趋势及关键技术创新研究

空天科技发展趋势及关键技术创新研究随着科技的不断发展和人们对未来的无限想象，空天科技领域也在不断拓展和创新。

近年来，全球各国都在加大空天科技研究的力度，力争在空天领域取得更大的成果。

本文将探讨空天科技发展趋势及关键技术创新研究。

一、航天器技术创新目前，航天器技术一直是空天领域的重点研究方向之一。

随着我国航天事业的快速发展，我国的航天器技术在全球范围内也越来越受到关注。

航天器技术的创新不仅体现在飞行器的设计和制造，还包括研究如何让飞行器更加环保、节能和具有高度的自主性。

在设计和制造方面，航天器需要具有更高的可靠性和安全性。

为了降低航天飞行器的燃料消耗和降低对环境的影响，科学家们正在研究采用新材料和新技术，如太阳帆、电磁驱动等。

另外，在航天器的设计和制造中还需要更好的可重用性，这对降低整个航天事业的成本非常有益。

二、卫星技术创新在卫星技术方面，未来的发展趋势包括更高效的卫星通信和导航系统。

卫星技术的创新不仅可以带来更方便的通讯服务，还可以大幅减少飞行器和导航系统的误差，提高全球范围内的导航精度和位置定位。

我国的北斗导航系统已经在全球范围内得到了广泛应用，但依然面临着对性能和应用范围的要求。

例如，北斗希望未来的导航系统可以在更高的精度和更复杂的条件下实现更广泛的应用。

未来，卫星技术的创新方向还包括改进卫星导航系统、卫星数据传输技术、轨道控制和星载遥感技术，以支持更多的卫星应用场景。

三、空中交通管理技术创新随着航空运输业的不断发展，空中交通管理的问题也越来越突出。

为了安全地处理航班和避免交通拥堵，必须加强对航空运输的信息管理和监管。

空中交通管理技术创新方向包括实现更高效的空中安全控制、提高飞机的自动化能力、高精度的机场交通管制和应急响应能力等。

未来，空中交通管理技术的创新方向还包括利用人工智能、大数据和云计算等新技术来强化数据处理和信息分析能力，以实现更高效、更稳定的空中交通管理。

四、超音速交通技术创新超音速交通技术创新是未来空天技术领域中的一个重要方向。

飞行器控制技术的现状与发展

飞行器控制技术的现状与发展随着现代化的发展，飞行器已经成为现代人出行甚至军事作战中不可或缺的重要工具。

而飞行器的控制技术更是至关重要，直接影响到飞行器的安全性和性能。

本文将会从现状与未来两个方面进行讨论，介绍飞行器的控制技术发展历程，以及现在所面临的挑战和未来的发展方向。

一、飞行器控制技术发展历程飞行器的控制技术从20世纪初开始进入人们的视野。

在开始时期，人们使用机械控制技术来控制飞行器，这种技术有很大的局限性，难以应对复杂的飞行任务。

随着微电子技术的快速发展，电子控制技术逐渐成为主流技术，像PID控制、自适应控制和模糊控制等技术被广泛应用，大大提高了飞行器的控制性能和安全性。

近年来，人工智能和自主控制技术的发展，使得飞行器的控制技术更加智能化和自主化。

例如无人机技术的发展，已经实现了飞行器的自主起降、智能飞行和自主任务完成等能力，为航空领域带来了全新的突破。

总的来说，飞行器的控制技术发展经历了机械控制、电子控制和智能控制三个阶段。

当前，人工智能和自主控制技术是飞行器控制技术的最新发展方向。

二、飞行器控制技术的现状目前，飞行器控制技术的瓶颈主要有以下几个方面：1. 传感器的精度和可靠性问题。

传感器是飞行器控制技术的重要组成部分，但目前传感器存在精度较低、易受干扰等问题，这会直接影响到飞行器的控制性能和安全。

2. 信息处理的速度问题。

智能控制技术需要处理大量数据，但目前的处理速度还无法满足要求，这使得实现智能控制成为一大难点。

3. 匹配算法的问题。

目前的控制算法还有待完善，例如在模糊控制中，需要大量的人工经验来构建控制规则，这使得智能控制技术的应用范围受到很大限制。

需要指出的是，新一代飞行器控制技术的发展方向主要是智能化和自主化，这将大大改进传统的飞行器控制技术。

而且在未来的发展中，飞行器的控制技术将会与传感技术、数据处理技术和人工智能技术紧密结合，这将极大提高飞行器的性能和安全性。

三、飞行器控制技术的未来发展未来飞行器控制技术将会实现从传统控制到智能控制、从单一控制到多指标综合控制、从被动控制到主动控制的技术转移。

航空航天技术的发展现状与未来发展趋势

航空航天技术的发展现状与未来发展趋势近年来，随着科技的不断进步和人们对空中交通的要求与日俱增，航空航天技术发展迅速并逐渐成为人类社会前进的重要推动力。

本文将就航空航天技术的发展现状和未来发展趋势进行探讨。

一、航空航天技术的发展现状1. 飞行器制造技术的进步随着制造技术的革新和材料科学的突破，飞行器制造技术不断改进。

由传统的铝合金材料发展到复合材料和先进的3D打印技术应用，这为飞行器在稳定性、燃料效率和舒适性方面都带来了显著的提升。

2. 自动化飞行系统的应用自动化飞行系统是近年来航空领域的重要突破，它极大地增强了飞行安全性和操作效率。

自动驾驶技术不仅应用于商业航班，而且在军事和科研领域也发挥着重要作用。

预计未来还将进一步发展出自主飞行的无人机和载人航天飞行器。

3. 航空航天发动机的创新航天技术的发展除了制造技术的进步外，推动力系统的创新也是关键因素。

燃料经济性、推力和减少对环境的污染是发动机设计的主要考虑因素。

航空领域正在积极研究使用更为环保的燃料，如生物燃料和氢燃料电池等，以减少对大气的污染和气候变化的影响。

二、航空航天技术的未来发展趋势1. 超音速和超超音速客机的发展目前，超音速飞行仅限于军事和科研领域，但随着技术的进步，超音速和超超音速客机将逐渐进入商业领域。

这将使长途飞行时间大幅缩短，提高旅行效率，但同时也需要克服飞行速度带来的挑战，如噪音和空气阻力的问题。

2. 空天交通的发展随着城市化进程的加速和人口的增长，地面交通压力将进一步增加。

因此，空天交通将成为解决未来交通问题的有效手段。

无人机和飞行车辆的商业化应用将逐渐普及，并开辟了其他科技公司和航空航天企业参与的新领域。

3. 太空探索与移民人类对太空探索的热情从未减退，随着技术的进步，太空探索将进入新的发展阶段。

除了继续深入探索太阳系和外星行星外，人类甚至开始考虑在其他天体上建立永久居住点。

目前，一些私人公司已经开始了私人太空旅行和太空移民的计划，这将给人类带来更大的空间和发展机遇。

空天飞行器目前发展现状及未来发展方向

空天飞行器目前发展现状及未来发展方向目前世界上主流的空天飞行器是由美国最早设计研发出来的空天飞机，它是一种低成本、高收益的水平起飞、水平着陆、可完全重复使用的新一代天地往返运输系统。

它是航空技术和航天技术相结合的产物，不仅用于向空间站等天基系统补充人员、物资、燃料、提供在轨服务，并把空间站等内制成的产品运往地球，而且可用作全球性快速运输机。

世界各国都在积极发展空天飞机，20世纪80年代，世界上出现了发展空天飞机的热潮，美国提出了国家空天飞机（NASP）计划，英国提出了“霍托尔”方案，德提出了“桑格尔”空天飞机计划。

此外，俄、法、日、印等国也开展了研究，提出了种种方案和设想。

20世纪90年代以后，空天飞机的预先研究和技术验证工作节奏在加快、强度在加大，相关关键技术也逐步有了重大突破，美、俄等国对空天飞机的研究兴趣再度升温，新型的X－37B也呼之欲出。

一是美系列型号高超音速空天飞行器研制齐头并进。

美军认为，空天飞机可以在2小时内飞抵全球任何地区，使美军继续保持在实时侦察、远程快速部署和精确打击等方面的优势。

因此，在空天飞机研制方面，美更是多路出击。

二是俄在高超音速技术领域仍处于世界领先地位，其国内有多家机构长期致力于高超音速技术基础理论研究，并在亚／超燃冲压发动机、燃料技术、耐高温材料及一体化设计技术等方面取得了重大突破，并且已经进入了空天飞机飞行验证阶段。

当前，由于受财力限制，俄难以像美那样四面出击，只能以高超音速飞机为突破口发展空天飞机。

三是欧洲国家自研与合作相结合寻求发展。

法、英、德等欧洲国家的军事技术实力无法和美相比，比俄也稍逊一筹，因此，自研与合作相结合是其发展空天飞机的主要途径。

法国凭借其较为雄厚的航空工业实力，自20世纪60年代以来一直进行着高超音速技术研究。

近期，法国自发研制了Chamois超燃冲压发动机，并在6马赫的速度下进行了反复试验。

在自研基础上，法国宇航公司与俄合作，力图在发动机技术、燃料冷却结构技术、发动机与机体一体化技术等方面有所突破。

高超声速飞行器发展现状和关键技术问题

高超声速飞行器发展现状和关键技术问题高超声速飞行器是指可以飞行在5倍音速以上的飞行器，具有超过音速5倍速度的飞行能力。

它具有重要的军事战略意义和广阔的应用前景。

在当今世界，高超声速技术已经成为各国军事竞争的焦点之一。

本文将探讨高超声速飞行器的发展现状，并分析相关的关键技术问题。

首先，我们来看一下高超声速飞行器的发展现状。

目前，全球范围内有多个国家在高超声速飞行器领域进行着积极的研究和开发。

其中，美国、俄罗斯和中国是最活跃的国家之一。

美国在高超声速领域具有丰富的研究实力，被认为是全球高超声速飞行器技术的领先者。

美国国防部和美国航空航天局（NASA）在该领域进行了多项研究项目，其中包括X-51飞行器的研发。

X-51是一种无人驾驶的高超声速飞行器原型，它成功地进行了多次飞行试验。

俄罗斯在高超声速技术领域也有很强的实力。

俄罗斯成功研发了“雅歌”高超声速导弹系统，并在2018年进行了试射。

此外，俄罗斯还计划发展一种名为“复兴者”的可重复使用高超声速飞行器，该飞行器预计在2023年前进行首次试飞。

中国也在高超声速领域取得了重要的进展。

中国成功研发了“神舟飞机-2号”和“神舟飞机-3号”两型高超声速飞行器，在实验中取得了显著的成果。

另外，中国还计划发展一种名为“彩虹-5”的超高音速飞行器，该飞行器将具有可重复使用能力。

虽然全球多个国家都在高超声速飞行器领域进行积极研究，然而，这个领域仍然面临着许多关键技术问题。

首先是发动机技术。

高超声速飞行器的发动机需要提供足够的推力和稳定的工作性能。

目前，涉及到高超声速发动机的关键技术难题包括高温环境下的可靠燃烧和动力系统的散热问题。

燃烧过程中产生的高温和高速气流对发动机的耐久性和工作效率提出了很高的要求。

其次是材料技术。

高超声速飞行器需要使用能够承受高温和高速气流冲击的材料。

这些材料需要具备良好的高温稳定性、抗热疲劳和热传导性能。

目前，开发适合高超声速飞行器使用的材料仍然是一个挑战。

临近空间飞行器行业报告：概念及发展特点分析

临近空间飞行器行业报告：概念及发展特点分析
一、临近空间的概念
临近空间是指介于普通航空飞行器最高飞行高度和天基卫星最低轨道高度之间的空域。

天基卫星的最低轨道约为200km，航空飞机的最大飞行高度约为20km，但从应用上讲，由于100km以下为临近空间飞行器的主要活动区域，故在国内通常定义临近空间为离地球表面约20-120km的空域，美军定义为20-100km的空域。

过去所称的近空间、亚轨道、空天过渡区、亚太空、超高空或高高空等区域，都是指临近空间。

二、临近空间飞行器综述
所谓临近空间飞行器，顾名思义是指能够飞行在临近空间执行特定任务的一种飞行器，既能比卫星提供更多更精确的信息（相对于某一特定区域），并节省使用卫星的费用，又能比通常的航空器减少遭地面敌人攻击的机会。

临近空间飞行器能快速飞行在敌方战区上空而不易被敌方防空监视系统发现，从而为作战指挥官提供不间断的监视情报，以增强其对战场情况的了解能力。

部署这种高空飞行器，成本低、时间快，适合现代战争的需求。

三、临近空间飞行器发展优势
民用领域以通信监测领域为例，与卫星相比，临近空间飞行器造价明显低于卫星，载荷能力超过卫星的2倍，延迟时间、衰减更小，且可以多次回收、重复利用。

中投顾问在《2016-2020年中国临近空间飞行器深度调研及投资前景预测报告》中表示，除此之外，临近空间飞行器还具有一下优势：
（一）持续工作时间长。

临近空间高速飞行器测控关键技术分析与总结

临近空间高速飞行器测控关键技术分析与总结近年来，随着航空航天技术的不断进步和人类对太空探索的热情，临近空间高速飞行器的研制和发展成为了一个热门领域。

临近空间高速飞行器是指能够在地球近邻的空间中实现快速、高效、安全探测和运输的飞行器。

其具有飞行速度快、载重能力大、能源效率高等特点，可用于太空站的建设、太空探测、星际旅行等多种用途。

然而，要实现这种高速飞行器的可行性和可靠性，需要解决一系列关键技术问题。

首先，临近空间高速飞行器需要解决的一个关键技术问题就是引擎技术。

由于临近空间的大气稀薄，传统的涡喷引擎的推力效率较低，不能满足高速飞行的需求。

因此，研制高效率的引擎技术是十分关键的。

一种被广泛研究的方案是离子推进器技术，它利用电场加速气体离子产生推力，具有高速度、高节能和高推力的特点，适用于临近空间的飞行。

其次，导航和控制技术也是临近空间高速飞行器的关键技术之一、在地球近邻空间的飞行过程中，飞行器需要能够准确地定位自身的位置，并且能够保持稳定的飞行姿态。

为此，需要发展高精度的导航系统，并配合先进的姿态控制系统，实现对飞行器的精确控制。

此外，还需要考虑飞行器与地球和其他空间物体的交通协调，确保飞行安全。

另外，材料技术也是临近空间高速飞行器的重要技术之一、在高速飞行过程中，飞行器需要能够承受较高的气动力和热负荷，因此需要使用高强度、高温耐受的材料。

此外，材料还需要具有较低的质量，以提高飞行器的运载能力。

因此，研发具有高性能的航空航天材料是十分重要的。

最后，能源技术也是临近空间高速飞行器关键技术之一、高速飞行需要耗费大量的能量。

由于太阳能等传统能源在地球近邻空间的利用效率相对较低，因此需要研发更加高效的能源技术。

一种被广泛研究的方案是核能技术，它能够提供大量高能量密度的能源，为高速飞行提供持续的动力支持。

综上所述，临近空间高速飞行器的研发涉及到引擎技术、导航和控制技术、材料技术和能源技术等多个关键技术。

只有充分突破这些技术难题，才能够实现临近空间高速飞行器的可行性和可靠性。

临近空间高速飞行器测控关键技术分析与总结

临近空间高速飞行器测控关键技术分析与总结临近空间高速飞行器测控关键技术分析与总结随着人类对太空探索的不断深入，临近空间高速飞行器的研发成为了一个热门话题。

临近空间高速飞行器具有快速进出地球大气层，高机动性能和快速应对突发情况的特点，因此对其测控关键技术的研究显得尤为重要。

本文将对临近空间高速飞行器测控关键技术进行分析与总结。

首先，临近空间高速飞行器的导航与控制技术是测控关键技术的核心。

导航系统需要通过精确测量飞行器的位置、速度和姿态信息，并通过计算与参考星座的差异来确定当前的位置。

高速飞行器的姿态控制需要快速而精确的响应能力，对高精度姿态传感器以及快速反馈控制算法的要求较高。

其次，对于临近空间高速飞行器而言，通信与数据处理技术也是不可忽视的。

高速飞行器需要通过与地面控制中心的通信系统进行信息交互，以实时地接收指令并上报状态。

由于高速飞行器在进出大气层时通信链路的中断情况较为频繁，因此需要采用高可靠性的通信系统。

数据处理技术需要对飞行器传感器采集到的大量数据进行实时处理和分析，以提取有用的信息并作出相应的决策。

再者，能源与动力技术是临近空间高速飞行器的关键支撑。

高速飞行器需要具备强大的动力系统以实现快速进出地球大气层的能力。

传统的液体火箭发动机往往存在燃烧效率低、推力调节范围窄等问题，因此需要采用新型的能源与动力技术，如电磁推进系统、离子推进系统等，以提高动力系统的效率和可靠性。

最后，临近空间高速飞行器的结构与材料技术也是测控关键技术的一部分。

高速飞行器的结构需要满足高强度、轻量化和高稳定性的要求，以减小质量并保持结构的稳定性。

对于材料而言，需要选用高强度、耐高温、抗辐射等特殊材料，以满足临近空间高速飞行器的特殊工作环境。

综上所述，临近空间高速飞行器的测控关键技术涉及导航与控制技术、通信与数据处理技术、能源与动力技术以及结构与材料技术等方面。

通过对这些技术的研究与应用，我们可以提高临近空间高速飞行器的安全性、可靠性和运行效率，进一步推动人类太空探索的发展综合来看，临近空间高速飞行器的测控关键技术包括导航与控制技术、通信与数据处理技术、能源与动力技术以及结构与材料技术。

航天科技发展中的关键成果和挑战

航天科技发展中的关键成果和挑战自从人类第一次踏足月球以来，航天科技一直在发展中不断取得成果。

在美国和苏联竞争的时代，月球探测和太空站建设达到了历史最高点。

如今，国际空间站已经成为了一项国际合作的大型科学实验室，而商业航天公司的兴起则标志着私营公司也在探索和创新航天技术。

然而，在这个领域，还有许多挑战和未解决的问题需要我们继续努力。

一、成果1.太空探测太空探测是航天科技的重要领域之一。

随着先进的技术和设备的出现，我们已经探索了太阳系的大部分星球，并发现了大量星系和星球。

2005年，美国“新视野”号探测器飞越了冥王星，成为了第一批观察这颗行星的设备。

除此之外，探测器还利用其搭载的多种仪器探测了冰川、地貌和大气层等信息，进一步加深了我们对冥王星的了解。

此外，金星、土卫六、木星等的探测也代表了当前的航天科技的成熟水平。

相信随着时间的推移和技术的创新，我们将会有更大的进展和更深入的探测。

2.国际空间站国际空间站是人类空间探测史上的一项重大成果，它代表了各国利用集体智慧和资源进行合作的最佳做法之一。

国际空间站是一艘巨型太空实验室，目前已经成为了永久性驻留的人类空间飞行器。

这个太空站的目的是为科学研究提供一个自由的、微重力的环境。

来自不同国家的团队密集地工作在这个太空站上，进行工程、科学和技术研究。

3.商业航天商业航天是令人兴奋的航天技术领域。

像SpaceX这样的太空探索公司已经在推进和改变我们对航天的见解和创新。

2012年，SpaceX成为了首家向国际空间站运送货物的商业汽车。

商业航天公司的出现不仅带来了成本的降低，同时还包含了更创新和更有希望的方法，以推进我们的航天技术和可能性的范围。

二、挑战1.技术难题和高成本太空飞行器的建造以及运用是一项高成本的行业。

尽管航天科技的发展给我们带来了众多的知识和技术进步，但我们仍然有很长的路要走，包括在技术设备上的提升和工艺上的改进等。

此外，为了成功完成实验，许多太空探测船和降落器需要进行长时间的开发和测试。

临近空间飞行器应用前景及发展分析

一
王艳奎
摘
要：章以临近空间飞行器的应用前景及发展趋势为背景，文综合
近来国外的研究发展状况，介绍了临近空间飞行器的优势、军事应用，美国
对临近空间飞行器的理解及发展目标和技术途径，结合临近空间飞行器并的发展趋势和我国的发展提出了建议。
之上，其侦察覆盖范围比传统飞机要广得多；（）存能力强。球或软式飞艇的囊体采用非３生气
金属材料而且低速运行，雷达和热反射截面很
三、美军对临近空间飞行器的理解
美军认为，基于效能的思考模式为临近空
小，统的跟踪和瞄准办法不易发现。传
易恢复。临近空间飞行器加入陆、、、海空天信息网络系统后，将进一步实现军事信息获取和利用手段的多元化、一体化，明显提高国家安全体
系的时间以小时为单位，临近空间飞行器的留空时间则以天为单位；２覆盖范（）围广。临近空间飞行器的飞行高度在传统飞机
卫星提供更多、精确的信息并且载荷能力强、更效费比高、署速度快、动性好、效载荷技部机有术难度小、于更新和维护。势之三… 与传统易优：
飞机相比，近空间飞行器（）续工作时间临１持
技术ｌ的突破。ｚ

临近空间飞行器发展的若干方面思考

临近空间飞行器发展的若干方面思考1 概述近年来，以美国为主的世界航天大国对临近空间的关注逐渐升温，临近空间飞行器设计研制中的关键技术超燃冲压发动机技术、乘波体结构设计技术、耐高温材料制造技术均取得了较大进展，这为进一步开展实用性临近空间飞行器的研制铺平了道路。

因此，美国、俄罗斯、欧洲各国及以色列等具有雄厚工业基础的国家均积极地参与到临近空间飞行器相关技术的研究之中，其中美国投入的经费最多，取得的成果也最大，并持续性地进行了一系列相关的验证试验。

临近空间（Near Space）又称“近空间”、“近地空间”或“空天过渡区”等。

临近空间通常是指20～100km的高空，低于20km的空域是传统航空器的主要运行空间，高于100km的空域是航天器的运行空间。

由于临近空间的大器密度稀薄，常规的飞行器无法到达这一高度。

因此，临近空间便成了相对对立的“真空”层。

临近空间飞行器（Near Space Vehicle）是指可在临近空间长期飞行的大气飞行器，目前应用较多的分类方法有两种：一是按照临近空间飞行器产生升力的原理，分为轻于空气的临近空间飞行器和重于空气的临近空间飞行器：二是按照飞行速度分为低速临近空间飞行器和高速临近空间飞行器。

由于轻于大气的、低速的临近空间飞行器的发展前景尚不明确，且其本身不能为未来飞行器的发展带来革命性的变化，因此，本文重点介绍飞行器本身重于空气，而采用超高速飞行以获得升力的高速/超高速临近空间飞行器。

2 临近空间高超声速飞行器主要进展20世纪50年代初，美国人费里提出超声速燃烧理论，20世纪50年代到90年代中期，美国先后开展了SCRAM、HREP、ASALM、NASP等多项高超声速研究计划，企图一步到位，跨过单一技术的演示验证，直接研制高超声速飞行器。

但这一发展计划没有充分认识到超声速超燃烧理论在工程应用中的巨大难度，因而研制计划遭遇了空前的失败。

曾有专家形象地将实现该理论的超燃冲压发动机的工作环境比喻为“在12级台风中点燃一根火柴”，可见其工程化工作的艰巨性。

简析航天飞行器控制技术研究现状与发展趋势

简析航天飞行器控制技术研究现状与发展趋势1 航天飞行器控制领域前沿问题与挑战 1.1 可靠进入空间的控制前沿问题与挑战经过40 多年的不懈努力, 我国的运载火箭得到了长足的发展, 独立自主地研制了14 种不同型号的长征系列运载火箭, 具备发射近地轨道、太阳同步轨道、地球同步转移轨道等多种轨道有效载荷的运载能力, 入轨精度达到国际先进水平. 虽然我国运载火箭已取得举世瞩目的成就, 已在世界商用航天发射市场占有一席之地, 并且通过了高密度发射的考核, 控制技术得到了充分验证, 但是与国外先进的航天运载技术相比, 还存在一些不足: 1) 运载火箭应对故障的能力不足: 由非灾难性故障而导致发射任务难以顺利完成或失败, 而这些故障往往可以通过理论方法来克服, 需要具备能够采用诊断和预测的方法进行系统故障的监控、检测、隔离, 能够评估系统故障的影响并为任务调整提供决策支持的能力, 对设备的维护和更换提供指导性建议. 2) 火箭发射成本和经济性有待进一步提升: 我国运载火箭与国外相比, 入轨精度处于同一个量级甚至更高, 但现役运载火箭的价格优势正在逐步丧失, 同时也暴露出运载能力不足、发射准备周期长、任务适应性差的缺点, 难以满足高效率、多样化的航天发射和空间运输需求. 3) 对任务的适应能力存在不足: 火箭对发射零时的要求较高, 现有方法不具备对发射时间敏感任务的适应性.控制系统是运载火箭的神经中枢, 提高控制系统的可靠性, 对于提高整个运载系统的可靠性至关重要. 因此, 可以通过制导与控制理论方法的革新来提高运载火箭的可靠性、经济性. 同时, 系统的高可靠性要求也对控制系统的设计提出了更高的挑战. 挑战1. 对环境载荷影响的控制问题由于对大气、引力等环境因素的影响机理尚未完全认知, 故而未能对环境载荷的影响实现有效控制, 导致火箭采取保守设计加强了结构强度, 大大影响了运载能力和有效投送比. 如从制导控制角度能降低环境载荷不确定性的影响, 将有助于降低运载火箭总体结构质量, 提升有效运载能力. 挑战2. 对故障的诊断与应对能力当前运载火箭制导控制系统在面对典型非致命的动力、控制机构等故障时缺乏自适应能力, 导致对非灾难性故障的应对能力不足.1.2 空天飞行器的控制前沿问题与挑战空天飞行器集航空、航天技术于一身, 兼有航空器和航天器的特点与功能, 既可以像普通飞机一样在稠密大气层内飞行, 又可以在近空间稀薄大气层内作高超声速巡航飞行, 还可以穿过大气层进入轨道运行. 归纳起来空天飞行器具有五个方面的特点: 1) 任务维数多: 主要包括在轨运行、再入返回两类任务, 在轨飞行任务包括初态建立、轨道机动、轨道维持、高精度对地观测、在轨稳定运行等任务模式, 是迄今最为复杂的一类飞行器. 2) 飞行状态跨度大: 飞行空域跨越几百公里地球轨道至地球表面, 速度跨越水平着陆低速到第一宇宙速度, 在轨飞行时间达到200 天以上, 再入返回时间约3 000 s 左右, 经历的环境温度从零下几十度到1 000 度以上. 3) 飞行环境恶劣: 跨越纯空间、稀薄流区和稠密大气层, 经历空间辐照、高低温、气动热等复杂环境. 4) 动力学特性复杂: 包括轨道动力学和再入动力学, 为适应不同飞行环境, 配备了RCS (Reactioncontrol system) 和多操纵气动舵, 如体襟翼、升降舵、V 形垂尾、阻力板等, 姿控系统结构复杂, 且多气动舵结构导致姿控系统存在多维强耦合特性. 5) 升力式返回模式: 出于任务需要和时间限制,空天飞行器再入模式与飞船完全不同, 它采用升力式再入模式, 从轨道快速返回, 利用高升力体外形在临近空间长时间非惯性、大范围横向机动飞行.从这些特点可以看出, 空天飞行器具备卫星、导弹和飞机的特性, 是航空航天技术的融合. 空天飞行器具有多任务、多工作模式、大范围高速机动等特点, 其控制问题是国内外相关研究机构和学者关注的热点领域之一, 是我国一种未曾实现过的制导控制模式, 其理论和方法需进一步完善、创新和发展,对我国控制技术提出了新的需求和挑战. 挑战3. 如何有效、安全地从轨道空间返回一直以来都是制约航天发展的一个重要难题, 传统的航天器变轨模式需要创新大部分航天器仅具备轨道平面内的机动能力,异面变轨需要消耗相当大的速度冲量, 超出航天器本身能力. 如能够利用空天飞行器升力体外形, 通过降低轨道高度, 利用稀薄气动力进行辅助变轨, 同时采用发动机弥补阻力损失, 将极大提高飞行器轨道机动能力. 国外上世纪80 年代就开始了研究, 并试图开展试验验证. 挑战4. 对理论和方法的挑战传统导弹、飞船的控制方法已经不能够完全满足现有需求, 需要针对空天飞行器的特点, 进一步完善、创新和发展制导与控制的基础支撑理论和方法.如混合异类多执行机构的控制与稳定性分析、抗失控敏感控制的理论和方法等. 挑战5. 对工程技术的挑战全自主飞行、长时间工作、设备可重用、满足多种任务、适应多种载荷的要求对控制技术提出了前所未有的挑战. 需解决多约束制导、强适应姿态控制、长时间工作条件下的高可靠设计等技术. 挑战6. 对试验验证能力的挑战控制系统长时间工作、在经历空间和大气层恶劣环境后设备可重用的要求对试验验证能力提出了新的挑战, 需解决对复杂系统进行有效验证的方法,如导航、制导与控制(Guidance navigation control,GNC) 系统容错技术的试验验证方法、控制系统设备的检测和验证能力、控制系统设备长时间工作的可靠性验证手段和方法等. 2 航天飞行器控制技术基础问题与关键技术航天飞行器制导与控制系统将以高可靠、高精度、强适应、自主飞行为特征, 具备快速任务响应、应急返回和故障飞行的能力, 能够满足未来空间作战、天地往返复杂飞行任务的需求. 在控制方面存在如下基础问题与关键技术: 1) 上升段最优在线轨迹规划控制技术上升段最优可重构控制技术主要是应对大气层内气动影响、飞行过程中可能出现的故障、实现自主、快速规划、发射, 来满足自主、快速、可靠、低成本进入太空的能力. 关键技术包括: 轨迹在线规划、制导控制回路可重构、在线故障识别与管理、风载荷控制、自主制导控制技术的验证和检验等. 2) 轨道返回与大气层高超声速多约束制导技术空天飞行器返回过程中跨越了真空、稀薄、稠密大气层三个阶段, 且必须满足各种复杂的过程约束、终端约束条件, 这要求制导系统应具有良好鲁棒性、自主性和自适应能力. 此外, 还需要解决轨道快速再入、多约束条件下的大范围横向机动飞行制导问题.关键技术包括: 天基离轨制动返回轨道规划与制导、大范围横向机动与规避飞行制导、末端能量管理制导等. 3) 空天一体全速域复杂结构飞行器姿态控制技术空天飞行器需要满足多任务、多工作模式、大范围机动的需求, 其在大范围机动飞行条件下存在大量的外界干扰和内部参数不确定, 为满足变轨和离轨所需的高精度姿态要求, 实现空天一体全速域飞行, 需解决姿态系统的多输入、高精度、强耦合、不确定控制问题. 关键技术包括: 基于随控气动布局的姿态控制、解耦与协调控制技术、抗失控敏感控制技术、耦合增稳控制技术等. 4) 冗余、重构飞行控制技术空天飞行器对控制设备结构外形、安装空间、重量、及其在多种环境下的适应性和可靠性, 太空辐照和严酷热环境下的热平衡能力及电磁兼容能力等均提出了很高的要求. 为满足长期在轨运行、适应恶劣环境的要求, 以及提升飞行器应对故障的能力, 需要解决控制系统的高可靠设计、故障下重构飞行控制问题. 关键技术包括: 控制系统冗余配置与高可靠设计技术、冗余度控制系统的故障检测与隔离技术、故障情况下制导控制系统的重构技术等. 5) 自主轨道机动飞行控制技术轨道机动任务主要是应对来袭目标、任务快速响应, 为提高作战效能, 需要解决满足快速机动要求的能量最优的变轨控制问题. 关键技术包括: 基于最小能量的快速变轨、自主接近与伴飞制导、轨道自主修正等. 6) 重复使用飞行器无动力自主进场着陆控制技术空天飞行器进场着陆时与飞机特性完全不同,飞机升阻比高达10 以上, 而空天飞行器升阻比仅为4 左右; 此外, 飞机或无人机进场着陆时可依靠发动机调节速度, 而空天飞行器为无动力下滑, 主要依靠阻力板进行精确的速度控制, 需要解决无动力条件下的自主进场着陆问题. 关键技术包括: 无动力自主进场着陆轨迹设计与制导技术、低速条件下抗风稳定飞行的姿态控制技术等. 7) 天对地精确打击精确制导技术高速下压飞行时,由于飞行器在稠密大气层高速飞行, 对高精度成像匹配定位和定速、精确制导等问题均提出了巨大挑战, 需要解决稠密大气层内高速飞行的精确制导问题. 关键技术包括: 降低铰链力矩的下压制导技术、高速下压机动飞行抛撒制导、复杂环境下目标自动探测与识别、强适应性复合制导信息处理技术等. 8) 合作目标与非合作目标相对导航在轨飞行过程中, 需要执行多种飞行任务, 飞行器需要具备对空间目标的探测、捕获、识别和跟踪能力. 需要解决合作目标与非合作目标的相对导航问题. 关键技术包括: 非合作目标近进相对导航、合作目标相对导航、空间弱小目标的探测与识别、空间目标的捕获与跟踪技术等. 3 航天飞行器控制技术研究进展 3.1 上升段制导真空飞行段在60 年代已实现闭环近似最优制导, 迭代制导、动力显式制导(Powered explicitguidance, PEG) 已应用于阿波罗计划中的土星系列火箭、航天飞机. 但由于缺乏快速可靠解决大气内最优制导问题的算法, 大气层内上升段一直采用开环制导方式.国外自70 年代开始对大气层内闭路制导进行研究, 努力向自主、快速进入太空目标迈进, 力图在有较大轨迹偏离及系统性能不确定性的情况下保证相同的有效载荷能力、大量减少发射前的制导规划和准备所必须的时间和人力, 已在基于最优控制理论的上升段最优制导方法方面获得一些进展, 但还没有工程实际应用. 3.2 升力式再入制导再入制导技术自20世纪50 年代至今, 已持续发展了半个多世纪. 对升力式再入飞行器而言, 20 世纪70 年代以后, 相关研究主要是针对航天飞机而展开的, 而针对航天飞机的再入制导律也是迄今唯一成熟的、反复经受了工程实践检验的升力式再入制导方法. 然而, 从20 世纪90 年代初开始, 为满足新一代天地往返可重复使用运载器对自主性、安全性、可靠性和精确性的苛刻要求, 开展了大量新型再入制导技术的研究开发和验证工作. 比较典型的研究工作有美国NASA 在1999 年启动的以X-33 为背景模型的先进制导与控制项目(Advanced guidanceand control, AGC), 该项目研究计划已完成了对多种制导控制技术的测试和评估工作, 已掌握长时间在轨飞行控制技术、解决了以轨道速度高升阻比再入航天器的离轨返回控制问题, 提出并创新了一系列先进再入制导方法: 1) 标准轨道跟踪再入制导: 具有控制律简单、容易实现、对机载计算能力要求较低的优点, 但也存在落地控制精度低、受再入初始条件误差和扰动因素影响大的不足. 具体包括航天飞机再入制导、基线制导(Baseline guidance)、线性二次调节(Linearquadratic regulator, LQR) 制导、演化的加速度制导(Evolved acceleration guidance logic for entry,EAGLE) 等. 2) 在线轨迹生成与跟踪制导技术: 包括准平衡滑翔制导、考虑热限制的在线轨迹生成与跟踪制导、基于实时积分的再入制导方法等. 3) 预测校正制导方法: 根据当前的飞行状态,预测落点及其偏差, 并在线调整控制指令, 因而对各种误差因素有较强的鲁棒性, 能满足自主精确再入的要求, 但控制算法较复杂, 对机载计算能力要求较高. 具体包括自适应预测校正再入制导律、三维预测校正算法等. 3.3 跳跃式再入制导探月飞船返回地球时, 航天器将以接近第二宇宙速度的高速再入地球大气层, 如果要求飞船在月球轨道上任意时刻都能执行返回地球的任务, 并最终保证航天器安全着陆于地球上的指定点, 这就要求飞船必须具有覆盖长纵程的飞行能力. 对于太空舱式的航天器, 由于它的升阻比较低, 飞出长的纵程唯一的方法就是采取跳跃式的再入飞行轨迹, 即航天器第一次进入大气层内, 然后跃出大气层外, 最后再一次进入大气层并着陆, 再入制导系统必须能够提供可行的跳跃再入轨迹和精确执行制导任务, 以保证着陆安全性和精度.飞行器跳跃式再入示意图. 针对这种低升阻比飞行器大航程飞行任务的需求, 在Apollo 再入制导基础上, 美国学者提出了两种跳跃式再入返回制导算法: 由NASA 研发的数值跳跃式再入制导律NSEG 和由Draper 实验室提出的PredGuid 再入制导律, 解决了以第二宇宙速度低升阻比跳跃式再入航天器的离轨返回控制问题. 3.4 气动控制目前,多数飞行器姿态控制系统的控制律主要是利用经典的单回路频域或根轨迹方法设计, 与奈奎斯特图、伯德图或根轨迹图相结合, 这种方法简单实用、物理意义清晰直观、设计过程透明、工程设计人员可清晰地看到系统的动态特性和性能是如何被修改的. 而且现行的飞行品质要求大多数是根据经典控制理论提出的, 设计依据充分, 设计人员凭借自身丰富的设计经验, 通过相应参数的调整, 最终可以设计出满足战场需要的控制系统. 由于新型航天器飞行高度变化大、速度变化范围跨度大、外界环境改变剧烈、飞行器飞行环境复杂, 航天器模型具有强耦合、强非线性、快时变、不确定性等特性, 针对此类型航天器, 姿态控制理论和方法在控制参数自适应、多通道交连解耦控制和控制的新理论与方法方面需要创新. 图3 所示为美国X-43A 飞行器多通道控制结构图.3.5 复合控制飞行器飞行中同时受到舵面气动力和部分发动机推力的作用, 用于改变控制飞行轨道与改变飞行姿态的途径, 称之为复合控制途径. 气动复合控制的方式多种多样, 主要是飞轮+RCS、RCS+多气动舵的复合控制问题, 虽然在工程上也得到了一些应用, 但还没有形成一套完善的系统设计方法、稳定性分析方法. 国外, 尤其是美国, 异类多执行机构复合控制技术已经在航天飞机、X-37B、HTV-2 得到了全面的应用和验证.4 对我国航天飞行控制技术发展趋势的思考基于国际范围航天飞行器控制技术的研究进展,以及后续发展存在的基础问题和关键技术, 我国运载系统未来的发展一方面要积极缩短与世界先进航天运载技术之间的差距; 另一方面要提高我国航天运载系统自身的国际竞争力, 促进中国航天的市场化、产业化、国际化发展进程. 进入太空上升段的发展趋势是高自主性、高可靠性、重复使用、低成本方向. 空天飞行器对国家安全具有重大的战略意义, 发展新型空间武器已迫在眉睫, 空天飞行控制将以高可靠、高精度、强适应、自主飞行为特征, 具备快速任务响应、故障重构飞行能力, 能够满足未来空间作战、天地往返复杂飞行任务的需求. 我国航天飞行控制技术应在以下方面加以重视: 1) 加强进入空间、空天飞行控制基础理论研究虽然美国在工程方面取得了巨大的成功, 但NASA 并不仅仅满足于此, 仍然制定了具有影响力的先进制导控制技术的研究计划, 对传统方法进行持续改进, 支持控制技术的革新换代. 我国应围绕重大前沿领域需求, 制定相应的飞行器先进制导与控制专题的重大研究计划, 牵引国内优势单位和研发团队开展研究. 比如, 要重视由飞行器创新性布局所导致的非线性动力学特征, 多学科交叉, 创新、多元、混合、异构控制作用的飞行器控制的新概念、理论与方法研究要重视在信息化环境中, 本来分离的飞行器控制、计算与通讯, 以及控制、决策与管理__的一体化趋势所带来的的新概念、理论与方法研究. 2) 重视多学科交叉研究美国HTV-2 两次失败凸显了交叉学科的问题.第一次在于气动力与控制问题: 飞行中HTV-2 的偏航角大于预先设计的偏航角, 而且耦合到了滚转操作中, 飞行器在滚转方向上发散; 第二次在于气动热与材料问题: 严重的气动热导致机体材料剥落, 引起气动发生变化. 而未来飞行器的新需求、新布局、新控制作用使得气动力、结构、动力装置和飞行控制耦合更紧密, 动力装置不仅提供动力, 还产生重要的控制作用, 不同控制作用之间存在有利的和不利的相互影响, 多轴控制力矩引起高度耦合, 我们更应加强多学科交叉的设计方法研究, 并积极探索多学科联合与协同的设计研发模式, 如开展综合产品设计(Integrated product design, IPD) 设计. 3) 加强飞行器和环境相互作用机理的研究面对称飞行器通道间耦合定量化描述存在不确定性, 对稳定控制带来了极大的挑战, 且飞行器与环境相互作用的机理复杂, 对高超声速再入飞行的影响尤为突出, 应加强飞行器和环境相互作用机理的研究. 要重视在非结构化环境下自主态势感知及评估、对不确定性的适应性自主、协同性自主、以及学习型自主的新概念、理论与方法研究. 4) 关注天地一致性问题随着工程研制的不断深入, 地面试验已无法全面覆盖高超声速飞行状态, 需要关注设计、试验和验证的天地一致性问题. 为此, 需提升基础能力建设,加强高逼真度仿真验证与评估问题的研究, 特别重视探索先进的理论与方法指导的, 采用数字化技术实现的, 高效、高可信度的控制系统的评估与确认方法. 5 结束语我国航天控制技术经过半个多世纪的发展, 已经走向了世界. 人们已经认识到进入空间飞行器和空天飞行器的相关控制问题在航天技术中举足轻重的地位, 并将持续不断地研究、探索与突破, 将为新型运载器的研制和空间控制技术的不断发展奠定新的基础, 也必将为实现我国航天事业的未来发展作出更大贡献.。