超燃冲压喷气发动机飞行器X_51A的巧妙设计
2012年世界航天工业发展回顾
2012年世界航天工业发展回顾——高超声速飞行器技术2013-01-07 2012年，国外进行了6次高超声速飞行器技术飞行试验，其中5次飞行试验取得成功，1次飞行试验失败。
一、助推滑翔高超声速飞行器技术1、美国高超声速技术飞行器-2（HTV-2）第二次飞行试验失败2011年8月11日，HTV-2进行了第2次飞行试验，在火箭起飞9分钟后HTV-2的遥测数据中断，飞行试验失败，初步分析结果表明：验证了马赫数20条件下的可控飞行，时间约为3分钟；针对首飞失败进行的气动设计调整也发挥了一定的作用。
2、美国发布综合高超声速（IH）计划推动助推滑翔高超声速技术发展2012年7月，DARPA发布了综合高超声速（IH）计划招标公告，提出基于助推滑翔技术途径，发展更先进的高超声速飞行器系列。
该计划是一项综合性高超声速发展计划，着眼于未来快速全球打击、控制空间，以及远程力量投送和时敏目标打击等作战意图，兼顾了多个技术发展方向。
二、吸气式巡航高超声速飞行器技术1、美国X-51A第三次飞行试验失败2012年8月14日，美国空军进行X-51A超燃冲压发动机验证飞行器了第三次飞行试验失败，其原因是飞行器尾翼意外解锁导致。
2012年11月初步调查结果显示，飞行器按计划与载机分离，助推火箭也按计划成功地点火助推；但在超燃冲压发动机工作之前，飞行器右上方尾翼本应锁定的作动器意外解锁，使机身气动稳定失衡，导致飞行器以螺旋式坠落太平洋，最终飞行试验失败。
2、美、澳联合HIFiRE成功进行两次飞行试验5月8日，HIFiRE-2在美国夏威夷太平洋导弹靶场由黄鹂探空火箭成功发射，美国空军公布HIFiRE-2“超燃冲压发动机爬升到30.48km高空，从马赫数6加速至马赫数8，并工作了12s”；9月20日，HIFiRE-3在挪威安道亚靶场由VS探空火箭成功发射，飞行器在达到350km最高点后俯冲，在20.5~32km高度达到最高马赫数8的速度。
高超声速飞行器气动布局与操稳特性研究
航空科学技术Aeronautical Science &TechnologyNov.252020Vol.31No.1147-53高超声速飞行器气动布局与操稳特性研究左林玄*，尤明航空工业沈阳飞机设计研究所，辽宁沈阳110035摘要：本文介绍了高超声速飞行器气动布局分类,对钟形体布局、升力体布局、乘波体布局、翼身融合布局进行了分析说明，总结了高超声速飞行器气动布局的发展方向。
从稳定性和操纵性的维度对高超声速飞行器的操稳特性进行了分析，重点分析了在纵向静稳定性、航向静稳定性、副翼操纵效率、方向舵操纵效率等方面，高超声速飞行器区别于传统飞机的特点。
基于高超声速飞行器的操稳特性，给出了高超声速飞行器可行的升降舵、副翼、方向舵的使用策略。
关键词：高超声速飞行器；气动布局；操稳特性；乘波体布局；翼身融合布局中图分类号：V221.3文献标识码：A DOI ：10.19452/j.issn1007-5453.2020.11.006高超声速飞行器是指飞行高度在20~100km 之间，速度超过马赫数5的快速新型飞行器[1]，高超声速飞行技术是继发明飞机实现飞行、突破声障实现超声速飞行后，航空航天史上又一项具有划时代意义的新技术。
高超声速飞行器既包含以吸气式发动机为动力的飞行器，也包含无动力或采用其他推进方式的可重复使用运载器、再入飞行器等。
高超声速技术涉及总体、气动、推进、结构、材料、热防护、控制等众多学科，对科技和工业的发展具有极大的带动作用。
因此，世界各军事强国积极探索高超声速技术，按照近期目标为高超声速巡航导弹、中期目标为高超声速飞机、远期目标为空天飞机持续开展相关技术研究，包括美国的Hyper -X 计划、HyFly 计划、HyTech 计划等，俄罗斯的“冷”计划、“鹰”计划等，法国的组合吸气式发动机计划（JAPHAR ），英国的“云霄塔”等[2-6]。
本文从高超声速飞行器气动布局与操稳特性角度出发，对典型的高超声速飞行器气动布局进行分析，并分别从稳定性、操纵性、机动性等方面对高超声速飞行器的操稳特性进行分析与评估。
X51高超音速飞行器
X51高超音速飞行器据提前出版的美国著名科技刊物大众机械师介绍，美国空军研究试验室正在开展一个名为“驭波者”X－51的新一代超高速导弹项目，前期的测试工作已经完成，目前正在进行地面测试，整个项目的试验到2008年结束，预期2009年能正式发射。
根据公布的性能指标，X－51头部扁平，充分考虑到高速飞行时的空气动力学需求，外形借鉴了宇宙飞船和巡航导弹的特点。
弹体由镍合金制成，长约3.5米，重量和体积都与一般的导弹差不多，可任意搭载到轰炸机或战斗机上，是一种标准的空对地巡航导弹。
但它的速度又让它有别于其他巡航导弹。
据介绍，X-51由B－52轰炸机带到3.5万英尺的高空发射，然后速度达到5马赫，也即约6000公里／小时，在20分钟内从阿LA伯海打到阿富汗东部，也几乎可以在一小时内对地球上任何一处目标实行精确打击。
X-51将是世界上第一个能够达到如此高速的空射巡航导弹，以前，只有弹道导弹和宇宙飞船才能达到这种速度。
X51采用超燃冲压发动机验证机(S ED-WR),该验证发动机长26英尺,4000磅,采用碳氢燃料.据美国《空中攻击网站》2010年3月9日报道，美国空军即将开始对X-51“乘波者”高超声速飞行器进行首次飞行试验，试验总共将进行4次。
与以前的同类飞行器相比，X-51能够提供更长的滞空时间与更远的飞行距离。
X-51高超声速飞行器的首飞预计将在3月底进行。
波音公司位于圣路易斯市的防御、空间及安全系统分部从2003年开始承担空军研究实验室(AFRL)和国防预先研究计划局(DARPA)的这一研制任务。
环球时报5月27日报道美国于5月26日在加利福尼亚州南部太平洋海岸的军事基地，成功试飞一架高压喷气动力驱动的高超音速X-51A飞行试验机。
X-51采用普惠公司制造的空气式超音速燃烧冲压引擎，可提供超过200秒的动力冲压支持，使飞机在短时间内提速至5马赫。
之前最长的动力冲压时间来自美国航空航天局所制造的试验机X-43——可提供12秒的动力支持。
X-51及高超声速飞行器简介
美国X-51A飞行器及总体设计及其关键技术简介Xxx摘要：从计划的背景、飞行器的构造、热防护材料研发测试以及实际飞行试验等方面对X-51A 的发展计划作了较为详细的介绍,并据此对美国发展高超声速飞行技术的研究流程和理念有个一定的了解与认识。
关键词：X-51A 高超声速导弹热防护系统结构材料飞行器引言：美国自二十世纪九十年代启动“全球敏捷打击”计划以来，一直处于低速发展过程中，该计划近期开始迅速升级，从改造“三叉戟”导弹开始，美国正推出一系列先进攻击武器概念，包括飞机、无人机和导弹。
其中，X-51高超声速巡航导弹是美国武器库目前速度最快的全球打击武器，可以在一小时内攻击地球上任一目标。
1项目概况巡航导弹在美国武器系统中具有特殊的地位，在未来信息化战争中，巡航导弹不要要成为首选的打击武器，也是美军实行远程军事打击的必备武器。
美国于20世纪90年代启动的“全球敏捷打击”计划自推出以来一直处于低速发展过程中,直至近年该计划开始迅速发展。
美国从改造三叉戟导弹开始,陆续推出一系列的先进攻击武器概念,包括新一代的飞机、无人机和导弹。
X-51A计划是由美国空军研究试验室(AFRL)、国防高级研究计划局(DARPA)、NASA、波音公司和普惠公司联合实施的旨在验证高超声速飞行能力的计划。
终极目标是发展一种马赫数达到5~7的可以在1 h内进行全球打击的武器,包括快速响应的空间飞行器和高超声速巡航导弹。
X-51A于2010年2月中旬进行了首次高超声速飞行试验。
X-51A的首飞创造了又一个人类历史记录———超燃冲压发动机推进的历时最长的高超声速飞行,刷新了X2 43创造的12 s的记录。
X2 51A首飞的成功意味着, 超燃冲压发动机将提供一种全新的快速全球打击能力。
据称,该高超声速导弹将能够在60 min内实施全球打击。
美国国防部/NASA的X2 51A项目则是这一新型武器系统方案的关键部分。
X2 51A 的飞行试验对于空间进入、侦察、打击、全球到达以及商业运输等都有重要意义。
极速狂飙──美国空军全球一小时打击计划 (图)
极速狂飙──美国空军全球一小时打击计划5月26日上午,美国空军第419飞行中队的一架B-52H轰炸机从爱德华空军基地起飞,携带着X-51A验证机,执行首次飞行试验任务。
大约10时10分,X-51A验证机从载机的左侧机翼下脱离,经过助推和分离阶段后,顺利实现了超燃冲压发动机的点火和加速,总共持续飞行了200秒,使飞行速度达到了马赫数5。
此次试飞实现了以超燃冲压发动机为动力的飞行器迄今为止最长的飞行时间,成为超燃冲压发动机研制与发展历程中的一个重要里程碑。
作为美国空军研究实验室(AFRL)、航空航天局(NASA)和国防部预研局(DARPA)联合提出的一项计划,X-51A验证机由波音公司研制,采用了普惠·罗克达因公司(PWR)的一台SJY61超燃冲压发动机,旨在验证吸气式高超音速推进技术的可行性,将为全球侦察/攻击、进入空间和商业运输等高超音速领域的应用奠定了基础。
引人注目的是,奥巴马政府借助于本国在高超音速领域所取得的进展,正在酝酿发展一系列高超音速打击的武器,力图在军事领域建立起绝对优势,早日实现酝酿多年“全球敏捷打击”计划。
全球敏捷打击计划20世纪90年代末,美国国防部开始着手研究未来远程攻击武器平台的各种候选方案,旨在探索具有潜在能力的一些新技术,以便尽早地研制出可以在数十分钟内攻击全球任何一个目标的高速打击武器。
随着各项作战需求的不断明确和关键技术的日益成熟,五角大楼已经出台了一项“全球敏捷打击”(Prompt Global Strike)计划,陆续提出了一些设计方案,逐渐引起了世界各国的极大关注。
“全球敏捷打击”计划的目标是具备在1小时内实现打击全球目标的能力。
美国国防部认为,现有武器已经可以实施精确的远距离打击,但目前任务对于“时间敏感性”提出了更高的要求。
美国军方确信,在未来的数年内必须具备超高速度攻击能力,特别是针对一些稍纵即逝的目标采取行动时,必须在一个小时、甚至几分钟内做出反应。
X-51A超燃冲压发动机及飞行验证计划
Ｋｅ ｒ ｓ ｃａ ｊｔ ｎ ｉｅ ｙ ｅｓｎｃ ｒｉ ｉｓ ｅ ｙＷｏ ｄ ：Ｓ ｒｍ ｅ ｇｎ ：Ｈ ｐ ｒｏ ｉ；Ｃ ｕｓ ｍ ｓｉ ｅ ｅ ｌ
０ 前
言
表示 是 ｘ．ｌ飞行器 系列 中的第 １个 飞行器 的设计 方 ５ 案。
国家空天 飞机计划 （ ＮＡＳ ） ２ Ｐ 在 ０世纪 ９ ０年代 中
Ｚｅ ｇ Ｈｕｉ Ｂａ ｎ ｈ ｎ， Ｚｈｕ Ｔａ ｎ ， ｉＨａ ｃ ｅ ｔ
（ ｈｎ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｓａｃ Ｃ ｉａＡｅｏ ｙ ａ ｃＲｅｅ ｒｈ＆ Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｎｅ ， Ｍ ｉｎ ａ ｇ， ６ ２ ６ ） ｖ ｌｐ ｎ ｔｒ Ｃｅ ａｙ ｎ ２ ６ ３
Ａ ｓ ａｔ ｈ ｔｎ Ａ ｒＦ ｒｅＲ ｓａｃ ａ ｏａｏ （ Ｆ Ｌ／ ｆｎｅＡ ｖｎ ｅ ｅｅｒｈＰｏｅｔ Ａ ｅｃ （ Ｒ Ａ） ５Ａ ｂ ｔ ｃ：Ｔ ｅ ｉｔ ｉ ｏｃ ｅｅ ｈＬ ｂ ｒｔｒ Ａ Ｒ ） ｅｓ ｄ ａ ｃｄ Ｒ ｓａｃ ｒ ｃ ｇ ｎｙ ＤＡ Ｐ Ｘ一１ ｒ ｊ ｒ ｙ Ｄｅ ｊ ｓ
图 １ Ｘ ５ Ａ 的研究机构 一１
Ｘ ５Ａ 计划由多家政府机构和商业公司共同参与 ．１
（ 图 １ 。 ＡＲ Ａ 的战术技 术办 公室 （ Ｔ 提 供辅 见 ）Ｄ Ｐ Ｔ ０） 助 的 管 理 和 技 术 支 持 ， 并 为 项 目提 供 部 分 资 助 。 Ｄ Ｐ 和 空 军 为 项 目提 供 ２４ 亿 美 元 的 资金 ，在 ＡＲ Ａ ． ６ ２０ ￣２ １ ０ ３ ０ ０年分 配使用 。
Ｓ ｒｍ ｅ Ｅ ｇｎ ｍｏｓ ａｏ－ ａｅ ｉｅ （Ｅ ｖ ｈｃ ｅｆｇ ｔ ｅ ｎｔ ｔ ｎｏ Ｆ Ｌ Ｓ ｐ ｒ ｎｃＴ ｃｎ ｌｇ Ｈ Ｔ ｃ ） ｃａ ｊｔ ｎ ｉｅＤｅ ｎｔ ｔｒ ｖ Ｒｄ ｒ Ｓ Ｄ） ｅｉｌ ｉ ｔ ｌ ｈ ｍｏ ｓ ａ ｏ ｆ Ｒ ’ Ｈｙ ｅｓ ｉ ｅｈ ｏｏ ｙ（ ｙ ｅｈ ｒ Ｗ ｅ ｓｈ ｉ ｄ ｒｉ Ａ ｏ
飞行器本科毕业论文选题（1299个）
飞⾏器本科毕业论⽂选题（1299个）毕业论⽂（设计）题⽬学院学院专业学⽣姓名学号年级级指导教师毕业教务处制表毕业⼆〇⼀五毕业年⼗⼆⽉毕业⼀⽇飞⾏器与毕业论⽂选题(1299个)⼀、论⽂说明本写作团队致⼒于毕业论⽂写作与辅导服务，精通前沿理论研究、仿真编程、数据图表制作，专业本科论⽂300起，具体可以联系⼆、论⽂参考题⽬《鲁班的飞⾏器》围绕旋翼飞⾏器的三维结构化运动嵌套⽹格⽣成⽅法单兵飞⾏器往事低空飞⾏器在⼤⽐例尺地形测图中的实践与应⽤全对称⽮量推进飞⾏器美军⾼超⾳速飞⾏器有两个技术路线机翼可折叠的飞翼布局飞⾏器验证机基于SolidWorks和ANSYS的⼀种四旋翼飞⾏器旋翼的设计及分析基于⽓动舵⾯和RCS融合控制的⾼超声速飞⾏器再⼊姿态容错控制基于WiFi AP模式下的多轴飞⾏器数据传输系统设计多飞⾏器⾃适应编队制导控制技术吸⽓式⾼超声速飞⾏器控制研究综述基于数字地图预处理的飞⾏器航迹规划未来飞⾏器可海空两⽤⾼超⾳速飞⾏器能穿透导弹防御基于复合材料的⼋旋翼飞⾏器设计四轴飞⾏器的研究与设计四旋翼飞⾏器飞⾏控制专利申请现状及审查应⽤实例分析美国“未来飞⾏器”基于STM32的四旋翼飞⾏器姿态测量系统设计太阳能混合动⼒飞⾏器的设计与制作基于四旋翼飞⾏器的制药车间温湿度监测基于GPS的四旋翼飞⾏器研究设计四旋翼飞⾏器悬停控制的研究派诺特Bebop Drone四轴飞⾏器专题测试灵巧的“⼤眼睛”美国空军成功发射第4架次X—37B轨道测试飞⾏器六旋翼飞⾏器平稳着陆⽅法研究⼀种⽆⼈飞⾏器测控信道初步设计“创新杯”第六届全国未来飞⾏器设计⼤赛获奖作品选登神秘的飞⾏器基于蓝⽛串⼝的多旋翼飞⾏器遥控系统设计微型飞⾏器发展现状与关键技术基于ARM的四旋翼飞⾏器设计基于四轴飞⾏器的运载机器⼈设计浅谈对飞⾏器转弯飞⾏导航控制的研究航天飞⾏器⾦属结构的制造⼯艺及检验⽅法研究多旋翼飞⾏器发展概况研究初玩四轴飞⾏器多轴飞⾏器装机经验谈普通院校飞⾏器设计与⼯程专业⼯程应⽤型⼈才培养“中航⼯业杯”⽆⼈飞⾏器Yuneec Q500航拍⼀体飞⾏器Zano微型航拍四轴飞⾏器航天战术飞⾏器质量管理信息系统分析设计智能测污飞⾏器安卓⼿机遥控电动A4纸折微型飞⾏器总体设计为飞⾏器摄影⽽⽣：空中摄影附件⼤⽐拼浅谈⼩型低速航空飞⾏器造型美学基于DSP的多轴⽆⼈飞⾏器设计亚拓M690L多轴飞⾏器浅析电动多旋翼飞⾏器的设计及其在农业领域中的应⽤⼀种⾼级飞⾏器测试数据时域判读⽅法⾼超声速飞⾏器上升段轨迹优化了不起的飞⾏器微型飞⾏器的⼩幅运动⽓动⼒建模研究六旋翼飞⾏器容错控制算法我最喜欢的玩具——愤怒的⼩鸟发光感应飞⾏器折叠式飞⾏器机翼展开装置的技术研究⾼超⾳速飞⾏器⽓动热研究进展新型四旋翼飞⾏器设计与制作某型海⾯飞⾏器⽤阀门断裂原因的失效分析另类“单⼈飞⾏器”⽆⼈旋翼飞⾏器⾃适应飞⾏控制系统设计多功能探测智能四轴飞⾏器的研制分析亚拓M480L多轴飞⾏器基于⽆⼈飞⾏器和GIS的防汛抗旱监测系统基于ANSYS的四轴飞⾏器机架振动分析四旋翼飞⾏器多传感器硬件的电路设计基于PID神经⽹络的四旋翼飞⾏器控制系统研究输电线路精细化故障查找飞⾏器研制及应⽤⼩型四轴飞⾏器控制器设计的研究校园空中监管四轴飞⾏器的设计动⼿做⽓球飞⾏器新型涵道⽆⼈飞⾏器飞⾏控制策略研究基于四轴飞⾏器的PID姿态控制系统基于X—Bee和STM32F407的四轴飞⾏器设计基于飞⾏器的复杂零件⾃动加⼯及组装技术的研究飞⾏器坠海咋打捞？四旋翼飞⾏器飞⾏轨迹的仿真研究视觉导航的四轴飞⾏器控制系统设计农⽤⽆⼈遥控飞⾏器优势和效益分析可续航三栖探测飞⾏器系统设计与实现基于DSP的四旋翼⽆⼈飞⾏器控制系统基于WIFI的智能多功能微型四旋翼飞⾏器设计四轴飞⾏器的姿态研究与设计基于ARM的⼀种⽆⼈航拍旋翼飞⾏器设计“空中牧⽺⽝”让飞⾏器竞赛更具挑战与趣味性⼀种垂直起降飞⾏器四旋翼飞⾏器的设计与仿真分析北京航天长征飞⾏器研究所“图像去模糊技术”国际领先扑翼式飞⾏器的发展与展望飞⾏器健康监控的概念及其发展飞翔的歌利亚：超级飞⾏器狂想⾼超声速飞⾏器建模研究基于分布估计算法的弹性飞翼飞⾏器多操纵⾯控制分配基于Multiwii的开源四轴飞⾏器⼀种新型⽆⼈机⼩型化飞⾏器管理计算机的设计实现美空军科学咨询委员会评估⾼超声速飞⾏器技术成熟度基于OPC技术的飞⾏器测试与控制系统设计Mil—1394b总线在飞⾏器管理系统中的典型应⽤分析飞⾏器供电系统最⼤功率跟踪与测试技术研究微型飞⾏器悬臂谐振分析⾼空长航时飞⾏器⾃主导航系统研究及试验验证电动多旋翼飞⾏器的特点及其在农业中的应⽤带魔⼒的球球飞⾏器⽤KT板制作四轴飞⾏器机架的可⾏性电⼒巡线⽤四旋翼飞⾏器软硬件设计地效飞⾏器的发展及其军事应⽤⾃动航⾏飞⾏器设计变结构飞⾏器的故障诊断与容错控制盘点全球⼋⼤奇葩飞⾏器从中国⾼超声速导弹试验谈亚轨道飞⾏器⼀种警⽤可折叠六旋翼飞⾏器设计漫谈多轴飞⾏器的操纵⽅式基于Fluent的飞⾏器⽓动参数计算⽅法基于STM32单⽚机的三叶浆四旋翼飞⾏器设计四轴飞⾏器仿真系统设计滑翔飞⾏器威胁区规避算法研究魔⽅型深空探测飞⾏器未来变体⽆⼈飞⾏器的关键技术太空飞⾏器的空⽓动⼒学数据新型飞⾏器航空飞⾏器的结冰与防冰四旋翼飞⾏器控制系统设计基于⼿机WIFI通信的空中探测飞⾏器研制基于GPS及光流传感器的四旋翼飞⾏器四翼飞⾏器⽤于紧急运输的⽹络设计低空探测飞⾏器的改装及其在现代⽓象服务中的应⽤四旋翼飞⾏器增稳混合控制器求破解之法⾼超声速飞⾏器的拦截和防御基于⼴义逆矩阵求解的空间飞⾏器的定位7旬⽼⼈欲研制出⽆动⼒飞⾏器微型旋翼飞⾏器的现状分析和发展趋势初探英国⼈设计“怪物”飞⾏器结合飞艇、飞机、直升机的世界最长飞⾏器基于PIV原理的微型扑翼飞⾏器流场试验台遥控飞⾏器航拍在建设⼯程中的应⽤基于Mahony滤波器和PID控制器的四旋翼飞⾏器姿态控制飞⾏器制造⼯程专业教学⽅法改⾰模式研究⾼超声速飞⾏器的滑模预测控制⽅法⾼超⾳速飞⾏器引领空天武器新趋势飞⾏器⾥的好⼩伙多学科设计优化算法及其在飞⾏器设计中应⽤太阳帆飞⾏器⾃适应极点配置控制⽅法研究低空飞⾏器即时航迹评估⽅法及模型⾼空飞⾏器供油驱动系统IGBT模块结温特性研究综合化飞⾏器管理计算机技术研究虚拟制造技术在飞⾏器设计中的应⽤⽆⼈机飞⾏器通信链路抗⼲扰性能⽐较研究四旋翼⾃主飞⾏器系统发展中的飞⾏器射频隐⾝技术⼈造昆⾍——微型飞⾏器飞⾏器：作为艺术的喷⽓机飞⾏器设计的多参数决策matlab的模拟实现马丁飞⾏器宫崎骏关键词：少⼥，森林，飞⾏器四旋翼⾃主飞⾏器私⼈航天飞⾏器各显神通传说中的磁单极飞⾏器基于FPGA的⽆⼈飞⾏器温度巡检装置的设计蜂窝与太空飞⾏器地效飞⾏器周围流体场数值模拟国外⾼校浮空飞⾏器学⽣创新实践活动的发展与启⽰飞⾏器⼤型薄壁件制造的柔性⼯装技术临近空间⾼超声速飞⾏器建模与控制研究进展⾼速飞⾏器直接⼒／⽓动⼒复合控制技术综述多旋翼飞⾏器在输电线路巡维的应⽤飞⾏器⽼牌电⽓公司的飞⾏器德国西门⼦-舒克特SSW D.III/D.IV战⽃机关于脑电波控制飞⾏器的研究现状概述基于粒⼦群算法的再⼊式飞⾏器再⼊⾛廊计算⽅法研究⼀种飞⾏器测控电源的实时监测装置设计与实现⾼超⾳速飞⾏器呼之欲出基于科研资源向教学资源转化的飞⾏器结构⼒学的本科教育研究与实践飞⾏器吸⽓式⾼超声速飞⾏器纵向运动反演控制器设计四轴飞⾏器⽆刷直流电机驱动技术研究康达效应飞⾏器研究及应⽤飞⾏器的那些事SINS/CNS组合导航对⾼空飞⾏器再⼊精度的影响有输⼊饱和的⽋驱动VTOL飞⾏器滑模控制飞⾏器跳“龙门”临近空间飞⾏器发展概况外星飞⾏器没有来！俄研制新型地效飞⾏器“驭波者”来袭美国空军X—51A⾼超⾳速飞⾏器试验成功基于改进互补滤波器的低成本微⼩飞⾏器姿态估计⽅法基于⽆线传感器⽹络的飞⾏器结构健康监测系统的关键技术研究与应⽤某飞⾏器温度遥测参数异常分析对四轴飞⾏器的姿态控制器的设计与仿真⼗⼤即将实现的未来飞⾏器做⼀架⽓垫飞⾏器贴地飞⾏器再⽣源于SAAB的灵魂战车—北汽绅宝柔性与刚性机翼微型飞⾏器⽓动特性差异研究动基座飞⾏器故障弹道仿真飞⾏器三维轨迹动态显⽰系统的设计基于Matlab/Simulink的飞⾏器全数字仿真平台的设计基于测向阵列的空中飞⾏器瞬时⽆源定位完美主义飞⾏器未来飞⾏器未来飞⾏器微探飞⾏器电⼒巡检欧洲航天局透露“⾼速试验飞⾏器”计划细节⾃主学习教学⽅法在“飞⾏器⾃主导航”课程中的应⽤体会发展中的飞⾏器射频隐⾝技术“创新杯”第五届全国未来飞⾏器设计⼤赛获奖作品选登ADS—B飞⾏器航迹监视的三维可视化探讨世界上最⼩的亚轨道载⼈飞⾏器四旋翼⽆⼈飞⾏器混合控制系统研究神奇的意念遥控飞⾏器“创新杯”第五届全国未来飞⾏器设计⼤赛颁奖仪式在珠海召开天津滨海⾼新区特种飞⾏器研发基地⼆期开⼯超⾼速飞⾏器可数⼩时飞越太平洋等选择哪些飞⾏器航拍？雷震⼦与⼩型飞⾏器⼀起来做四轴飞⾏器（下）基于四杆机构对仿⽣蜻蜓扑翼飞⾏器的设计优化与仿真近空间飞⾏器故障诊断与容错控制的研究进展基于QFT的四旋翼飞⾏器飞⾏控制算法研究美国飞⾏器图形⼀起来做四轴飞⾏器（上）微型飞⾏器像昆⾍那样飞⾮常规布局的斜掠翼飞⾏器微型飞⾏器像昆⾍那样飞⾼超声速飞⾏器参数化⼏何建模⽅法与外形优化X基于单⽬视觉的室内微型飞⾏器位姿估计与环境构建“飞航杯”全国⾸届未来飞⾏器设计⼤赛揭晓明天，乘什么样的飞⾏器去旅⾏临近空间环境对临近空间飞⾏器的影响乘波者飞⾏器，⼀⼩时打击全球随⼼所欲飞⾏器⽔上飞⾏器做椭圆运动的飞⾏器近地点速度范围的浅显证明从天宫⼀号的发射看飞⾏器的空间交会对接使⽤GPS传感器的飞⾏器⾃动抛物系统设计扇翼飞⾏器模型的设计与制作Vega环境下的某飞⾏器视景仿真的实现教你调试单轴飞⾏器四旋翼微型飞⾏器设计⽇本⾼超声速飞⾏器技术发展解析基于DSP的发射控制系统在提⾼飞⾏器发射精度中的应⽤TYPE 20飞⾏器腕表碟影重重探秘国外圆盘形飞⾏器飞⾏器发展史遥控飞⾏器与摄像机——派诺特AR.Drone 2.0“天宫⼀号”飞⾏器发射的地理⾓度分析关于四轴飞⾏器的姿态动⼒学建模飞⾏器飞⾏⼯况视频监测及图像处理“航天创意杯”新概念飞⾏器创新⼤赛落下帷幕“猎户座”嬗变:从乘员探测飞⾏器到多⽤途载⼈飞船⼀款“KK”板单轴飞⾏器亚特兰蒂斯的飞⾏器飞⾏器制造⼯程专业实践教学体系完善研究通古斯之谜⼜有新说祸⾸疑是天外飞⾏器视频跟踪四旋翼飞⾏器创新实验系统明天,乘什么样的飞⾏器去旅⾏对“天宫⼀号”⽬标飞⾏器发射成功的多⾓度思考基于DE算法的再⼊飞⾏器横向机动能⼒研究基于改进粒⼦群算法的再⼊飞⾏器轨迹优化基于BP⽹络的飞⾏器解耦设计美披露外⼤⽓层杀伤飞⾏器陆基拦截试验失败原因飞⾏器机翼布局对雷达隐⾝性能影响探讨⼀种新飞⾏器的设想Evolution of Aircrafts飞⾏器发展史未来50年的概念飞⾏器直升机/喷⽓机混合飞⾏器⾸届中航⼯业杯——国际⽆⼈飞⾏器创新⼤奖赛闭幕天宫⼀号⽬标飞⾏器发射升空后准确进⼊预定轨道绿⾊飞⾏器的梦想与现实乘着⽉亮的飞⾏器中航⼯业杯—国际⽆⼈飞⾏器创新⼤奖赛9⽉在京举办晶体硅电池在太阳能飞⾏器上的选择与应⽤(下)“KK”飞控板系列飞⾏器的制作基于⾃适应逆的微型飞⾏器飞⾏控制系统美研制微型飞⾏器晶体硅电池在太阳能飞⾏器上的选择与应⽤晶体硅电池在太阳能飞⾏器上的选择与应⽤(上)探索近空飞⾏器创新永不⽌步飞⾏器专业开设基于多知识点的综合性\设计性实验的研究⼈类最早的飞⾏器《鲁班的飞⾏器》围绕旋翼飞⾏器的三维结构化运动嵌套⽹格⽣成⽅法单兵飞⾏器往事低空飞⾏器在⼤⽐例尺地形测图中的实践与应⽤全对称⽮量推进飞⾏器美军⾼超⾳速飞⾏器有两个技术路线机翼可折叠的飞翼布局飞⾏器验证机基于SolidWorks和ANSYS的⼀种四旋翼飞⾏器旋翼的设计及分析基于⽓动舵⾯和RCS融合控制的⾼超声速飞⾏器再⼊姿态容错控制基于WiFi AP模式下的多轴飞⾏器数据传输系统设计多飞⾏器⾃适应编队制导控制技术吸⽓式⾼超声速飞⾏器控制研究综述基于数字地图预处理的飞⾏器航迹规划未来飞⾏器可海空两⽤⾼超⾳速飞⾏器能穿透导弹防御基于复合材料的⼋旋翼飞⾏器设计四轴飞⾏器的研究与设计四旋翼飞⾏器飞⾏控制专利申请现状及审查应⽤实例分析美国“未来飞⾏器”基于STM32的四旋翼飞⾏器姿态测量系统设计太阳能混合动⼒飞⾏器的设计与制作基于四旋翼飞⾏器的制药车间温湿度监测基于GPS的四旋翼飞⾏器研究设计四旋翼飞⾏器悬停控制的研究派诺特Bebop Drone四轴飞⾏器专题测试灵巧的“⼤眼睛”美国空军成功发射第4架次X—37B轨道测试飞⾏器六旋翼飞⾏器平稳着陆⽅法研究⼀种⽆⼈飞⾏器测控信道初步设计“创新杯”第六届全国未来飞⾏器设计⼤赛获奖作品选登神秘的飞⾏器基于蓝⽛串⼝的多旋翼飞⾏器遥控系统设计微型飞⾏器发展现状与关键技术基于ARM的四旋翼飞⾏器设计基于四轴飞⾏器的运载机器⼈设计浅谈对飞⾏器转弯飞⾏导航控制的研究航天飞⾏器⾦属结构的制造⼯艺及检验⽅法研究多旋翼飞⾏器发展概况研究初玩四轴飞⾏器多轴飞⾏器装机经验谈普通院校飞⾏器设计与⼯程专业⼯程应⽤型⼈才培养⾃转旋翼/机翼组合构型飞⾏器飞⾏动⼒学特性旋翼飞⾏器飞⾏动⼒学系统辨识建模算法飞⾏器等离⼦体隐⾝技术及研究现状飞⾏器的翅膀美国轨道试验飞⾏器X-37B⽇内⽡国际车展飞⾏器的化妆舞会基于MATLAB的⽆⼈飞⾏器两点交会定位算法研究基于TVARMA的飞⾏器结构响应序列参数谱估计“天宫⼀号”⽬标飞⾏器的搭载⽅案评审结果揭晓中航⼯业杯—国际⽆⼈飞⾏器创新⼤奖赛9⽉在京举办美国公布⾼超声速试验飞⾏器试飞失败原因Draganfly四旋翼微型飞⾏器⾯向分级设计优化的飞⾏器参数化建模⽅法未来太空飞⾏器⼤曝光玛雅⽯板上的宇宙飞⾏器之谜X-37B“轨道试验飞⾏器1号”美国X系列飞⾏器(四)垂直极限的挑战⼀种飞⾏器综合健康管理系统决策⽀持层的设计⽅法飞⾏器⼤振幅运动实验与⽓动⼒建模飞⾏器隐⾝技术现状及其未来发展趋势个⼈飞⾏器显⾝⼿研制超微型飞⾏器成世界新趋势⽹络中⼼战的空中多⾯⼿:⽆⼈飞⾏器⼩波变换在飞⾏器遥测数据分析中的应⽤全⾃动航测测量系统MAP-Ver 在⽆⼈飞⾏器低空航摄数据处理中的应⽤飞⾏器板结构中Lamb波解析建模研究“怪物”飞⾏器上班族的飞⾏器美国X性系列飞⾏器⼀开启空间战争新时代?难以证实的古代宇宙飞⾏器之谜未来的飞⾏器数学专业:飞⾏器环境与⽣命保障⼯程考虑迟滞⾮线性的⾼超声速飞⾏器颤振分析伞翼飞⾏器折叠式飞⾏器等多⼯况下⾼超声速飞⾏器再⼊时流场的计算新型电⼒飞⾏器“帕分”等2则彩笔“飞⾏器”通⽤再⼊飞⾏器空间作战飞⾏器⽔动⼒穿戴式飞⾏器⾛近轻型运动飞⾏器“磁悬浮”：零⾼度飞⾏器飞⾏器电⽓接⼝⾃动测试系统设计关于飞⾏器振动仿真模拟的分析飞⾏器仪器舱混响室声环境实验研究和数值模拟折叠式飞⾏器·ＧＰＳ定位鞋等超轻型飞⾏器的设计制作和试飞倾转双涵道风扇单⼈垂直起降飞⾏器抗震救灾的飞⾏器基于有限状态机的飞⾏器⾃毁系统时序控制设计近空间飞⾏器及其关键材料临近空间飞⾏器⾼超声速飞⾏器多约束参考轨迹快速规划算法基于ＣＭＡＣ⽹络的飞⾏器再⼊标准轨道制导基于ＩＮＡ－ＱＦＴ的⾼超声速飞⾏器鲁棒控制器设计飞翼式飞⾏器结构布局与构件尺⼨的两级优化近空间飞⾏器的ＤＳＦ：ｖｓａｔ鲁棒快速Ｔｅｒｍｉｎａｌ滑模控制⼗⼤杰出飞⾏器太空飞⾏器如何调控温度（下篇）ＵＦＯ飞⾏器即将上市和飞⾏器相关的专业有哪些等太空飞⾏器如何调控温度（上篇）宇宙飞⾏器上带的电⼦脑袋新型飞⾏器飞⾏器的电磁⼒制动亚轨道飞⾏器返回段动⼒学虚拟样机设计⼤⽩丁博⼠的助⼒飞⾏器基于ｗｉｎｃｅ的飞⾏器姿态采集系统的设计与实现灵巧型军民通⽤交通⼯具——飞⾏家三栖飞⾏器基于遗传算法的飞⾏器路径规划研究临近空间和临近空间飞⾏器扑翼微型飞⾏器⾮线性Ｈ∞姿态控制飞⾏器虚拟现实仿真研究中国研制成功形似“ＵＦＯ”的实⽤飞⾏器等⾼超声速飞⾏器的⽓动外形飞⾏器系统级可测试性设计⽅法研究“创新”杯第⼆届全国未来飞⾏器设计⼤赛专业⼆等奖作品（⼆）欧洲第⼀艘“⾃动转移飞⾏器”发射升空等完美世界飞⾏器再绎⾃由新梦想私享者的飞⾏器临近空间飞⾏器的种类及军事应⽤⽔上飞机、地效飞⾏器与冲翼艇辨析⾃主飞⾏器向苍蝇看齐东梦岛——奇奇的飞⾏器电⼦⼲扰对低可观测飞⾏器飞⾏路径规划的影响国内外微型飞⾏器研究现状及技术特点⼟⾖·⽜仔·总统⼭·柑橘·飞⾏器·⼤瀑布美国临近空间飞⾏器技术发展概述从“飞⾏器”谈起的“科学”飞⾏器的“摇篮”新型飞⾏器造艘飞⾏器去参赛⽇本准备进⾏升⼒体再⼊飞⾏器试验昆⾍飞⾏器飞⾏器造型⼤⽐拼飞⾏器的“原动⼒”飞⾏器在直⾓坐标系中定位⽅法研究飞⾏器助推段振动环境分析近空间飞⾏器成为各国近期研究的热点（下）近空间飞⾏器成为各国近期研究的热点（上）飞⾏器的奥秘应⽤于微型飞⾏器阵列天线的⾃适应波束形成器苍蝇飞⾏器正“瘦⾝”训练⾼超声速飞⾏器滑⾏航迹优化飞⾏器ＲＣＳ计算前置处理中裁剪曲⾯剖分算法⾼超声速飞⾏器ＢＴＴ⾮线性控制器设计与仿真基于ＭＡＳ的空天飞⾏器⾃主控制系统设计⾼超⾳速飞⾏器头罩⽓动热流场数值模拟微型仿⽣扑翼飞⾏器的尺度效应分析美国航宇局探索体系和“机组探索飞⾏器”问答追逐飞⾏器的龟壳９１１ＴｕｒＢｏ不⼀样的新兵：美国研制“临近空间”飞⾏器“⼩鹰”号地效飞⾏器飞⾏器发动机的分类及⼯作原理⼀种翼⾝融合体飞⾏器外形的RCS计算与实验发明载⼈飞⾏器的应是中国⼈某ＲＬＶ飞⾏器投放轨迹的设计与分析⾼空⾼速⽆⼈飞⾏器热控制系统设计碟形飞⾏器发展现状及其关键技术世爵：陆地飞⾏器⾼能激光武器的毁伤机理及飞⾏器防御途径分析美国的机组探测飞⾏器计划基于遗传算法的飞⾏器追踪拦截模糊导引律优化设计⽆⼈飞⾏器⾃主着舰实时场景的仿真实现基于ＯｐｅｎＧＬ的飞⾏器超低空追击／拦截三维可视化仿真系统“地⾯飞⾏器”飞⾏器控制软件的Ｓｔａｔｅｃｈａｒｔ原型及其验证跨⼤⽓层飞⾏器爬升段纵向飞⾏控制律和制导律设计地效飞⾏器的海战应⽤地效飞⾏器何以东⼭再起飞⾏器多学科设计优化软件系统防晕飞⾏器微型飞⾏器的微⼩摄像与⽆线传输系统旋翼式微型飞⾏器升⼒系统设计基于Ｍａｔｌａｂ的飞⾏器系统动态特性分析飞⾏器结构特征提取与识别飞⾏器动态下俯过程中的负阻⼒现象激光推进轻型飞⾏器——⼤⽓模式和激光烧蚀推进相结合⾃⼰做个飞⾏器可重复使⽤空间飞⾏器的飞⾏控制飞⾏器ＲＣＳ预估计算前置处理的曲⾯元⽅法基于视频图像的微型飞⾏器飞⾏⾼度提取⽅法各具特⾊的新动⼒飞⾏器微型飞⾏器新型极化电磁驱动舵机的研究飞⾏器结构模型的塑性动⼒响应和失效研究超⼩型固定翼飞⾏器飞控系统研究数据库中的知识发现在飞⾏器故障诊断中的应⽤登⽉飞⾏器软着陆轨道的遗传算法优化飞⾏器动⼒学虚拟样机技术研究微型飞⾏器螺旋桨的⽓动优化设计我所研究的磁悬浮环形飞⾏器基于ＧＩＳ的⽆⼈飞⾏器路径规划航空百年：“601所杯”未来飞⾏器设计⼤赛启事新闻⾥的飞⾏器：ＲＪ－１００型客机“熊蜂-1T“遥控飞⾏器“熊蜂-1T”遥控飞⾏器⼩型观测系统新型飞⾏器V-44问世飞⾏器座舱联想形形⾊⾊的新飞⾏器阿列克谢耶夫与他的地效飞⾏器神奇的地效飞⾏器空间作战飞⾏器。
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。
宇辰网_当民用还在谈论“续航”的时候,军用无人机在“玩”什么？
当民用还在谈论“续航”的时候，军用无人机在“玩”什么？——黄长强作战无人机发展“八大趋势”窥探在近日北京中关村举办的“尖兵之翼——中国无人机大会暨展览会”上，著名无人机作战研究专家、解放军空军工程大学航天航空工程学院教授黄长强做了引人注目的论坛发言。
黄教授总结介绍了世界作战无人机发展的八大趋势。
（对无人机搭载的武器系统选择比飞行器本身有更大的余地/图来源网络）值得注意的是，黄教授对这一领域的研究成果，已在业界传播而非新论，之前有十大趋势之说，现有八大简化之说。
而且就这次黄教授的临场介绍而言，实际对各大趋势的把握亦有偏重。
本篇介绍意在从三大方面对黄教授八大趋势说进行“三位一体”的深度梳理，以求更为清晰的把握黄教授关于作战无人机发展趋势的旨要。
飞行平台的“武器化”趋势黄教授之前强调的作战无人机的一大基础技术领域即续航技术，在这次论坛上已经“隐而不显”。
这实际反映无人机整体快速发展的现况：波音X-45、X-51A 等“快飞”至5000公里每小时，7倍超音速飞行器夺目业界的时代，反之研究续航问题显然已经不能成为军用无人机研究的前沿趋势问题。
而原先强调的作战无人机“武器技术”趋势，不仅没有被削弱，反而在这次发言中成为黄教授重点强调的作战无人机的“基础性技术”。
这其中一个关键趋势是，对无人机搭载的武器系统选择，将比飞行器本身有更大的余地；之前出现的大量飞机却只能选择很少武器的现象将发生改变，发展趋势是武器将比飞机多。
黄教授强调，甚至从“巡飞弹”出现趋势来看，武器系统和飞行平台之间的关系已经开始模糊。
从作战无人机的内涵定义来看，飞行器本身的内涵其实将逐渐“武器化”，无人飞行平台就是一枚“导弹武器”。
但从它与“飞行器技术”互为构成的意义上，除了“控制技术”、“弹药技术”、“自杀技术”、“火控技术”等，这些侧重“武器技术”定义范畴之外，侧重“飞行器技术”领域又可以总结出它的几大发展趋势，即“快飞技术”、“微构技术”、“隐身技术”。
X-51A
X-51A的简要介绍摘要：文章简述了美军X- 51A飞行器的组成以及计划目的和意义，探讨了其在研发过程中的五大独特方案，并具体分析了这五大独特技术,透析了其带来的启示。
并得出我国该如何做才能不落后。
0.引言X- 51A是美国空军研究实验室（AFRL)与国防高级研究计划局（DARPA)联合主持研制的超燃冲压发动机验证机—乘波飞行器SED- WR，Scramjet Engine Demonstrator- Waverider)。
它由波音公司与普拉特·惠特尼（简称普惠)公司共同开发，由一台JP- 7碳氢燃料超燃冲压发动机推动，设计飞行马赫数在6~6.5之间。
这个计划的终极目标就是要发展一种比目前美国武器库中任何一种导弹的速度都要快5倍以上，可以在1小时内攻击地球任意位置目标的新武器。
【1】1.X-51A飞行器的组成及怎样工作X-51A SED飞行器由巡航体、级间段、助推器组成。
HyTech发动机试验所用的飞行器是ARRMD计划研制的短的乘波体机身发展而来，发动机流道包括一个自启动进气道（马赫数为7 的激波贴口）和与飞行器一体化的二维喷管。
机身由波音公司Phantom 工厂制造，PWR 制造的发动机安装于机身上。
助推器是经洛克希德·马丁公司（Lockheed Martin ）改造的陆军战术导弹（A TACMS ），用它将飞行实验组件加速到超燃冲压发动机启动速度，然后分离。
级间段是几个气流可通过的管道，它使超燃冲压发动机的进气道在助推过程中处于启动状态，并通过气动加热。
在助推器分离之后，A VD 飞行器的巡航体和级间段分离，之后，巡航体由超燃冲压发动机推动进行自主飞行。
【2】2.X-51A的目的X-51A计划的主要目的之一是对美国空军的HyTech超燃冲压发动机进行飞行试验。
这种发动机使用吸热型碳氢燃料，能将飞行器的飞行马赫数从4.5提升到6.5。
此外，还有以下目的：其一是获取超燃冲压发动机的地面及飞行试验数据，以加深对物理现象的理解以及开发可用于超燃冲压发动机设计的计算工具；其二是验证吸热式燃料超燃冲压发动机在实际飞行状态下的生存能力；其三是通过自由飞行试验来验证超燃冲压发动机能够产生足够的推力。
超燃发动机(飞行器空气动力学报告)
“IGLA”/GLL-VK（14马赫）
GLL-AP-02（6马赫）
2. 超燃发动机的发展历史—美国
项目计 划 起止年 份 19621978 19861995 主办机 构 NAVY JHU/AP L DARPA 主要研究内容 论证使用可贮存燃料的小型舰载导弹 采用模块化 Busemann进气道 研制X-30实验型单级入轨空天飞机 研制工作范围Ma=4~15 的氢燃料超燃 冲压发动机 设计思想基于1942年 德国空气动力学家 Busemann提出的内 锥形流概念 1.低马赫数来流条件 下不能自起动 2.长度较长 是一种未来的飞机，像 普通飞机一样起飞，在 30～100公里高空的飞 行速度为12～25倍音速， 而且可以直接加速进入 地球轨道，成为航天飞 行器，返回大气层后， 像飞机一样在机场着陆。
NASP HyTech /Hyset HyFly
19961995-
3. X-43A 与 X-51A 的简介
2004年3月27日，X-43A实现了超燃冲压发动机成功点火，并推动飞行器加速 的技术，发动机工作时间11 s，最高速度达到6.83马赫。
B-52挂载飞马座固体火箭飞行到28500米
飞马座火箭开始助推加速
涡轮喷气发动机
1. 研究背景与简介—原理
冲压发动机的原理无 非就是空气以超音速 进入发动机燃烧室与 燃料混合点燃，再从 喷嘴中喷出从而获得 推力。
因为留给空气压缩，与燃料在燃烧室混合，点火， 燃烧的时间只有毫秒量级，这样也就使得发动机 的控制极其困难。
注：1.亚音速与超声速燃 烧的区分是根据燃烧室中 的气流速度。 2.后面提到的双模即是可 以在一次飞行中实现二者 的转换。
2. 超燃发动机的发展历史—前期历史
1946年,Roy就提出了借助于驻波直接 将热量加入超声速流中的可能性。 1957年4月，Shchetinkov申请了超声 速燃烧冲压发动机专利。 1958年9月，在马德里举行了第一届 国际航空科学会议，Ferri 简略地概 述了并证明在Ma =3.0的超声速气流 中实现了稳定燃烧，没有强激波。 ①氢-空气系统的化学过程和现象 20世纪60年代通用应用物理实验室 (1)超燃冲压发动机增量飞行试验飞 行器(IFTV)1965年开始； (2)1964—1968年,低速固定几何尺寸 超燃冲压发动机,无可变几何尺寸,但 是具有随飞行速度而变化的空气动力 压缩比。
一种X-51A相似飞行器模型的气动特性初探
数值模 拟 ， 得 到 了飞 行 器 在 迎 角 一 １ ０ 。 ～１ ０ 。 范 围和 马 赫 数 ６条 件 下 内 外 流 场 结 果 及 升 力 系数 、 阻 力 系 数 和 升 阻 比等
气动特性 ， 并 与 国 内参 考 模 型及 国外 公 开文 献 的结 果 进 行 了对 比 ， 评 估 了这 种 气 动 外 形 的 可 用 性 及 迎 角 变 化 对 其
内外 流 场 和 基 本 气 动 特 性 的影 响 。
关键词 ： 高超 声 速 ； 飞行器 ； 数值模 拟 ； 气 动 特 性
中 图分 类 号 ： Ｖ２ １ １ ． ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｕ 引
吾
能 目标 ， 对 飞行器 后体 ／ 尾 喷管 的一体 化设 计 ， 并得 到 了 Ｐ ａ ｒ ｅ ｔ ｏ最 优前 沿 面 。贺 元 元 等 。 。 叫利 用 其 自主研 发 的计 算 软件数 值模 拟 一 体 化 高 超声 速 飞行 器 内外 流动 ， 并将 数值 结果 与 风 洞 试 验结 果 综 合 评 析 ， 建 立 了一体 化 飞行器 气 动／ 推 进性 能 的评估 方法 。李 晓宇 等＿ ｌ 基于 飞行 器 三 维 模 型 气 动 力 数值 计 算 结 果 ， 建 立 响应 面近 似模 型 ， 并结 合 遗传算 法 进行 飞行 器一体 化 布局 优化设 计 。甘文 彪 等 为提 高 一体 化 飞 行 器 设 计水 平 ， 采 用其 改进 的优 化方 法进 行飞 行器 参数 化 建模 ， 并 基 于优化 所得 的推 荐构 型利 用灵 敏度 分析 方 法进行 非设 计状 态 的性能 分析 ， 继而 完成 构 型 的修 形
映 了较多 的先进 特 征 ， 如 其 高 升 阻 比乘 波 体 外 形 、 机 体／ 发 动机 一体 化融 合技 术等 。因此本 文参 考公 开 的 文献 建立 了一 种与 Ｘ ５ １ Ａ气 动外 形 相 似 的飞 行 器模 型， 并采用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 软件对 其进 行 数值 模 拟 ， 分 析 其气
美国新型作战力量发展及启示思考
美国新型作战力量发展及启示思考新型作战力量是适应新的战争形态和作战样式，以满足新的军事需求、发展新的军事能力为目标，以新技术、新装备为重要支撑的新军事力量。
新型作战力量是提升军队整体作战能力、引领军事发展的重要力量，在国际军事竞争和现代战争中具有举足轻重的作用。
在世界新军事变革和科技革命浪潮的推动下，以美国为代表的世界军事强国不断增加新型作战力量的国防预算，积极推进新型作战力量建设，力图通过发展新型作战力量来争取战略主动。
一、美国新型作战力量建设的发展动向近年来，美国秉承其一贯“数步领先于对手”的做法，在空间对抗、网电空间、无人作战、全球快速打击等军事和科技的前沿领域，集中资源发展新型作战力量。
美国在这些领域的投入和建设，将使其作战力量构成发生重大改变，整体作战能力得到新的补充和提高。
1. 空间对抗能力逐渐发展成熟美国将空间视为国家的“高边疆”，围绕“进入空间、利用空间和控制空间”的能力要求，大力发展空间对抗作战力量。
美国已基本具备自由进出空间、利用空间、夺取空间优势和信息优势的能力。
空间对抗平台技术取得重要进展。
2010年和2011年3月，X-37B成功进行飞行演示验证试验。
面向空天防御的反导反卫能力向光电手段发展。
地面激光反卫能力已开展了射击实验。
固体激光武器系统关键技术日趋成熟，输出功率突破武器级激光器功率阈值。
空间电子战技术已具备实战能力，美已公开部署用于干扰卫星通信链路的“反卫星通信系统”。
2. 无人作战力量发展领先全球美国在初步尝到无人作战力量在减低人员伤亡、降低战争成本的“甜头”后，继续通过加强建设扩大无人作战力量建设规模。
目前，美国已形成具备多种功能的无人机谱系，“全球鹰”等无人机已在战场上广泛应用。
2011年2月，美可搭载于航母的X-47B 无人作战飞机成功进行首飞。
地面无人系统技术、无人潜航器和无人艇成为当前无人系统的发展重点。
例如，美Demo-III全自主无人车已具备越野自主驾驶和多车协调控制能力，“瑞慕斯”（REMUS）600型大型反水雷无人潜航器已成功进行了测试。
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。
啸天神器,冲压发动机
啸天神器,冲压发动机名字来自古埃及冲压发动机的全称为冲压式喷气发动机，其英文名称为Ramjet。
Jet表示喷气发动机，而Ram这个词则大有来头。
公元前1200年，古埃及人发明了冲角（Ram）。
他们把冲角固定在舰艏上冲撞敌舰。
后来，冲角在腓尼基、古希腊和古罗马的桨帆船上得到了大量应用。
借助冲击的速度和力量，冲角能够把敌舰撞出大洞，是一种军舰之间短兵相接的有效武器。
在一些19世纪的蒸汽铁甲舰的前端仍能找到冲角。
X-51A是一种高超声速飞行器。
此类飞行器的发展得益于冲压发动机技术的进步。
这种发动机的发展历史已逾百年。
20世纪初，飞机出现。
逐渐在军舰上消失的冲角（Ram）进入了航空师的研究范畴。
这一次，师们没有让它去冲击军舰，而是让它去冲破重力的束缚，后来又赋予它冲破音障的重大使命。
1913年，法国工程师雷内·劳伦首次提出了冲压发动机的概念。
他认为，当发动机不停地向前冲击的时候，流经进气道的空气会不断地增加压力，这样不用压气机就可以让发动机里的燃料持续燃烧并向后产生推力。
这种发动机只有进气道、燃烧室和喷管三部分组成，中间没有活塞也无需转子（甚至可以没有任何活动部件），构造极简、重量较轻，能够拥有很大的推重比。
劳伦对他提出的新概念很满意，可惜囿于当时的材料和工艺水平，直到抱憾去世，他始终没能制成原型机。
法国在上世纪50年代进行了一系列冲压发动机飞机的尝试。
图片中间为Nord 1500 Griffon战斗机，右边为勒杜克010型飞机。
1915年，匈牙利布达佩斯的工程师阿尔伯特·福诺提出了类似的概念。
他将这种发动机与炮弹结合，发明了冲压喷气炮弹。
这种炮弹能够借助自身动力飞行，即使出膛动能不大也能有超远的射程。
不过，当时的奥匈帝国并不看好这种设计，没有给福诺一张订单。
对于冲压发动机的技术发展来说，这竟是一件好事。
第一次世界大战后，福诺看到了飞机的重要作用，加上他已经对炮弹失去了兴趣，于是开始转行研究冲压喷气飞机，并在1928年向德国提交了一种高空超声速飞机的专利申请。
平流层飞艇的关键技术探讨_王莲英
近 期，X-51A 仅 适 用打 击武器（ HSSW） 。预计这种武器 将于 2020 年进行演示验证。
根据 X-51A 的成果，研究人 员有详细的清单，或能用于开发 战术相关的高超声速武器概念。 X-51A 的基准速度和大约尺寸将 形成 HSSW 的模型，HSSW 能与 B-2A 轰 炸 机 的 内 埋 武 器 舱 和 F-35联合攻击机兼容。这种飞行 验证将成为首次在战术意义上对
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情报交流
图 4 日本平流层飞艇的升空和回收控制图
用飞艇艇库对飞艇的操作更为艰 难，所以，尽量避免使用艇库停 放飞艇。因此，为了使飞艇锚泊 时能够抵抗预计的恶劣天气带来 的载荷，要求飞艇要有足够的结 构强度。
4） 体积大，对风比较敏感， 难于操纵。本身体积大就是飞艇 外形的一个显著特点，又由于平 流层空气密度小，艇体内气体的 浮力大幅下降，因此，平流层飞 艇 的 体 积 更 大。 在 平 流 层 20 000 m高度以上，其垂直方向 运动的气流理论上不明显，但水平 方向不时出现的强风，就不是一般 飞艇能够轻易对付的。对于侧风 引起的力矩，飞艇需要安装较大面 积的尾翼及舵面平衡相应的力矩， 并且对舵面的操作需要有较快的 控制响应。由此带来结构强度及 控制响应要求将大大提高。
高超声速飞行器
高超声速飞行器高超声速飞行器一般是指飞行速度超过5倍音速的飞机、导弹、炮弹之类的有翼或无翼飞行器, 具有较高的突防成功率和侦查效能, 能大大扩展战场空间。
高超声速飞行器潜在的巨大军事和经济价值使得当前世界各军事大国纷纷投巨资到该领域, 成为21世纪世界航空航天事业发展的一个主要方向。
近年来, 各军事大国在推进技术、结构材料、空气动力和飞行控制等关键技术研究方面积累了丰富经验, 对高超声速飞行器未来的发展奠定了基础。
1高超声速飞行器基本概念1.1高超声速的产生和特点高超声速飞行器具有飞行高度高、速度快、侧向机动性好的优点, 能在很短的时间内抵达地球上的任何一点, 迅速打击数千或上万公里外的各类军事目标。
这主要是因为它具有高性能动力推进系统。
超燃冲压发动机、脉冲爆震发动机是高超声速飞行器的关键技术。
目前,各国发展高超声速技术主要选用燃料可在高超声速内流中稳定燃烧的高超声速燃料简称超燃冲压发动机。
超燃冲压发动机的适用范围为马赫数 5 ～16,飞行时不需要自身携带氧化剂, 直接从大气中吸收氧气, 作为助燃剂。
冲压发动机由进气道、燃烧室、推进喷管三部分组成。
所谓冲压, 就是迎面吸进的高速气流在进气道内被迅速扩张、减速、增压的过程。
当气压和温度升高后, 气体进入燃烧室与燃料混合燃烧, 经膨胀加速, 由喷口高速排出, 产生推力。
这项技术的结构质量轻、飞行成本低, 可控能力强、安全性好, 可长时间使用, 是实现高超声速飞行的理想动力装置。
脉冲爆震发动机适用于所有尺寸和所有速度的推进系统, 从发射到高空高超声速飞行甚至轨道机动都能使用, 尽管在50 km 以上时需要使用氧化剂, 但由于应用范围更广泛也更具革命性, 因此也是各国发展高超声速飞行器的热点。
高超声速飞行器具有以下优点:(1)飞行速度快, 全球到达。
未来的战争是高信息化、高智能化的战争, 未来的空中打击力量将主要依靠高度和速度取胜。
这种高超声速飞行器能在大约两个小时之内攻击全球任何角落的目标。
临近空间高超声速飞行器红外辐射特性分析
摘要：为了对临近空间高超声速飞行器进行有效探测和预警，以 X-51A 为例，计算火箭助推段、超
燃发动机工作段和无动力滑翔段、飞行器蒙皮、喷管和尾焰的双波段红外辐射特性。红外辐射计算
的关键在于温度和有效辐射面积的确定。根据修正 Lees 驻点热流密度方法和辐射平衡时的辐射传热
公式，计算出蒙皮的温度。用加力燃烧的涡喷发动机模型近似计算喷管的温度。把导弹尾焰温度分
(1. Information Engineering Academy, Xijing University, Xi’an 710123, China; 2. Air and Missile Defense College, Air Force Engineering University, Xi’an 710046, China;
成战力奠定重要基础，对我国乃至世界安全稳定构
收稿日期：2018-11-05；修订日期：2019-1，主要研究武器装备军民融合发展。E-mail：47619870@。 基金项目：中国博士后科学基金特别资助项目（2014T71008）。
关键词：红外辐射；高超声速飞行器；驻点热流；蒙皮；喷管；尾焰
中图分类号：TN219
文献标志码：A
文章编号：1001-8891(2019)12-1175-06
Infrared Radiation Characteristics of Near Space Hypersonic Vehicles
HE Ping1，WANG Yingying2，FAN Lei3
3. Graduate School, Air Force Engineering University, Xi’an 710046, China)
Abstract：Quantitative analyses are performed on the infrared radiation of X-51A’sskin, nozzle, and plume in dual bands from the boost phase to the glide phase. These analyses are essential for the effective and early-warning detection of hypersonic vehicles in near space. Temperature and effective radiation area are key parameters in infrared radiation computation. The skin temperature of X-51A is determined using the modified Lee’s method and heat transfer formula of radiation balance. A turbojet engine with an afterburner is used for calculating the nozzle’s approximate temperature. The plume’s infrared radiation is computed by combining the plume flow field and simplified three-segment plume model. The simulations indicate that the radiation parts have a large variance in contributing to the total infrared radiation in different flight stages and from different detection angles. Speed has a significant effect on skin radiation, whereas the nozzle and plume radiations depend on the burning state of the rocket and scramjet of X-51A. It is concluded that dual-band detection should be applied when the flight attitude changes and in different flight stages. Key words：infrared(IR) radiation, hypersonic vehicles, stagnation point heat flux, skin, nozzle, plume
高超声速飞行器结构材料与热防护系统
本文2010201222收到,作者分别系中国航天科工集团三院310所助工、高级工程师高超声速飞行器结构材料与热防护系统郭朝邦 李文杰图1 挂载在B 252H 机翼的X 251A摘 要 随着人类对高超声速飞行器的不断探索,结构材料和热防护系统已成为高超技术发展的瓶颈。
首先介绍了X 251A 和X 243A 的项目概况、结构材料和热防护系统,然后分别从高超声速试飞器超高温热防护材料、大面积热防护材料和热防护系统等几方面对X 251A 和X 243A 试飞器进行了分析,最后提出了结构材料和热防护系统发展的关键技术。
关键词 X 251A X 243A 结构材料 热防护系统 飞行器 高超引 言随着高超声速飞行器飞行速度的不断提高,服役环境越来越恶劣,飞行器的热防护问题成为限制飞行器发展的瓶颈。
而高超声速结构材料和热防护系统的研究与开发是高超声速飞行器热防护的基础,因此,各国都大力开展了高超声速飞行器热防护材料与结构的相关研究。
尤其是以美国为代表的X 251A 和X 243A 高超声速飞行器在结构材料和热防护方面的研究比较突出,本文对这两种试飞器的结构材料和热防护技术分别进行详细介绍。
1 X 251A 高超声速飞行器1.1 项目概况X 251A 计划是由美国空军研究试验室(AFRL )、国防高级研究计划局(DARP A )、NAS A 、波音公司和普惠公司联合实施的旨在验证高超声速飞行能力的计划。
终极目标是发展一种马赫数达到5～7的可以在1h 内进行全球打击的武器,包括快速响应的空间飞行器和高超声速巡航导弹。
试验方式是使用B 252H 轰炸机挂载X 251A 飞行,达到预定的飞行条件,释放X 251A 进行飞行试验。
图1是挂载在B 252H 机翼下的X 251A 。
美国空军在2003年开始研制试飞器,2004年12月完成初始设计评估,2005年1月开始详细设计,2005年9月27日被正式赋予X 251A 的代号,2007年5月该项目通过关键设计评审。
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作。进入超燃冲压喷气发动机的空气流的速度是超 声速 , 因而会 产生一定 的冲击波 , 如何实现 不打 乱、不中断吸入的空气流 , 并保持发动机不熄火连 续有序地工作 , 这正是超燃冲压发动机要解决的难 题。在超声速环境下把空气流的速度降低后再进入 冲压喷气发动机, 将限制发动机最终的运转速度。 另一方面 , 产生的冲击波会压缩空气流 , 使进 入发动机的空气流的速度达到高超声速 , 经过适当 的隔离器调节后挤进燃烧室的气流将获得相对稳定 的压力, 实现更完全的燃烧。进入燃烧室的压缩气 流与注入的燃料混合、点火、燃烧 , 然后通过喷嘴 将燃烧后的产物以高于入口处空气的速度排出 , 从 而产生前进的推力。 2 . 2 优越性和挑战 与普通冲压发动机相比, 超声速燃烧冲压喷气 发动机高速飞行产生冲击波, 冲击波在发动机进气 道内压缩空气流, 省去了其它类型冲压发动机必须 具有的活动部件, 即空气压缩机构涡轮、风扇桨叶 等。这些活动部件设计制造价格都较昂贵, 而且运 转中容易发生故障。 超燃冲压发动机由于高速燃烧, 产生较大的推 力, 可以达到普通冲压喷气发动机达不到的速度。 与火箭发动机相比, 超燃冲压发动机的氧气是 从大气中吸取的, 因而不需要自带氧化剂。由于燃 烧 1 g H 2 需要 8 g 的 O2, 所以火箭的质量大部分是 沉重的氧气罐质量。 超燃冲压发动机由于省去了这 部分质量 , 提高了运载工具的 载荷 /自 重比。这意 味着 , 把相同质量的载荷送入轨道 , 超燃冲压发动 机飞行器比其它类型飞行器的质量更小。 飞航导弹 2010年第 12 期
情报交流 但是, 设计超燃冲压喷气发动机也必须应对有 关的挑战: 1) 超燃冲压发动机启动前必须将其 ( 发动机与 飞行器机体是一个整体 )加速到 M a = 4 以上 , 通常 这需要在飞行器后边加一级固体火箭助推器 , 达到 M a = 4以上的超燃速度后, 固体火箭与飞行器分 离 , 超燃冲压喷气发动机点火 , 接下去这种发动机 才可以不断加速达到高超声速飞行。 2) 超燃冲压喷气发动机的压缩空气以数倍声 速通过燃烧室, 每次与燃料混合、点火和燃烧都必 须在极短的时间内有序完成。有人比喻这个过程的 难度好比在飓风中点燃火柴 , 并让火柴保持稳定燃 烧。 3) 飞行速度大于 M a = 5 的高超声速飞行会产 生冲击波, 这会使弹体面临严峻的压力、拖拉力和 高温等问题。 上述三点都是设计这种发动机必须面对的一系 列挑战。这也是超燃 冲压发动 机原理早 已为人所 知 , 世界上已有多家机构研究 , 但直到最近技术才 有所突破的原因。 3 X 51A 的巧妙设计 3 . 1 利用冲击波 , 变害为利 X 51A 所采用的设计把由于超声速飞行引起的 一些严酷影响转变成它的优势。以冲击波为例, 快 速运动的飞行器使空气产生一连串的冲击波 , 一方 面通过发动机自身的复杂赋形 , 使这些冲击波帮助 把空气引导到发动机进气口并挤进燃烧室中 , 同时 实现对空气流的压缩 , 有助于燃料的燃烧过程。另 一方面 , 为了有效利用发动机产生的推力 , 必须克 服冲击波对飞行器产生的反向拖拉力 , 这种力之大 足以拉动一架飞机。为破解这个难题, 把 X 51A 的 鼻锥设计成锋利且陡峭的形状 , 使空气冲击波的走 向受这个特殊形状的制约 , 这种情景可形象比喻成 雕刻 冲击波, 以精确的直角把波破开, 全部压力 指向下面的助推火箭。 在飞行器底部燃烧产物急剧 膨胀, 形成的高压、高速排出气流被冲击波套住 , 转换成升力 , 推动飞行器前进。 由超燃冲压喷气发动机提供动力的飞行器采用 了一体化设计, 飞行器必须能够在较稀薄的上层大 飞航导弹 2010 年第 12期 3 . 2 隔离器的作用 在超燃冲压发动机推进的飞行器中, 飞行器前 半身可实现对气流最初的压缩, 内部进气口实现最 终的压缩。 虽然空气保持超声速, 但当气流经过飞 行器前半部分和内部进气口附近的冲击波时, 速度 会有所减小 (马赫数降低 ) , 压力和温度上升。气流 通道上的隔离器是一个关键部件 , 它把超声速气流 调整到一个过渡压力, 这个压力比进气口的静态压 力高一些。 燃烧室接纳气流 , 并能够在极短的时间 内在沿着燃烧室长度上的几个点上将空气和燃料进 行有效的混合、 燃烧, 使发动机推力达到最佳化。 3 . 3 积极的制冷方法 有效解决超燃冲压发动机制冷问题是发动机制 造公司获得 成功的关键。如果没有 积极的制 冷措 施, 发动机内可能达到 5 000 高温, 如此高温可 以融化任何金属。X 51A 采用燃料在发动机壁面后 对发动机结构进行制冷的方法。 首先将 JP 7 燃料抽到发动机 前庭壁面后的狭 小流道里 , 燃料在滚烫的发动机壁面后流过, 对结 构进行制冷 , 燃料一直流 到超燃冲 压发动机 的后 部。但是, 这个过程不仅仅是制冷 , 发动机后壁面 上涂有一种催化剂材料。 当 JP 7 燃料吸收发动机结 构热量的时候 , 燃料的温度和压力上升, 直到催化 剂和 JP 7 发生化学反应 , 并且将燃料 砸碎 , 分解 11
图 4 X 51A 超燃冲压喷气发动机试飞器示意图
气中捕获大量的空气, 因而飞行器的外形设计得像 一个巨大的空气铲 ( 如图 4 所示 )。超燃冲压发动机 的外 形、进气 口、气流通 道的设计 是很复杂 的工 作, 需要计算机反复模拟气流场、实物进行风洞试 验, 对气流通路和轮廓赋形, 逐步逼近达到最佳, 这是一项耗时长、费用高的工作。
图 1 X 51A 由 B 52H 进行载飞试验
本文 2010 07 13 收到 , 白延隆系中国空 间技术研究院西安分院高工 , 白云系自由撰稿人
飞航导弹
2010 年第 12期
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情报交流
图 3 超燃冲压喷气发动机的工作原理示意图
( 通过它 以高于进 气口空 气流的 速度排 出燃 烧产 物, 产生推力 )。 冲压发动机是靠吸入的空气 流作为助燃剂工
情报交流
超燃冲压喷气发动机飞行器 X 51A 的巧妙设计
白延隆 白 云
摘
要
介绍了 X 51A 飞行器的第一次飞行试验 及结
2003 年初 , 美国空军制定了吸热型燃料超燃冲压发 动机飞行验证机 ( EFSEFD ) 计划, 后来该计划更名 为超燃冲压发动机演示验证器 乘波体飞行器 ( SED WR )计划。 2005 年 9 月, 美国空军正式将该计划编 号为 X 51A。 2006 年 X 51A 开始地面测试 , 先 后对发动机 SJX61 1和 SJX61 2 进行了多达几十次的地面试验, 2009 年底进行了 X 51A 的首次系留载飞试验, 并 在 2010 年 5 月 26 日对其进行了首次高超声速动力 飞行试验。 1 . 2 飞行试验目的 X 51A 计划的目标是建造由超燃冲压发动机提 供动力的可自由飞行的飞行器, 且其可使用喷气发 动机的通用标准燃料连续工作。该计划的宗旨是通 过飞行试验验证超燃冲压发动机技术、高超声速环 境下的热防护技术、 飞行器高速控制技术等多项关 键技术。
1 . 3 首飞结果 X 51A 由 B 52H 带到 15 . 2 km的 高空后 释放 , 4 s 后 飞行器的固体助推火箭成功点火, 火箭将 X 51A 加速到 M a = 4 . 8 的速度 , 固体火箭与 X 51A 飞行器成功分离。 超燃冲压发动机 SJX61 也成功点 火 , 乙烯首 先点燃 , 然后 过度到 点燃 JP 7 碳氢燃 料 , 开始 加 速。试 验 过 程 中 最 大 加 速 度 只 达 到 0 . 15 g, 比预计的 0 . 22 g 低一些。 在点火飞 行大 约 150 s 后, 飞 行器 达到 大约 22 km的高度, 此时飞行器出现异常, 速度放慢。 熄 火后的飞行器继续滑翔降落飞行, 大约又持续飞行 了 60 s, 遥测信号中断, 靶场安全控制官员决定发 出自毁指令 , 结束试验。飞行器爆炸自毁后, 碎片 溅落到海里。X 51A 的此次试飞是利用通用煤油作 燃料的首次超燃冲压发动机的飞行试验, 创造了超 燃冲压发动机自主飞行时间最长的纪录, 并已获得 大量数据, 完成了飞行试验主要部分的工作, 意义 重大。 2 超燃冲压发动机 2 . 1 工作原理 超燃 (超声速燃烧 ) 冲压发动机是冲压发动机 的一种 , 它的特征是吸入发动机燃烧室内的空气流 的速度为超声速 , 而普通冲压发动机内气流速度为 亚声速。 超燃冲压发动机的基本组成包括 : 进气压 缩管 (由于飞行器的高速飞行, 吸入的空气受到压 缩 ) , 燃烧室 (燃料与压缩空气混合 , 燃烧 ) , 喷嘴 10
果 。阐述了超燃冲压飞行器的工作原理 , X 51A 超燃冲压发 动机飞行器为克 服冲击 波 、高温 等严 酷环境 采取 的技术 措 施 , 分析了超燃冲压发 动机在远距离打击武器 、超高速民用 航空和卫星运载工具 方面的潜在用途 。 关键词 弹 超燃 冲压发 动机 X 51A 火箭 导
超燃冲压发动机将使航空器的飞行速度有重大 突破, 从而引发自喷气发动机取代螺旋桨发动机以 来航空技术的又一次更为深刻的革命。 1 X 51A 的首次飞行试验 1 . 1 项目发展背景 2010年 5 月 26 日, 美国空军在南加州太平洋 靶场进行了 X 51A 的首次动力飞行试验。 X 51A 是一项不载人的超燃冲压发动机演示飞 行器计划 , 它由美 国空军、国 防高级研 究计划局 ( DARPA ) 、国家航空航天局、波音公司和普惠公司 洛克达因分公司合作开展。 追溯 20 世纪 90年代, 空军研究实验室曾有一 个极高超声速推进计划 ( H yT ech) , 并由普惠公司 洛克达因分公司为其开发一种碳氢燃料的超燃冲压 发动机 , 这正是今天 X 51A 使用的 SJX61 发动机的 雏形。 超燃冲压发动机是这个项目最关键的技术, 为 试验超燃冲压发动机的飞行性能, 专门设计了一种 发动机 /飞 行器一体、能够自由飞行的演示飞行器。
情报交流 成更细的碳氢成分 , 如氢, 乙烯和甲烷。在发动机 的后部 , 将被分解 的燃料收 集起来 , 成 为一种蒸 汽 , 并逆转移动方向向前抽取直到喷洒进燃烧室 , 然后点火燃烧。燃烧产物在喷嘴中急剧膨胀, 并以 极高速度向外喷出, 从而产生推力。这个推力虽不 是很大 , 但是在空气稀薄的 18 km ~ 30 km 的高空 , 对于点火时已经具有 M a = 4 以上速度的飞行器来 说 , 这个推力足够将 900 kg 的飞行器加速到 M a = 6 以上。如何使燃料气化设施减轻质量, 这是超燃 冲压发动机用于导弹设计的一个重要挑战。 3 . 4 采用通用的燃料 出于经费成本、研制周期、减少风险等方面的 考虑, X 51A 在设计上尽量利用现有成果, 除了吸 收了 NAS A 的 X 43A 在发动机方面 的先进技术和 成功经验 ( X 43A 是一个 3 . 6 m 长的飞行器 , 2004 年飞行试验时其发动机工作了 12 s , 达到 M a = 9 . 8 的速度 ) , X 51A 采用了军方现有的陆军战术导弹 系统 ( ATACM S) 的固体火箭助推器, 将飞行器推动 到 Ma = 4 . 5以上的速度。从这个意义上说, X 51A 不是一个从实验室开始的任务 , 对它的设计是从有 效利用已经积累的成果开始的。 X 51A 飞行器由标 准的镍合金作成 , 不采用稀缺材料。 为了节省经费 , 它采用的试验设施与现有试验 设施相适配。 试验总体安排是从飞机上投放, 因而 它的尺寸与挂架位置与联合空对地 导弹支架相匹 配 , 便于在 B 52 或喷气式战斗机上挂飞。 作为一种可运转、可装备的系统, 发动机使用 标准燃料 具有重 要意义。 X 51A 使 用价格 低廉的 JP 7碳氢燃料, 与现有军方后勤供应链相一致。这 种燃料燃点很高 , 火 柴点火后 掉入燃料 内都会熄 灭。发动机点火之初是乙烯和 JP 7的混合气体, 然 后才转到单独的 JP 7碳氢燃料。 X 51A 虽然没有 X 43A 飞得快, 但它使用更通 用的 JP 7 煤油燃料 , 采用了独特的制冷设计 , 飞行 距离远得多 ( 大约 600 km ) 。 X 51A 首飞的成功意 味着超燃冲压发动机将提供一种全新的快速全球打 击能力。 4 超燃冲压发动机技术用途展望 有人比喻, 飞行器动力从普通的冲压发动机技 12 术过渡到超燃冲压发动机技术所产生的影响, 好比 飞机从螺旋桨发动机过渡到喷气式发动机对航空技 术的影响。 但实际意义远远不止于此 , 飞机动力技 术从螺旋桨到冲压喷气技术只是航空器 (包括民航 机和军用战斗机 ) 速度上的有限突破, 大飞机的 经济速度一般到 M a = 0 . 8 , 小型机速度不断刷新。 从速度上的优势可以预测超燃冲压喷气发动机 有三方面的潜在用途: 1) 远距离快速打击武器 以超燃冲压发动机作动力的导弹 , 如果它的飞 行速度达到 M a = 10 , 再配合成熟的精确制导技术, 1 h 内可以袭击 6 000 k m 以外的重点目标 , 2 h 内 可以攻击地球上任何位置的目标。由于飞行器速度 很大 , 即使采用常规战斗部也能产生极大威力。如 采用破碎型战斗部时, 在目标上空撒布硬度比钢大 二倍的钨金属块, 打击面积会大大提高。 这是一种新的常规快速打击手段 , 比从潜艇发 射巡航导弹更快速 , 也可不必动用影响大国间战略 平衡的洲际弹道导弹, 便可达到一定的战略威慑目 的。美国媒体称, 美国军方 2015 年左右可以研制出 这种武器。利 用这种发动 机为动力 的航空器 作侦 察、监视可以快速获得情报。 2) 缩短远距离国际航线的飞行时间 作为民航超远距离的航线 , 装备这种发动机的 飞机可以在一两小时内把洲际旅行的旅客送到目的 地, 而不是现在的十几个小时。要达到这一步 , 仍 还有许多问题需要攻破。 3) 新型运载工具 直到现在 , 无论发射什么卫星进入太 空轨道, 都要依靠几十层楼高的火箭作为运载工具。如前所 述, 造成火箭体积、质量庞大的主要原因是火箭发 动机需要自带氧化剂, 通常氧化剂会占据火箭体积 和质量的极大比例。而航天飞机这种耗资巨大、风 险很高的运载工具即将成为过去。各航天大国都重 视超燃冲压发动机技术的研究。可以指望, 使用从 大气中吸取氧气的超燃冲压发动机运载工具, 在大 气层中即可把载荷推到接近 M a = 15的高速 , 然后 过渡到使用自带氧化剂的 火箭继续把飞行 器推到 M a = 25 的速度然后进入太空轨道 , 这比全程直接 用火箭推入轨道节省许多。 ( 下转第 17 页 ) 2010年第 12 期 飞航导弹