A280-飞机总体设计-matlab-SRR-DT12-新型高超声速飞行器
高超声速巡航飞行器推进系统建模与仿真
Ｍ ｏ ｅｉ ｇ ａ ｄ ｉ ｕｌｔｏ ｆＰｒ ｐｕ ｓｏ ｙ ｔ ｍ ｄ ｌｎ ｎ Ｓ ｍ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｌｉ ｎ Ｓ ｓｅ
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高超声速飞行器技术研究的历史与未来
高超声速飞行器技术研究的历史与未来
高超声速飞行器是飞行速度在马赫数5以上的飞行器，其速度较快，能够带来很多优势，如缩短远距离飞行时间并提高交通运输效率。
然而，高超声速飞行器的技术研究一直以来都是一个热门话题，同时也是一个充满挑战性的领域。
历史上，高超声速飞行器得到了多个国家的关注和投入。
尤其是在上个世纪50年代至60年代，在美国、苏联、法国等国的积极开展下，高超声速技术取得了重要进展。
当时，美国主攻转子式高超声速飞行器，苏联则主攻翼龙式高超声速飞行器，法国则研制平板翼式高超声速滑翔器。
这些成果对后来高超声速技术研究奠定了基础。
近年来，随着技术水平的进步，高超声速飞行器的研究成果也在逐步出现。
例如，中国成功进行了高超声速滑翔飞行器试飞、美国成功研发了“X-51A“高超声速飞行器等。
在这些研究中，高超声速飞行器技术发展的难点包括高温材料、发动机设计、气动热力学、空气动力学等方面。
未来，高超声速飞行器技术将继续向前发展。
首先，高超声速飞行器将被广泛应用于军事领域，如可以用来进行快速反击、反
侦测等。
其次，在民用领域，高超声速飞行器可以用来加快旅行速度，缩短飞行时间，增强航空交通运输的效率，同时对于航空航天科学的推进也具有重要意义。
总之，高超声速飞行器技术的研究具有重要的意义。
历史上，多国在高超声速技术研究上取得了突破性进展，但同时也面临各种技术难点。
未来，高超声速飞行器技术的应用前景广阔，同时其技术研究也是一个需要不断努力突破的领域。
基于MATLAB的现代优化算法在飞行器气动外形设计中的应用
LT 3. 2951 7. 2816 4. 6428 4. 6661 4. 6537
目标值 K
1. 8407 1. 9703 1. 9392 1. 9448 1. 9416
一般而言, 细长体的升阻比较大, 而舵面积达到 最大值时, 其对升阻比的贡献最大, 表 1 中的优化设 计数据证明了这一事实, 同时也说明了优化结果的 合理性。除了简单遗传算法搜索能力相对较差外, 三 种方法重复多次计算都给出了相当接近的近似最优 解。由于在 HGA 算法中对参数上溢和下溢作了特 殊处理, 因此使得最优解达到精确的边界值。由表 2 可见, 三种算法的计算花费是可以接受的。
译器生成动态链接库( DL L ) 文件, 这样就可以直接 在 MAT L AB 语言环境下直接调用了。
2 设计实例
利用以上算法, 本文在 M AT L AB 语言环境下 对高超声速飞行器的气动外形参数优化问题进行了 研究。所选飞行器为带控制舵飞行器和可变弯体飞 行器。锥体气动力根据广义内伏牛顿流理论计算, 舵 面气动力按修正的牛顿流理论计算, 总的气动力按 线性叠加[ 6, 7] 。这种方法具有快速有效的特点, 能够 满足工程设计的一般需要。而且采用这种气动力估 算方法可以弥补遗传算法计算量大的不足。原来的 气动力分析程序是用 For tran 编程的, 通过 MA T L AB 编译器生成 动态链接库( DL L ) 文 件, 以便 在 M AT L AB 语言环境下调用。 2. 1 带控制舵飞行器的气动外形
简单遗传算法采用浮点数编码, 指数形式的适 应度定标方法, 择优比例选择算子, 单点交叉, 均匀 变异算子以及最优保存策略。
混合( 模拟退火) 遗传算法采用浮点数编码, 指 数形式的适应度定标方法, 择优比例选择算子, 算术 交叉算子, 非均匀变异算子以及最优保存策略。在每 一代进化完成后, 在每一个个体的邻域进行一次扰 动, 并按照模拟退火中的 M et ro plis 准则接受新解。 由于混合了模拟退火算法, 极大地改进了简单遗传 算法局域搜索能力不强的弱点。另外, 由于采用与退
高超声速飞行器的设计和发展
高超声速飞行器的设计和发展高超声速飞行器（Hypersonic Aircraft）是一种以超过马赫数5（即音速的5倍）的速度飞行的飞行器。
它具有巨大的飞行速度和潜在的应用前景，在军事和民用领域都具有重要意义。
本文将探讨高超声速飞行器的设计原则、发展历程以及前景展望。
一、设计原则1. 流体动力学设计：高超声速飞行器在超音速飞行时，面临着极高的气动热和压力，流体动力学设计成为其设计的重要考虑因素之一。
通过减小气动阻力和控制空气动力学部件的热载荷，可以提高飞行器的性能和安全性。
2. 结构材料和热防护：由于高超声速飞行器在飞行过程中会受到极高的热载荷，选择合适的结构材料和热防护措施十分重要。
先进的复合材料和热防护涂层可以有效降低热传导和热辐射，保护飞行器免受热损伤。
3. 推进系统设计：高超声速飞行器需要强大而可靠的推进系统来提供足够的动力。
常用的推进系统包括超音速燃烧冲压发动机和燃烧爆破发动机等。
这些设计需要克服高温、高速和高压的挑战，确保推进系统的稳定和性能。
二、发展历程高超声速飞行器的研究和发展可以追溯到20世纪50年代。
当时，美国和苏联在冷战期间开始了高超声速技术的竞争。
随着科技的进步，高超声速飞行器的设计和测试变得更加成熟。
1998年，美国的X-43A 无人飞行器首次实现了马赫数10的飞行，打破了超声速飞行记录。
近年来，高超声速飞行器得到了全球范围内的重视。
许多国家纷纷投入资金和人力进行研发。
美国、中国、俄罗斯、澳大利亚等国家都在积极推进高超声速飞行器的研究和试验。
其中，中国在高超声速技术方面取得了许多重要突破，成为全球的领导者之一。
三、前景展望高超声速飞行器在军事和民用领域都有广阔的前景。
在军事领域，高超声速飞行器可以提供快速打击、情报侦察和迅速反应的能力，极大地改变了传统战争的格局。
在民用领域，高超声速飞行器可以用于快速、高效的空中旅行，缩短航空时间，提升旅行的舒适度，并开辟全新的空中交通运输系统。
A270-飞机总体设计-matlab-SRR_DT22-高空长航时无人机
System Requirements Review (SRR)——高空长航时无人机设计方案目录System Requirements Review (SRR) (1)——高空长航时无人机设计方案 (1)一.任务陈述 (2)二.市场和顾客 (2)市场和规模 (2)用户需求 (2)三.相关竞争实施方案 (3)四.运行理念 (3)潜在用户： (3)载荷能力： (4)典型任务剖面： (4)五.系统设计需求： (4)六.拟采用的技术/先进概念 (5)七. 初始参数 (6)几何参数及重量参数 (6)重量分配及推力分配 (7)三视图以及实体图截图： (8)八.人员组成及分工 (9)九.本阶段总结及下阶段任务计划 (9)十.参考资料 (9)一. 任务陈述研究人员一直在使用全球鹰型无人机进行飓风季节大气数据的采集，通过这些数据来优化其计算机大气模型。
该模型可准确预测风暴轨迹，但在预测风暴的形成和激化行为的时候准确度偏低，更准确的预测还需要对大气数据的长期的观察和采集。
而全球鹰的持续航时仅有24小时，难以满足长期数据采集要求。
这就要求设计出新一代的具有更长续航能力的无人飞行系统。
设计任务要满足以下假设：目标载荷包括4个以上的下投式探空仪和一个雷达；载荷布置在机舱内部且可拆卸调试；所有架次的起降都在美国航空航天局Dyden飞行研究中心；起飞后，飞行器爬升到18km以前，都应处于FAA管制空域，然后过境到大西洋上空。
二.市场和顾客市场和规模无人机所面对的市场大致可以分为两类：民用和军用。
世界上已经有32个国家研制出了50多种无人机，有55个国家装备了无人机，并且有更多的国家正在进行无人机的研制工作。
用户需求在民用领域，高空长航时的无人机由于其昂贵的价格难以有广泛的用途，但是在仍会是不可或缺的工具。
作为通信中继，在抢险救灾、消防救援中可以有出色的表现。
作为通信平台的补充，救生和安置将更便捷高效。
这时候续航性和抗干扰能力以及近地飞行的稳定性要求较高。
A279-飞机总体设计-matlab-SRR_DT13-宽体客机
飞翼面布局宽体客机一、任务陈述宽体客机又称宽机身客机，是指具有大直径机身客舱，有两个通道，载客量在300人以上的喷气客机，是现今面向民用航空工业的重要机种之一，在民航运输中有着举足轻重的地位。
第一架宽体飞机为波音747，发布于1969年，是美国波音公司投资10亿美元研制出来的洲际远程宽体客机，用以满足20世纪60年代末民航旅客增加的需要。
如今宽体客机在中短航程航线执飞比例逐渐增加，有利于解决航空拥堵问题，机场可用空间更大，还能在节约燃油、减少二氧化碳排放和缓解飞行员短缺方面带来巨大的经济和环保效益。
具有先进布局的宽体客机其宽敞性，安全性与豪华程度对当今追求更高品质生活与舒适性的人们具有极大的吸引力。
我国商飞公司已开展双通道宽体机的市场调研，以满足国际间枢纽机场和洲际飞行为目标，适时发展双通道大型干线飞机。
意欲打破现有空客、波音在宽体客机领域的双寡头垄断局面，推动中国民用航空业的发展。
二、市场和和顾客有数据显示，过去十年中国国内航空市场迅猛增长，很大程度上得益于宽体客机的高使用率。
2003年到2013年，北京首都机场至上海虹桥机场这一中国最大规模航线的航班班次增加了53%。
同时，这条航线上宽体客机的航班班次也大幅增长，从2003年的47%增加到了2013年的76%。
可以看出，宽体客机在中国市场具有很大的潜力，增投宽体客机既能加快机场旅客流量的周转速度，又能实现航空公司与旅客之间的双赢局面。
宽体客机的使用已经成为民航管理者以及航空公司关注的热门话题，从某种程度上来说，宽体客机的运营已经成为航空公司经营的关键环节。
目前，国内使用的宽体客机大都是从国外引进，波音和空客的宽体飞机几乎垄断我国的市场。
在这种局面下，加快研究属于我们自己的宽体客机势在必行。
现实情况是随着客座率的增加，当一条航线的定期航班投放达到七八个时，仅凭增加频次不能解决根本问题。
要真正解决这一问题，最佳方案就是宽体客机。
在时刻资源难以突破的前提下，宽体客机较大的承载量本身就独具优势。
Matlab在飞行器设计与控制中的应用指南
Matlab在飞行器设计与控制中的应用指南飞行器设计与控制是航空领域中至关重要的技术领域之一。
实现一个高性能、稳定可靠的飞行器需要精确的设计和控制算法。
而Matlab作为一种强大的数值计算工具和开发环境，在飞行器设计与控制中发挥着至关重要的作用。
本文将重点介绍Matlab在飞行器设计与控制中的应用指南。
1. 飞行器建模与仿真飞行器的设计与控制首先需要建立准确的数学模型。
Matlab提供了丰富的工具箱和函数，可以方便地进行飞行器的建模和仿真。
首先，可以利用Matlab的Simulink工具进行连续系统和离散系统的建模。
通过建立准确的飞行动力学方程和传感器模型，并结合各种环境因素，如空气动力学和风扰动，可以得到真实可靠的仿真结果。
此外，Matlab还可以使用SimMechanics工具箱进行多体动力学建模，以更精确地描述飞行器的运动。
2. 飞行器姿态控制飞行器的姿态控制是保持飞行器稳定飞行的核心问题。
Matlab为飞行器姿态控制提供了丰富的控制设计和分析工具。
例如，可以使用Matlab内置的Control System Toolbox来设计和优化飞行器的控制器，并通过频域分析和根轨迹等工具评估系统的稳定性和性能。
此外，Matlab还提供了强大的优化工具，如优化和鲁棒控制工具箱，可以帮助用户通过自动化方法获得最优的控制器参数。
3. 导航与定位在飞行器设计与控制过程中，导航与定位是不可或缺的。
Matlab提供了一套完整的导航和定位算法工具箱，可以方便地进行导航滤波、轨迹规划、姿态解算等操作。
例如，可以使用自适应卡尔曼滤波算法对飞行器的姿态和位置进行准确估计。
此外，Matlab还提供了GPS和惯性导航系统的仿真工具，可以模拟不同环境下的导航和定位性能。
4. 通信与数据处理在现代飞行器中，通信与数据处理起着关键的作用。
Matlab提供了一系列用于通信系统设计和数据处理的工具箱，如通信工具箱、图像处理工具箱等。
A283-飞机总体设计-matlab-SRR_DT09-先进布局宽体客机
先进布局宽体客机设计1.任务陈述我们的任务是为办公、旅游、出行等有着不同需求的广大乘客提供安全、舒适、便捷的乘坐体验。
我们将提供范围广泛的服务，我们将以有竞争力的和与我们的盈利目标相一致的价格满足客户的需求。
我们的基本目标是在不影响乘客乘坐体验的前提下，尽可能的为更多的人服务，即提高飞机的座数。
2.市场和顾客一.市场规模:中国航空运输业的快速发展，成为未来引领全球航空业发展的关键因素。
波音公司对中国市场继续看好，在不久前发布的市场预测报告中，预测未来20年中国将需要5580架新飞机，总价值达7800亿美元，到2032年中国民航机队的规模将达到现有机队的3倍。
波音看好中国的理由显而易见，中国经济和旅游业的不断发展，推动了航空市场需求的增长。
随着中国城市化进程进一步加快，二线城市呈现出巨大活力。
统计资料显示，2011年中国城镇人口占总人口的比重达到51.27%，首次超过50%，实现历史性突破，人口数量超过800万的城市有30个。
宽体客机市场历来是兵家必争之地。
尽管未来20年单通道飞机将占据数量上的优势，但250座~400座的宽体客机在价值上却丝毫不落下风。
“单价更高的宽体飞机可以为制造商带来更大的利润空间，收益也更多，一直是制造商争相抢夺的重要市场。
”一位航空业内人士如是说。
此外，由于看到了中国宽体客机市场的巨大空间和潜力，波音和空客已经开始不遗余力地开拓中国市场。
二.用户需求:飞机座位间距和座椅是否合适，与乘客旅途疲劳与否息息相关。
目前主流飞机经济舱座位的标准间距，即每排的间隔为32英寸（81.3厘米），公务舱则为38英寸（96.5厘米）。
这是指从前排座椅固定架前端，到本排座椅固定架前端的距离；而乘客关心的腿部空间，即前排椅背到本排坐垫的距离，大约是10英寸（25.4厘米）。
更形象地讲，这个距离大约是一台笔记本电脑的宽度，一般乘客可以将腿自然伸直到前排座位下方。
客舱的空间感对乘客的旅行体验亦有重要影响。
A267-飞机总体设计-matlab-SRR-DT25-先进布局宽体客机
先进布局宽体客机系统需求评审报告ОКБ11232014/4/12一、项目概述新型宽体客机是针对2040年左右市场的远程宽体客机概念。
本项目旨在全面替换现运营的宽体客机，通过新技术的运用打造更加快捷舒适清洁的旅行。
本项目拟提出跨声速、超声速两种方案。
二、市场展望随着日益增长的洲际旅客需求，预计目前的点对点航班市场会在2040年进一步成熟。
在点对点运行模式下，飞机要求具有较长的航程以便航空公司联结城市对，同时要求飞机的起降性能较好以便在二三线城市机场进行起降。
此外由于这一市场处于200-300座级市场，飞机的燃油经济性非常重要，以便在客源相对稀疏的点对点航线上实现盈利。
从旅客需求出发，飞机需要具有较好的客舱体验，这对要在飞机上度过较长时间的长途航线格外重要。
我们认为目前市场上的飞机布局在燃油效率方面已经达到了一个高峰，只有使用革命性技术，才能在这一方面有所提升。
因此我们决定做出大的变革，降低飞行阻力，提高飞行速度，进一步缩短旅行时间。
另一方面，目前民用市场对节能环保技术格外看重。
对于超声速运输机概念，减小音爆是最重要的考虑因素。
我们的方案预计采用合适的高度和巡航速度组合，实现音爆在大气中的反射，使地面音爆较协和式客机水平削弱80%。
此外我们还计划使用变循环发动机技术，优化飞机在超声速巡航阶段的燃油消耗，使飞机油耗水平与目前飞机相当。
在飞机运行方面，我们注意到自由飞行空管技术和自由飘落进近技术的发展，可以将飞机运行燃油消耗和排放指标进一步减小。
此外在客舱体验环节，目前的客舱相对闭塞，缺少与外界的信息交互。
这对信息时代的旅客而言是一项重大损失，因此我们希望在缩短旅行时间的同时，使用光传操纵系统和其他屏蔽措施，以消除客舱电子干扰问题实现客舱和地面网络互联。
从目前正在发展的各式机上WiFi设备来看，该需求在未来极有可能成为客舱标准配置。
在这一市场上目前主要的机型涉及波音公司的B747、B767、B777、B787系列以及空客公司的A330、A340及A350系列。
高超声速飞行器多物理场耦合问题建模与分析
2023-11-06CATALOGUE目录•引言•高超声速飞行器多物理场耦合模型•高超声速飞行器多物理场耦合数值模拟•高超声速飞行器多物理场耦合问题分析•高超声速飞行器多物理场耦合问题优化设计•结论与展望01引言研究背景与意义高超声速飞行器在国防、科技和商业领域具有重要应用价值，如高超声速巡航导弹、高超声速飞机等。
多物理场耦合问题是高超声速飞行器设计面临的重大挑战之一，涉及气动、热、结构等多个物理场的相互影响。
研究多物理场耦合问题对提高高超声速飞行器的性能、安全性和可靠性具有重要意义。
010203研究现状与发展国内外学者针对高超声速飞行器多物理场耦合问题开展了广泛研究，提出了许多建模与求解方法。
然而，由于高超声速飞行器多物理场耦合问题的复杂性，仍存在许多挑战需要进一步解决。
随着计算技术和数值方法的不断发展，多物理场耦合问题的研究将更加深入，为高超声速飞行器的设计提供更加有效的手段。
02高超声速飞行器多物理场耦合模型建模方法与原理耦合模型分类根据耦合程度和物理场类型，可将高超声速飞行器多物理场耦合模型分为强耦合模型、弱耦合模型和混合耦合模型。
建模原理利用物理和数学方法，建立能够描述各物理场之间相互作用和影响的数学模型，并进行数值模拟和实验验证。
常用软件ANSYS、FLUENT、MATLAB、COMSOL等。
气动-热-结构耦合模型热效应对气动性能的影响结构变形会改变飞行器的气动外形，进而影响飞行器的气动性能。
建模方法采用有限元法和有限差分法等数值方法，进行耦合求解。
气动外形对温度场的影响高超声速飞行时，气动加热会导致飞行器表面温度升高，进而影响结构强度和刚度。
03建模方法采用多学科耦合方法和控制理论进行建模和仿真分析。
气动-推进-控制耦合模型01推进系统对气动性能的影响火箭发动机的推力、燃料消耗等会影响飞行器的气动外形和气动性能。
02控制系统的气动效应控制面、控制机构等的气动效应会影响飞行器的气动性能和控制精度。
超音速飞行器的设计与模拟仿真方法研究
超音速飞行器的设计与模拟仿真方法研究超音速飞行器作为现代航空领域的重要发展方向之一，其设计与模拟仿真方法研究具有重要的理论和实际意义。
本文将介绍超音速飞行器设计的基本原理和挑战，以及常用的模拟仿真方法，以期为相关研究提供指导。
超音速飞行器的设计是一项复杂而挑战性的任务。
与亚音速飞行器相比，超音速飞行器面临更高的气动热和气动弹性问题，以及更严格的结构可靠性和耐久性要求。
因此，设计过程需要综合考虑材料性能、流场特性、气动热效应等多个因素，并且需要通过模拟仿真方法对设计方案进行验证和优化。
在超音速飞行器的设计过程中，常用的模拟仿真方法包括数值流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）、结构力学仿真和多学科耦合仿真。
数值流体力学在超音速飞行器的设计中起着至关重要的作用。
它可以通过分析飞行器表面的流场变化，预测气动力和热载荷，从而评估设计方案的可行性。
结构力学仿真用于分析超音速飞行器的结构强度和振动特性，以确保设计方案的安全性和可靠性。
此外，多学科耦合仿真可以将流场和结构的耦合效应考虑在内，开展更为真实的仿真分析。
在数值流体力学仿真中，常用的方法包括欧拉法和雷诺平均纳维-斯托克斯方程（Reynolds-Averaged Navier-Stokes, RANS）等。
欧拉法适用于不可压缩流动，可以预测超音速飞行器周围的压力和速度场分布。
雷诺平均纳维-斯托克斯方程是一种求解流体流动的平均方法，更适用于可压缩流动。
这些方法通过计算网格划分和数值离散化，以及求解流场的有限体积或有限元方法，预测飞行器在不同工况下的气动特性。
另一方面，结构力学仿真可以通过有限元法等方法分析超音速飞行器结构的强度和振动特性。
有限元法是一种将实际结构离散为有限数量单元的方法，通过求解线性或非线性力学方程，预测飞行器在正常和受载工况下的应力、变形和振动情况。
这些分析结果可以帮助设计师评估和改进超音速飞行器的结构可靠性和耐久性。
高超声速飞行器发展现状
高超声速飞行器一、国内外高超声速飞行器研制现状高超声速飞行器技术是21世纪航空航天技术的新制高点，是航空史上继发明飞机、突破声障飞行之后第三个划时代的里程碑，同时也将开辟进入太空的新方式。
高超声速飞行器技术的突破，将对国际战略格局、军事力量对比、科学技术和经济社会发展以及综合国力提升等产生重大和深远的影响。
因此，世界主要国家一直把高超声速飞行器研制作为科技发展的最前沿阵地，从人力、物力、财力等各方面给予大力支持。
自20世纪50年代末开始探索超声速燃烧冲压发动机技术以来，经过几十年的探索，美国、俄罗斯、法国、德国、日本、印度和澳大利亚等国在20世纪90年代初陆续取得了技术上的重大突破，并相继进行了地面试验和飞行试验。
这表明高超声速技术从进行概念和原理探索的基础研究阶段，进入了以某种高超声速飞行器为应用背景的先期技术开发阶段。
各国技术开发的主要应用目标近期为高超声速巡航导弹，中期为高超声速飞机，远期为吸气式推进的跨大气层飞行器、空天飞机。
高超声速飞行器技术是21世纪航空航天技术的制高点，也是重要的军民两用技术。
虽然目前仍存在不少技术难题，而且耗费巨大，但从世界各研制国目前的发展势头来看，以超燃冲压发动机为动力的高超声速巡航导弹有可能在2010年前后问世。
预计到2025年，以超燃冲压发动机为动力的高超声速飞机和空天飞机也有可能投入使用，并将在军事、政治和经济等领域产生重大影响。
1 美国1.1 Hyper2X计划经过较长时间的研究和实践，美国在高超声速飞行器的设计研制方面积累了丰富的经验。
作为试验性高超声速飞行研究计划，Hyper2X计划是对以往所做工作的一次检验。
Hyper2X计划是美国国家航空航天局(NASA)近年来重点开展的高超声速技术研究计划，主要目的是研究并验证可用于高超声速飞机和可重复使用的天地往返系统的超燃冲压发动机技术，并验证高超声速飞行器的设计方法和试验手段。
1997年1月，NASA与兰利研究中心、德莱顿飞行研究中心签订合同，Hyper2X计划正式启动。
A272-飞机总体设计-matlab-SRR-DT20-高空长航时无人飞行系统
学校代码10006组号DT20高空长航时无人飞行系统初步报告组号：DT20组长姓名：崔光耀类别：飞机总体设计2014年4月1日目录一、任务陈述 (3)二、初步预计市场和顾客需求 (3)三、相关竞争实施方案 (4)四、运行理念 (4)五、系统设计需求 (4)六、拟采用的技术和先进概念 (4)七、初始参数 (5)八、本组人员组成及具体分工 (7)九、本阶段总结及下阶段任务计划 (7)十、参考资料 (7)一、任务陈述当前以“全球鹰”为代表的无人机虽然速度很快，但续航能力低，全球鹰虽然设计巡航时间为41小时，实际只有24小时的工作时间。
而我们需要观察一些自然现象常聚集在较为集中的地理位置，并不需要高速飞行以在短时间内达到空间上的跨度，而需要长时间不间断的观察。
这对无人机的载荷，飞行速度，升限等并没有多大的考验，因为多数无人机如我国的“翔龙”均可以达到上述要求，困难之处在于续航能力。
现有的一些航时长的无人机多数以太阳能为主要能源，功率不足再加上需要接受太阳能的超大面积机翼给增加太阳能无人机飞行速度提出了不小难度。
而利用传统航空煤油或液态氢又无疑会增加负载。
如何权衡其中利弊，找到能满足要求的最优化的设计方案才是我们当前工作的重点。
大西洋飓风季节从6月1日至11月30日，其中热带低压是飓风的主要成因。
未来新一代平台应能提供对大西洋落非洲西海岸目标区域持续五个月的覆盖观察，观察目标区域是位于北纬15度和西经25度附近的佛得角群岛。
二、初步预计市场和顾客需求1、市场规模：我国飞航导弹武器系统总体设计专家杨宝奎认为，“虽然随着技术的发展，无人机的控制能力、导航能力、通讯能力、执行任务能力、信息化能力不断提高，但大型运输机、客机、战斗机都还需要人来操控”，未来不论军民应用市场如何发展，无人机和有人机都不会互相替代，两者将各自发挥优势，相互补充使用、共同发展。
据预测，未来10年，全球侦察/监视无人机市场(包括无人机、机载传感器载荷，以及配套的地面控制设备)达110亿美元。
高超声速巡航飞行器机身多目标优化设计
高超声速巡航飞行器机身多目标优化设计车竞;唐硕;何开锋【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2008(022)001【摘要】类乘波体构型是高超声速巡航飞行器的重要气动布局之一.对这类构型的机体进行多目标优化设计能极大地提高飞行器的总体性能.本文采用多目标混合遗传算法,通过两种优化策略,实现了类乘波体高超声速巡航飞行器机身的总体性能多目标优化设计,考虑的性能指标包括机身气动升阻特性、推阻特性、配平特性、雷达隐身特性、机身容积以及驻点温度等等.优化设计得到了Pareto最优前沿面,获得了比基本构型飞行器总体性能更优的构型方案.通过对优化结果的分析,指出机体/推进一体化设计的不足和进行总体性能多目标优化设计的必要性,给出一个最优布局构型,并进行了气动力风洞实验,验证了最优布局的气动特性.【总页数】6页(P55-60)【作者】车竞;唐硕;何开锋【作者单位】西北工业大学,陕西,西安,710072;中国空气动力研究与发展中心,四川,绵阳,621000;西北工业大学,陕西,西安,710072;中国空气动力研究与发展中心,四川,绵阳,621000【正文语种】中文【中图分类】V211.3【相关文献】1.高超声速乘波体飞行器机身/发动机一体化关键技术研究 [J], 黄伟;王振国;罗世彬;柳军2.机身头部构型对高超声速飞行器气动-推进性能的影响 [J], 黄伟;柳军;王振国3.高超声速飞行器宽速域翼型多目标优化设计研究 [J], 张阳; 韩忠华; 柳斐; 宋文萍4.高超声速飞行器宽速域翼型多目标优化设计研究 [J], 张阳; 韩忠华; 柳斐; 宋文萍5.高超声速飞行器宽速域翼型高效多目标优化设计方法研究 [J], 张阳;韩忠华;柳斐;宋科;张科施;宋文萍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高超声速变体飞行器宽速域气动特性研究
高超声速变体飞行器宽速域气动特性研究罗世彬;岳航;刘俊;宋佳文;曹文斌【期刊名称】《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》【年(卷),期】2024(41)2【摘要】宽速域飞行是高超声速飞行器的重要设计目标和发展方向。
然而,复杂的环境变化给固定外形飞行器在不同飞行条件下的气动布局设计带来了矛盾。
高超声速变体飞行器可以通过呈现不同的构型来适应各种飞行条件并满足性能要求。
本文通过数值模拟的方法来研究折叠翼高超声速飞行器的气动性能。
研究重点是在不同飞行高度和马赫数下,探究不同机翼折叠状态对应气动布局的升阻比、纵向静稳定性和航向静稳定性。
比较了不同机翼折叠角度(0°、45°、90°)对气动性能的影响。
结果表明,在所研究的整个速度范围内(Ma=0~5),较小的机翼折叠角会导致较高的升力系数、阻力系数和升阻比。
机翼折叠角为0°时,升阻比最高。
在纵向稳定性方面,折叠角度较小的布局具有更好的纵向稳定性。
随着马赫数的增加,不同折叠角度之间的纵向稳定性差异最初减小,然后增大。
静态稳定裕度从1∶0.95∶0.84变为1∶0.98∶0.88,后变为1∶0.89∶0.79。
此外,具有较大机翼折叠角的构型表现出更好的航向稳定性。
所有3种机翼折叠布局状态在低速飞行阶段都是航向静稳定的。
随着马赫数的增加,0°和45°折叠角逐渐变得航向静不稳定。
【总页数】18页(P184-201)【作者】罗世彬;岳航;刘俊;宋佳文;曹文斌【作者单位】中南大学航天技术研究院【正文语种】中文【中图分类】TN925【相关文献】1.新型宽速域高超声速飞行器气动特性研究2.宽速域变构型高超声速飞行器气动特性研究3.高超声速飞行器宽速域翼型高效多目标优化设计方法研究4.航空科学技术“高超声速飞行器宽速域气动特性研究”专刊征稿通知因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高超声速飞行器综合热管理系统方案探讨
Discussion on Integrated Environment Control/Thermal Management System Concepts for
Hypersonic Vehicle
作者： 王佩广[1] 刘永绩[2] 王浚[1]
作者机构： [1]北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100083 [2]成都飞机设计研究
所,成都610064
出版物刊名： 中国工程科学
页码： 44-48页
主题词： 高超声速 飞行器 热管理
摘要：高超声速飞行器是当今世界航空航天领域研究的热点，由于其在飞行中遭受的热环境极其严酷，因而可靠的综合热管理系统是安全飞行的保证。
针对不同飞行任务的高超声速飞行器，分别提出了综合热管理系统方案；对飞行时间短，飞行速度和高度变化快的飞行器，提出
了以液氢燃料为主要热沉、相变蓄热材料为辅助热沉的热管理方案；对飞行时间长，飞行马赫
数高的飞行器，提出了以吸热型碳氢燃料为热沉的热管理方案；分别探讨了两套方案涉及的关
键技术，指出了未来研究工作的方向。
高超声速巡航飞行器动力学虚拟样机设计
高超声速巡航飞行器动力学虚拟样机设计
徐正军;唐硕
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2007(24)3
【摘要】在研制物理样机之前建立动力学虚拟样机,可以对已有的方案进行论证、对产品进行测试和评估以及全系统的合成仿真,能够有效的缩短研制周期和节约研制经费.详细划分了高超声速巡航飞行器动力学虚拟样机系统的层次结构,建立了样机子系统数学模型,并以此为基础,应用模块化设计思想,在仿真平台上实现了虚拟样机系统及其子系统的样机仿真模型设计.使用现有的高超声速巡航飞行器的总体方案对虚拟样机系统进行了仿真验证,通过对结果的比较分析可以得出,样机系统设计合理,将为高超声速巡航飞行器的研制提供重要技术支持.
【总页数】4页(P50-53)
【作者】徐正军;唐硕
【作者单位】西北工业大学航天学院,陕西,西安,710072;西北工业大学航天学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP19.9
【相关文献】
1.高超声速飞行器非线性巡航控制器设计 [J], 赵宏宇;黄得刚;何启志;章卫国
2.基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化 [J], 罗世彬;
罗文彩;王振国
3.高超声速飞行器周期跳跃巡航轨迹设计与仿真 [J], 叶泽浩;毕红葵;段敏;曲智国;李凡;董宇辉
4.高超声速巡航飞行器乘波布局气动设计综述 [J], 王江峰;王旭东;李佳伟;杨天鹏;李龙飞;程克明
5.基于RLESO的高超声速巡航飞行器跟踪控制器设计 [J], 吴瑕;李晓栋;王思远;罗世彬;
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飞机总体设计新一代高超声速无人机——“赤隼”第一阶段SRR总结报告学院名称：航空科学与工程学院专业名称：飞行器设计与工程组号：DT12组长：殷海鹏2013 年 4月 1日目录一、任务陈述 (4)二、市场需求 (4)三、相关竞争实施方案 (5)1. 天基信息系统 (5)2. 空基侦查系统 (5)四、运行理念 (6)1. 潜在运用对象 (6)2. 载荷能力 (6)3. 典型任务剖面 (6)（1）任务剖面1（侦查过程中发现重要作战目标） (6)（2）任务剖面2（侦查过程中未发现重要作战目标） (6)五、系统设计需求 (6)1. 设计要求 (6)（1）X-43A (7)（2）X-51A (7)（3）HTV-2 (7)（4）HTV-3X (8)六、新技术与新概念 (8)1. 激光雷达 (8)2. 气动布局 (8)3．热防护 (8)七、初始参数 (9)方案一 (9)方案二 (10)八、人员分工 (10)九、本阶段总结及下阶段任务计划 (11)十、参考资料 (12)图表目录图1 天基信息系统 (5)图2 空基侦察系统 (5)图 3 X-43A (7)图 4 X-51A (7)图 5 HTV-2 (7)图 6 方案一概念草图 (9)图7 方案二概念草图 (10)表 1 方案一初始参数 (9)表 2 方案二初始参数 (10)表 3 小组人员分工表 (10)一、任务陈述在新世纪的战争中，高超声速飞行器的优势主要体现在以下三个方面：首先是可以迅速打击数千或上万公里外的各类军事目标，大大地拓展了战场的空间。
其次，突防能力更加强大，防空系统的拦截概率因反应时间太短而大幅度下降，具有较高的突防成功率。
第三，超高速的飞行可以使得雷达难以探测，是一种新型的隐身方案。
在新的战争形态中，信息战变得越发重要，侦查机是获取信息的重要来源，同时针对重要目标，在侦查同时具有一定攻击能力会使侦查起到意想不到的效果。
从目前中国的空军机种来看，急需一款高超声速无人侦查机，此机最好还能有一定的攻击力，在侦查到重要目标时给予高效打击，对增强我国国防力量有重要作用。
二、市场需求臭鼬工厂曾预测飞行器的下一场革命将来自于‘速度’，其速度优势会让各国现役防空导弹统统变成废铜烂铁。
高超声速飞行器具有广阔的应用前景和巨大的军事价值。
纵观21世纪的战场需求，高超声速飞行器已是不可缺少的攻击型和防御型兵器，世界各国都在加速这方面的研究工作，美国当前Ma为8-10的飞行器正在试验，而在2025年计划装备Ma为12-15的飞行器。
澳、俄、法、德、日等很多国家对于高超声速飞行器的相关技术、功能、应用价值展开了积极的探讨与研究,并制定了一系列技术发展计划。
从市场规模的角度来看，此类飞行器各国都有投入，但由于技术原因，规模较小而成功率偏低，在这种情况下，能率先设计生产出超高声速无人机的国家必能在错综复杂的国际环境下争取到先机，对于现在的世界态势和中国的防御性国防策略来说，我国对超高声速无人机有着极其重要的需求，比如马航失事后，如果能出动10Ma的侦察机进行快速侦查，必可得到最新最真实的情报，在新的战争理念中，被发现就是被消灭，侦察机与其他飞机相比必将会有着更高的军事地位。
三、相关竞争实施方案1. 天基信息系统在一体化信息系统中，卫星覆盖全域，从战场信息侦察、导弹预警、指挥通信，到支持精确作战、全面增强军用平台战场环境感知能力。
卫星系统与预警指挥机、有人与无人侦察机以及地面指挥中心等战区指挥系统实现联网，形成了以卫星为核心的空天地(海)一体化的C4ISR 系统。
卫星越来越成为整个武器系统的信息核心与制高点，正发挥着不可替代的军事力量倍增作用。
2. 空基侦查系统 "全球鹰"（RQ-4A ）无人侦察机与RC-135高空电子侦察机都具有高长时续航和强侦察监视能力的特点，最大飞行高度分别为19810米与15000米以上，续航时间可达20小时，全球鹰最高可续航38小时。
SR-72高超音速无人侦察机 其最高飞行速度将达到惊人的马赫数6，正因为其速度优势，一些著名的地空导弹，如美国的“爱国者”、俄罗斯的S-400和中国的红旗-9甚至无法追上这种飞机，从而无法拦截和击落它。
同时，美军正在加紧研制新一代侦察机，如："曙光女神" (Aurora)、"全球观察者"(Global Observer)、"广阔海域无人侦察机"（BAMS ）等。
其中, "曙光女神"侦察机是美军新一代高超音速战略侦察机，最大可达6倍音速，最高可到3.88万米高空，当代的任何战斗机和地空导弹都奈何不了它。
"全球观察者"侦察机使用液氢引擎，可持续飞行一个星期，飞行高度达19812米，一次可侦查半径为960公里的区域。
图 1 天基信息系统图 2 空基侦察系统四、运行理念1. 潜在运用对象21世纪的战争形式将以信息战为主。
信息战将极大地促进情报收集技术的进步和发展。
信息情报的收集依赖于侦察卫星和侦察飞机。
临近空间高超声速无人侦察机将成为侦察卫星和有人侦察机的重要补充和增强手段。
它与侦察卫星相比，具有成本低、侦察地域控制灵活、地面目标分辨率高等特点；与有人侦察机相比，具有可昼夜持续侦察的能力，不必考虑飞行员的疲劳和伤亡等问题。
其次，临近空间高超声速无人侦察机的巡航高度及速度优势可使其有效逃脱防空系统的拦截，具有较高的突防能力。
2. 载荷能力初步预计在侦察机安装图像侦查设备（例如照相机，激光雷达，红外雷达等设备）和1-2枚精确制导导弹（例如KH-31反辐射导弹是俄制导弹，弹长4.9米，弹径0.38米，重600千克）3. 典型任务剖面（1）任务剖面1（侦查过程中发现重要作战目标）起飞－爬升－巡航侦查－待机－下降－投弹－爬升－巡航－待机－下降－着陆（2）任务剖面2（侦查过程中未发现重要作战目标）起飞－爬升－巡航侦查－下降－着陆五、系统设计需求1. 设计要求一种可空间再入、中空高速机动、低空滑翔着陆、可重复使用的新型无人飞行器；可从100km高度的空间轨道再入大气层，减速至60km高度，在20km-60km 的临近空间高度依靠空气动力以10Ma以上飞行速度可控飞行、变高度和偏航机动、大范围转场，可在20km以下高度无动力/间断动力滑翔着陆。
2.设计基准（目前已有的同类可参考机型）X-43A 长3.66m ，宽1.53m ，总重1359kg 。
采用传统的升力体结构设计，机身后部设计控制面，包括全动式水平尾翼和双垂尾与方向舵。
头部采用钨、机翼前缘与垂直安定面采用碳/碳复合材料，机翼采用哈式钴/铬/镍合金制成，飞行器外表面覆盖耐热陶瓷瓦。
X-43的发动机采用气态氢燃料和硅烷点火剂，矩形流道、机身一体化设计，并且采用可动式进气道盖板。
（2）X-51AX-51A 计划由DARPA 于2003年联合发起，计划首要目标对美国空军HyTech 计划的吸热型碳氢燃料超燃冲压发动机进行飞行实验。
X-51A长7.62m ，起飞质量1780kg ，最大宽度584.2mm 。
巡航飞行器长 4.27m ，质量671kg 。
巡航速度6~7Ma ，发射高度10700m ，发射速度4.5Ma ，动力系统为一台超燃冲压发动机和一台固体火箭助推器，燃料为JP-7碳氢燃料。
X-51A 飞行器采用乘波体设计，方柱形机身、楔形头部和无收缩的尾部，尾端串联一个固体火箭助推器，助推器尾部有稳定翼，飞行器后端有“X ”形配置的4个尾翼。
（3）HTV-2HTV-2 有洛克希德·马丁公司制造，机身长约3~3.5m ，升阻比在3.5~4之间，主要用于验证高超声速滑翔机动飞行器的气动布局技术、气动热防护设计、材料和制造工艺技术、自助制导与控制和飞行试验规划激素等，为美国发展常规快速全球打击能力做技术储备。
图 3 X-43A 图 4 X-51A 图 5 HTV-2HTV-3X，代号“黑燕”，是第一架真正可重复使用、能自由飞行的超音速冲压发动机飞机。
外形像是外星人的飞船，带有黑色的曲线、双刃剑一样的机头和椭圆形的尾喷口。
目前仍然处于计划阶段，但是它能代表自喷气式飞机诞生以来最大的气动技术突破，它将第一次全面验证一架超音速冲压发动机飞机完全依靠自身的动力，完成起飞、降落和飞行全过程所需的所有技术。
六、新技术与新概念1. 激光雷达准备在飞机上安装激光雷达，它是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。
与普通微波雷达相比,激光雷达由于使用的是激光束,工作频率较微波高了许多,因此带来了很多特点,主要有：（1）分辨率高（2）隐蔽性好、抗有源干扰能力强（3）低空探测性能好（4）体积小、质量轻。
2. 气动布局方案一：双乘波体旋转对拼式前体、翼身融合的设计方法方案二：为兼顾超高速和低俗滑翔性能考，设计采用前后可变翼的外形布局。
在低速时可以将机翼展向展开。
3．热防护拟采用现代热防护系统的发展方向即金属TPS，其结构也采用新型ARMOR 热防护结构。
ARMOR热防护结构即可适应的、耐久的、可操作的、可重复使用的热防护结构。
比如柔性支架采用镍基合金Inconel 718。
在高超声速飞行器头锥、翼缘等极高温区域热防护结构要采用超高温防热材将采用陶瓷复合材料或碳／碳复合材料。
七、初始参数方案一表1 方案一初始参数以高超声速机动飞行时，使用两侧的超燃冲压式发动机，低速降落时，使用中间的涡轮喷气式发动机。
图 6 方案一概念草图方案二表 2 方案二初始参数方案二为了提升低速性能，采用可变翼的思路，在低速阶段机翼沿展向增大，高速时收缩保证高超声速性能。
八、人员分工表3 小组人员分工表图 7 方案二概念草图九、本阶段总结及下阶段任务计划在SRR阶段。
我们首先对明确了设计要求，查询相关资料，讨论了设计需求中的重点和难点，从气动布局角度初步制定了两种设计方案其次，我们针对此飞机设计需求中的重难点对人员进行了具体的分工，将人员分为气动布局组，动力组，材料热防护组和，市场调研组。
气动组负责飞机外形设计和具体参数设计，动力组负责发动机具体参数的研究与确定，市场调研组负责任务分析与其他国家关于超高速飞行器的研究状况。
材料和热防护组主要调研超高速飞行器在高速飞行时的热防护问题。
最后，对所有资料进行整合，完成飞机的初步设计和SRR报告。
下一阶段，将是飞机的细化设计。
气动组三人与组长一起将完成外形参数的权衡研究，绘制飞机的三维模型，如果时间充裕，将进行气动布局的建模分析与气动外形创新方面的设计。
动力组三人中两人进行发动机的选定与布置方案，另外一人加入热防护组进行新型材料和热力循环的初步设计，市场调研组将参与总体参数设计方面的工作与SDR报告的书写。
第二阶段的工作重心将放在超高速飞行器的难点研究上，计划在气动外形，发动机与热防护三个最重要的难题上进行方案的定型与有限度的创新设计，这将是此飞行器的核心内容，在此工作完成后剩余的就是对飞机各个部件的细化设计从而完成方案的最终设计。