X-51及高超声速飞行器简介
高超音速飞行器
高超音速飞行器高超音速高超音速，指物体的速度超过5倍音速（约合每小时移动6000公里）以上。
高超音速飞行器主要包括3类：高超音速巡航导弹、高超音速飞机以及空天飞机。
它们采用的超音速冲压发动机被认为是继螺旋桨和喷气推进之后的“第三次动力革命”。
高超音速飞行器高超音速飞行器被视为下一代飞行技术，根据俄亥俄州空军研究实验室高速系统分部的负责人罗伯特·梅谢尔（Robert Mercier）介绍：“我们取得对高超音速飞行技术的掌握，就如同从螺旋桨式的飞行时代过渡到喷气式飞行时代，自莱特兄弟（Wright brothers）以来，我们一直在研究如何使飞行变得更好、更快。
目前，高超音速飞行技术就是航空界潜在的前沿领域之一，我相信我们正在等待着进入这个舞台。
”X-43X-43系列高超音速飞机是美国航空航天总署秘密研制的无人驾驶飞机，看上去很像一块漂亮的冲浪板。
1996年开始研制，2004年第二次试飞成功，并突破7被音速。
X-43X-51X-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美国原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]X-51美军的挚爱屡试屡败的X-51高超音速飞行器，究竟是省钱利器还是吞金猛兽？包括其东家美国空军在内，人们至今找不到明确的答案。
8月14日，被美国空军寄予厚望的X-51高超音速飞行器再度亮相，由B-52轰炸机在太平洋上空投放后进行测试。
然而，由于一片尾舵突发故障，通体细长的X-51仅坚持了16秒便失控坠海，不知所踪，它的第三次飞行试验只得草草收场。
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。
高超声速飞行器讲解学习
About Conclusion
About Conclusion
高超音速飞行器的一些特性类似于超音速飞机，但是它仍有许多独特的 特点，使高超音速飞行器的设计特别具有挑战性。高超声速飞机通常具有更 流畅，楔形的几何外形。因为它们在大气中维持高速，因此最小化阻力是重 要的。许多设计也参考了乘波者外形，这样冲击波可以产生额外的升力。而 航天器倾向于更钝，依靠分离的弓形冲击波以尽可能快地减速。
About Aerodynamic Issues
About Hypersonic
我们对两种不同类型的飞行器进行评估：高超 声速运载器和航天器，他们的共有特点和不同之 处将被对比。
高超声速飞行器设计最大的问题之一就是空气 动力学问题。由于飞行器的速度范围非常广，设 计必须满足几个经常会互相矛盾的要求。
About Hypersonic Lift
近年来，有很多解决不同几何形状绕流问 题的方法被发明。例如激波膨胀法。
但是没有任何一种方法普遍适用于任何飞 行器外形，设计师需要对各种方法的基本原 理和基本假设有良好的理解。
左表展示了用于估算高超音速空气动力学 性能的各种压缩和膨胀方法的列表。这些方 法构成SHABP软件的一部分。
然而，我们重点关注的是减少飞行器上升段的 空气阻力（以及高超声速飞机的巡航段）。左图 是多种不同航天器的最大飞行速度。
About Hypersonic
只要发动机动力足够强大，飞行器可以只依靠推 力。无升力（弹道式）飞行器不依赖气动升力，因 此造成了流线型、低阻力外形，但是它们的横向稳 定性和操纵性很差。
----P. L. Roe
About Hypersonic
X-51
Space Ship
Aircraft
美X-51A高超声速飞行器基本情况概要及几次飞行情况简介
美X-51A高超声速飞行器基本情况概要及几次飞行情况简介1简介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美国原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臵目标的新武器。
2012年8月14日，X-51A第3次试飞，从纽约飞到伦敦将只需不到一个小时。
X-51飞行器2研发背景2.1“全球快速打击计划”的推动“全球快速打击计划”提出于20世纪90年代，目的是让美军能在1小时内用常规武器打击地球上的任何目标。
美国的“快速全球打击”计划将分阶段实施，近期实施海军“三叉戟”导弹的常规改装计划，中期实施海军的“潜射全球打击导弹”方案和空军的助推一滑翔式导弹方案，远期实施正在研究的“高超声速巡航导弹”等方案。
该计划的关键在于“速度”，配套研制的各种飞行器都必须达到5倍以上的声速，其中最具代表性的就是X-51。
五角大楼的决策者们念念不忘多年前的一个深刻教训。
1998年8月20日，位于阿拉伯海上的美国“林肯”号航母战斗群发射了数枚“战斧”巡航导弹，攻击阿富汗东部塔利班训练营地，目的是清除本〃拉登。
“战斧”巡航导弹的最大飞行速度为885千米/时，飞行了1770千米，耗时长达2个小时。
结果，拉登在导弹飞抵前一个小时刚刚离开了训练营地。
这次行动的失败给美国国防部留下了无法弥补的遗憾，从而促使了高超音速武器的研制工作开始加速。
2001年9月l1日，美国本土首次遭到恐怖组织的大规模攻击，促使布什政府开始积极调整美国的军事战略，以应对新形势下难以预测和控制的各种威胁。
X-51验证机
X-51验证机长期以来，美国国防部一直大力推动高超音速武器的研究，只是由于一些关键技术进展相对缓慢，这些研究一直处于低速发展状态。
2007年伊始，美国“全球敏捷打击”计划呈现出逐步加速的态势，一系列用于满足远程、敏捷打击需求的方案公之于众，各项飞行试验正在紧锣密鼓地准备着。
其中，波音公司与普惠公司联合研制的X-51验证机已经初露端倪，主要用于验证高超音速巡航导弹所需的关键技术，引起世界各国的极大关注。
全新作战需求X-51验证机的问世首先是作战需求的直接牵引。
自20世纪末以来，美国国防部就着手研究未来远程攻击武器平台的各种候选方案，以便尽早地用于新型攻击武器上，在数分钟内攻击全球的任何一个高价值目标。
随着作战需求的不断明确，五角大楼将其命名为“全球敏捷打击”（Prompt Global Strike）计划，并先后提出了两种主要候选方案：潜射的“三叉戟”Ⅱ常规型弹道导弹和高超音速巡航导弹。
从技术角度看，前者是美国海军正在考虑的一种过渡方案，只需要几亿美元的研制经费，经过改装的第一艘“俄亥俄”级核动力潜艇就可以在两年内承担“全球敏捷打击”任务。
美国海军认为，“俄亥俄”级一旦接到总统下达的攻击命令，就能迅速发射“三叉戟”Ⅱ弹道导弹，装填有破片式钨棒的常规弹头所产生的“金属风暴”将可以摧毁任何一个目标。
如果五角大楼战略家们设想的计划顺利实施，地球上没有任何地方可以躲过这种毁灭性的打击。
考虑到常规型“三叉戟”Ⅱ弹道导弹的外观和飞行过程都与携带核弹头的“三叉戟”ⅡD5型弹道导弹极为相似，因此，这种有引发第三次世界大战危险的方案在美国国会尚存争议。
于是，积极发展高超音速巡航导弹就成为了一个比较现实的选择。
其中，X-51验证机在关键技术方面不断成熟，引起美国空军的极大关注。
早在20世纪90年代末，DARPA就在“先进快速反应导弹验证机”（ARRMD）计划中开始初步从事有关乘波机的军事应用研究。
作为这项工作的延续，美国空军研究实验室（AFRL）在2003年初制订出一项“吸热式碳氢燃料超燃冲压发动机飞行验证机”（EFSEFD）计划，后来改称为“超燃冲压发动机验证机－乘波者”（SED-WR）。
“驭波者”来袭美国空军X—51A高超音速飞行器试验成功
“驭波者”来袭美国空军X—51A高超音速飞行器试验成功工程基础。
研制发展背景美国高超音速飞行领域研究由来已久，如上世纪50年代研制的最大速度达到4.5马赫的超音速验证机X-7以及60年代研制的著名SR-71“黑鸟”高空高速侦察机和最大速度可达3.6马赫的D-21B无人侦察机。
这些飞行器之所以能达到如此高的飞行速度，关键就是这些飞行器都采用冲压发动机。
冲压发动机的工作过程就是飞行器高速飞行时迎面高速来流进入发动机进气道后经过减速，提高静压力的过程。
具体地讲，高速气流经过多道激波扩压减速后，气压和温度升高。
气流进入燃烧室并与燃油混合燃烧，燃烧温度达到2000℃以上，燃烧后的废气经过膨胀加速，最后由喷口高速喷出，从而产生强大的推进力。
由于该过程不需要笨重的、高速旋转的空气压气机和涡轮，所以冲压发动机的推比很高。
受冲压效果及效率的影响，冲压发动机在较低航速下一般不能自行工作，需要额外动力源推进加速，所以这种发动机需要串接一个助推火箭发动机。
受冲压发动机飞行包线、使用范围以及效率的影响，冲压发动机适合飞行在动压在25千帕～70千帕范围内。
如果动压过小，会导致发动机进气压差小，发动机效率低，推力小。
如果动压过大，则会导致热障温度高、飞行阻力大，给机身结构重量以及耐热带来更高的要求。
对于传统常规冲压发动机，进入燃烧室的气流速度降到亚音速，所以这种发动机又叫亚燃冲压发动机，适合在3万米高度、5马赫速度以下范围工作。
当飞行器的飞行速度超过5马赫时，传统常规亚燃冲压发动机已经不能正常工作，这时就需要采用超燃冲压发动机。
所谓超燃冲压发动机就是，进入燃烧室的压缩空气来流速度不再降低到亚音速，而是仍然保持超音速，并在超音速情况下燃烧。
由于超音速燃烧过程中气流速度下降、压力增加（这一点正好与亚音速燃烧相反），所以超燃冲压发动机在冲压段与燃烧室之间增加了隔离段，防止超音速燃烧时上升的压力反方向影响冲压气流，导致阻塞进气，影响发动机正常工作。
超燃冲压喷气发动机飞行器X_51A的巧妙设计
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。
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。
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
美X-51A高超声速飞行器基本情况概要及几次飞行情况简介
美X-51A高超声速飞行器基本情况概要及几次飞行情况简介1简介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美国原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臵目标的新武器。
2012年8月14日，X-51A第3次试飞，从纽约飞到伦敦将只需不到一个小时。
X-51飞行器2研发背景2.1“全球快速打击计划”的推动“全球快速打击计划”提出于20世纪90年代，目的是让美军能在1小时内用常规武器打击地球上的任何目标。
美国的“快速全球打击”计划将分阶段实施，近期实施海军“三叉戟”导弹的常规改装计划，中期实施海军的“潜射全球打击导弹”方案和空军的助推一滑翔式导弹方案，远期实施正在研究的“高超声速巡航导弹”等方案。
该计划的关键在于“速度”，配套研制的各种飞行器都必须达到5倍以上的声速，其中最具代表性的就是X-51。
五角大楼的决策者们念念不忘多年前的一个深刻教训。
1998年8月20日，位于阿拉伯海上的美国“林肯”号航母战斗群发射了数枚“战斧”巡航导弹，攻击阿富汗东部塔利班训练营地，目的是清除本〃拉登。
“战斧”巡航导弹的最大飞行速度为885千米/时，飞行了1770千米，耗时长达2个小时。
结果，拉登在导弹飞抵前一个小时刚刚离开了训练营地。
这次行动的失败给美国国防部留下了无法弥补的遗憾，从而促使了高超音速武器的研制工作开始加速。
2001年9月l1日，美国本土首次遭到恐怖组织的大规模攻击，促使布什政府开始积极调整美国的军事战略，以应对新形势下难以预测和控制的各种威胁。
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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。
2 X-51A计划的背景美国空军认为,高超声速推进技术是美国亟须发展的关键领域之一,为了达到这一目的,必须走“阶梯式发展”的道路。
1979年首次发射的先进战略空射导弹(ASLAM)是早期的高超声速导弹,它使用高速冲压发动机实现了马赫数为5. 5的飞行,虽然达到了高超声速,但由于冲压发动机的燃烧是在亚声速状态下进行,效率非常低。
解决这一问题的方法是使用超燃冲压动机,于是X-51A计划应运而生。
20世纪90年代中期,国家空天飞机(NASP,NationalAerospace Plane)计划终止后,美国空军转而投资HyTech(Hypersonic Technology)计划以延续其对高超声速技术的研究。
2004年1月, AFRL选择波音公司与普惠公司共同制造SED-WR的验证机,由波音公司制造机身,普惠公司生产发动机。
2005年9月,美国空军正式将该计划编号为X-51A。
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。
但是，高超声速技术有几大难点：新动力装置的制造及新燃料的选择；动力装置和飞行器机体的连接；新型耐高温材料的研制；飞行器各子系统和整体控制系统的研究。
3 X-51A飞行器的整体构造X-51A飞行器的整体构造如图1所示,它是由巡航体、级间以及助推器三部分组成,整个飞行器长7. 62 m,质量1 780 kg,最大宽度为584. 2 mm,其中巡航体长4. 27 m,质量为671 kg。
X-51A的主体部分是在金属材料的基本结构外覆盖着轻质TPS泡沫与陶瓷材料。
机体部分的框架板壁等由铝制成。
前鼻端内部是金属钨,外部则是二氧化硅隔热层,其作用是承受飞行器头部高强度的气动热载荷,并实现纵向配平,以保证飞行器的纵向稳定性。
巡航体与机体的过渡部分采用了铬镍铁合金,目的是阻止热量传导到飞行器的其余部分。
巡航体与级间部分的蒙皮,包括助推器的四个全动尾翼均为铝制。
此外,为了在推进段保持稳定,助推器上还另外安装了两个铝制的水平尾翼。
超燃冲压发动机的舱壁则是用由燃料冷却的薄壁铬镍铁合金板制成,巡航体的四个可动小翼除在前缘采用了碳-碳复合热结构材料外,也均使用铬镍铁合金制成。
整个飞行器仅在级间部分的某些结构以及助推器的尾锥上使用了钛合金。
助推器的外表面仍由钢制成,不过钢质的尾喷管被加长了以获得更大的膨胀率,从而提高性能。
X-51A SED的主要设计工作是运用经风洞试验数据验证的计算工具来完成的。
它用CART3D 软件计算所得的欧拉解以及OVERFLOW软件计算得到的Navier-Stokes解建立起了全面的空气动力学数据库,在约80多套网格上运行了近2 000个算例,用以对安全分离、气动加热、飞行器性能、边界层转捩以及尾翼偏转等各个方面进行研究。
同时,对整个飞行器及巡航体进行了超过1 700 h、3 200余次风洞试验,利用试验结果验证并完善了数据库。
4超燃冲压发动机高超声速武器引起速度极大，必然需要有强大动力性能的发动机，美国空军一直致力于超然发动机的研究。
X-51验证机的一个重要任务就是对超然发动机的性能参数进行验证。
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(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。
5.飞行器热防护系统X-51飞行器首次突破了高超声速飞行热障碍，因加速后可达到马赫数5~7，与大气的摩擦可产生大量的热，如果不采取恰当的热防护措施，飞行器性能必定会受巨大影响甚至烧毁。
为此X-51飞行器采取了一系列措施。
5.1防护材料X-51A的主体部分用金属材料制造,基本结构外覆盖烧蚀泡沫FRSI与热障陶瓷BRI-16。
为阻止热量传导到飞行器的其余部分,弹头与弹体的过渡部分采用铬镍铁合金制造。
巡航弹体部分的框架、板壁以及导弹弹体与级间部分的蒙皮、包括推进器推进器的尾锥上使用钛金属材料,推进器的外表面用钢制造,如图3所示。
X-51A飞行器为了承受巡航导弹头部高强度的气动热载荷,实现纵向配平,以保证导弹的纵向稳定性,飞行器前鼻端使用金属钨制造,外覆二氧化硅(SiO2)隔热涂层。
5.2发动机热防护结构X-51A飞行器的超燃冲压发动机使用常规燃料JP-7作为冷却剂。
发动机进气道入口之前的斜面上涂覆二氧化硅(SiO2)陶瓷瓦,超燃冲压发动机的舱壁用铬镍铁合金板制成,发动机舱内部装有柔性可重复使用的表面隔热(Flexible Reusable Surface Insula-tion, FRSI)材料,以阻隔发动机对弹体的热辐射。
5.3飞行器热防护系统X-51A飞行器采用被动热防护系统,热防护材料主要为泡沫和陶瓷瓦。
陶瓷瓦是波音公司研制的可重复使用隔热陶瓷瓦BRI-16,陶瓷瓦用在机体脊部需要尖锐前缘的部分和进气道斜面上。
陶瓷瓦粘贴到变形隔离垫上,变形隔离垫会吸收因陶瓷瓦和下面铝蒙皮膨胀率差异而引起的变形。
飞行器的上表面(大面积区域)采用FRSI进行热防护, FRSI上面覆盖着一层由波音公司研制的轻质变厚度烧蚀(BLA-S)泡沫。
6. 飞行试验计划X-51A的飞行试验包括四次飞行,预计自2009年8月开始。
X-51A由B-52H轰炸机携带升空,自母机投放后经火箭推进至超燃冲压发动机的工作高度及飞行马赫数,然后超燃冲压发动机点火,将飞行器由马赫数4. 5加速到6的巡航速度。
X-51A挂载于B-52H的左翼下,投放前与B-52H上的监测设备保持通讯,并通过电缆自母机获得电力供应。
在通过各项飞行安全审核后,飞行试验计划于2009年初开始实施。
4月至5月进行地面测试,并根据测试结果于5月进行第一次飞行前的审核, 6月进行X-51A的挂载测试, 7月由B-52H携带X-51A做一次彩排飞行。
X-51A的第一次自由飞试验安排在2009年8月,第二次计划于8周后进行,第三与第四次飞行则分别于11月和12月进行,后三次飞行试验的间隔时间均为6周,计划将于2010年结束。
7.x-51飞行器前景及对我国国防事业的启示X- 51A代表了航空技术的最前沿，一旦投入使用，它将实现快速全球打击计划的目标两小时到达世界任何地方，虽然目前X- 51A离实战化还有很远的距离，但我们必须对高超声速飞行器加以足够的重视，必须将发展高超声速武器纳入武器装备发展的长远目标具体而言，可从以下方面入手（1）高超声速技术的研究试验计划是一项复杂的系统工程，我们应该借鉴美国的技术研究方向，同时坚持自主创新，以在将来的信息化战争中不处于劣势；（2）必须进行深入的设计及需求论证以确立对高超声速武器系统的作战需求，并确定具体的设计目标；（3）应加强相关技术研究领域的投入和教育的改革，为我国国防事业培养更多的优秀人才，担负未来保卫国家安全的职责参考文献：[1] Hellman Barry M，Hartong Alicia R．Conceptual level off-design scramjet performance modeling[R]．AIAA 2007-5031,2007.[2] Kandebo S W．Landmark tests boost scramjets future, testing key to scramjet success[J]．Aviation Week & SpaceTechnology，2001-03-26.[3] Faulkner R F, Weber J W. Hydrocarbon scramjet propulsion system development demonstrati on, and application[R]．AIAA-99-4922，1999.[4] Hank Joseph M，Murphy James S，Mutzman Richard C．The X-51A scramjet engine flight demonstration program[R]．AIAA2008-2540，2008.[5] 宫朝霞，李文杰．ATC M框架下的美国高速/高超声速研发计划[J]．飞航导弹，2008(3)．6] 宋博，沈娟.美国的X- 51A高超声速发展计划[J].飞航导弹，2009 （5):24- 27.[7] 沈剑，王伟.国外高超声速飞行器研制计划[J].飞航导弹，2006 （8):1- 9.[8] 宫朝霞，李文杰.美国NAI的高速与高超声速科技计划[J].飞航导弹，2007 （11)：55- 58。