高超声速飞行器技术研究中心
高超声速飞行器技术突破探究
高超声速飞行器技术突破探究高超声速飞行器是指飞行速度超过音速5倍以上的飞行器。
相比传统的亚音速和超音速飞行器，高超声速飞行器具有更高的速度、更大的机动能力以及更强大的打击力，被认为是未来军事技术发展的重要方向之一。
近年来，全球范围内科学家和研究机构不断努力，试图突破高超声速飞行器技术的限制，以满足国家安全和军事需求。
高超声速飞行器技术的突破探究涉及多个关键领域和关键技术。
首先，需要解决的是材料和热防护技术。
由于高超声速飞行器飞行时受到极高的温度和压力影响，传统材料无法承受这样的环境，因此需要开发新材料和热防护技术，以确保飞行器在高速飞行状态下的耐久性和安全性。
其次，飞行器的动力系统也是一个关键问题。
高超声速飞行器需要具备强大的发动机推力，以克服巨大的风阻和惯性阻力。
传统的喷气发动机和火箭发动机无法满足高超声速飞行器的需求，因此需要采用新型的推进系统，如超燃冲压发动机和核能推进系统，以实现高超声速飞行器的高速和机动性。
此外，导航和控制系统也是高超声速飞行器技术突破的关键。
在高速飞行过程中，导航和控制系统需要具备高度的精确性和灵活性，以应对复杂的飞行环境和任务需求。
同时，高超声速飞行器的机动能力也对控制系统提出了更高的要求，需要提供更精确和快速的响应，以实现飞行器的稳定和精确的机动性。
此外，高超声速飞行器还需要具备高度的隐身性能。
尽管高超声速飞行器的速度非常快，但由于其击打目标的时间窗口非常短暂，被发现的风险也相应增加。
因此，高超声速飞行器需要采用隐身技术，减小被探测的概率，提高生存能力和任务执行的成功率。
综上所述，高超声速飞行器技术突破探究需要解决材料和热防护技术、动力系统、导航和控制系统以及隐身性能等多个关键问题。
在这些关键领域中，科学家和研究机构正不断寻求突破，并取得了一些重要进展。
例如，新型的超燃冲压发动机和核能推进系统正在不断研究和开发中，新材料和热防护技术也在逐渐成熟。
同时，导航和控制系统以及隐身技术也得到了长足发展。
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。
超音速飞行器的研究现状及展望
超音速飞行器的研究现状及展望随着人类对于高速航空技术的追求，超音速飞行器的研究逐渐成为航空领域的热门话题。
超音速飞行器是指在大气层内飞行时速度达到或超过音速（340米/秒）的飞行器。
超音速飞行器的研制能够提高飞行速度、降低飞行时间和成本，同时还能为军事领域的快速打击提供可能性。
本文将对超音速飞行器的现状和未来进行展望。
一、研究现状1. 美国X-43A飞行器美国国家航空航天局（NASA）研制的X-43A飞行器是目前最快的超音速飞行器，它于2004年11月在美国加利福尼亚州的埃德华兹空军基地进行了一次不到十秒的飞行试验，速度达到了10.6马赫（约3.1千米/秒）。
X-43A采用了约0.5米长的无人机，采用氢气作为燃料，安装了一个气动热制动系统，可以快速制动，避免因高速导致的结构损坏。
2. 中国DF-ZF高超声速飞行器中国2014年公开了一种名为DF-ZF的高超声速飞行器，被认为是中国发展高超声速武器的先驱。
DF-ZF的速度是高超声速，即超过5马赫，有报道称其速度接近马赫10。
这种飞行器采用了三个分离级技术，通过光纤和无线电遥测连接，可以在大气层内完成大规模试验和计算机模拟。
3. 印度超音速飞行器计划印度也加入了超音速飞行器竞赛，其超音速飞行器计划是一个被称为“超音速技术试飞计划”的4个阶段的项目。
该项目已完成了第一阶段，成功试飞了一个超音速飞行器，在大气层内飞行了7秒钟，达到了马赫1.8的速度。
二、展望1. 技术瓶颈和风险超音速飞行器的研究面临着多方面的技术瓶颈和风险。
首先，高速下的气动力学和热学问题对于超音速飞行器的稳定性、耐久性和安全性提出了严峻的挑战。
其次，飞行器的材料、动力、遥测系统和稳定控制技术需要不断改进和创新，成本也很高。
2. 全球竞争和合作超音速飞行器的研究是全球性的竞争，美国、中国、俄罗斯和欧洲等国家和地区都在积极探索和研究。
而在超音速技术方面，国际合作也是一个有益的途径。
例如，美国、澳大利亚、英国和其他国家之间的共同研究，在材料、动力和遥测技术等方面进行合作，成果丰硕，相信未来这种合作模式会在更多国家之间发生。
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。
高超声速飞行器设计与研发的关键问题
高超声速飞行器设计与研发的关键问题高超声速飞行器（Hypersonic Aircraft）是指在大气层中飞行时速度超过5马赫（即每小时约6100公里）的飞行器。
随着科技的不断发展，高超声速飞行器的研发成为当前领域的热点之一。
本文将围绕高超声速飞行器的设计与研发，探讨其关键问题和挑战，并分析可能的解决方案。
一、材料选择与热防护高超声速飞行器面临的第一个关键问题是材料的选择和热防护。
由于飞行速度非常快，飞行器会受到极高温度的影响，这对材料的性能提出了极高的要求。
传统的金属材料往往难以承受高超声速飞行时产生的巨大热量，因此需要开发新的热防护材料。
炭化硅陶瓷材料等新型复合材料被认为是理想的选择，具有良好的抗高温性能。
二、空气动力学特性高超声速飞行器的空气动力学特性是其设计与研发过程中的另一个关键问题。
高超声速飞行时，飞行器将遭遇极大的空气阻力和压力，必须具备良好的空气动力学性能才能保持稳定和安全的飞行。
优化飞行器的外形、减少阻力、提高升力，采用气动热管理技术等方法可以改善其空气动力学性能。
三、推进系统推进系统是高超声速飞行器设计与研发的另一个关键问题。
由于高超声速飞行速度非常快，要求推进系统能够提供足够的推力。
目前常用的推进系统包括火箭发动机和超燃冲压发动机。
火箭发动机提供了巨大的推力，适合于高超声速飞行器的起飞和初段加速。
而超燃冲压发动机则具有较高的燃烧效率和较长的续航能力，适合高超声速飞行器的巡航和长程飞行。
四、飞行控制与导航飞行控制与导航是高超声速飞行器设计与研发的重要问题。
由于高超声速飞行器的速度极快，对飞行控制和导航系统的要求也很高。
需要采用先进的飞行控制算法、高精度的导航设备以及实时的飞行状态监测系统，确保高超声速飞行器能够精确控制航向、高度和速度。
五、飞行安全高超声速飞行器的飞行安全是设计与研发过程中的最终关键问题。
高超声速飞行器面临着由于飞行速度快、温度高、气动力复杂等因素带来的各种飞行安全挑战。
高超声速飞行器减阻防热研究进展
LHD 2012年度夏季学术研讨会高超声速飞行器减阻防热研究进展刘云峰，姜宗林中国科学院力学研究所，高温气体动力学国家重点实验室（筹），北京海淀区 100190摘要本文重点介绍了激波与爆轰物理课题组近五年来在高超声速飞行器减阻防热研究方面取得的进展。
文章主要包括五部分：第一部分介绍了课题组在确定该研究方向时的主要思路和设想；第二部分介绍了为了证实该思想，首先在支杆-钝头体气动构型上取得的新成果；第三部分是关于理论研究方面的，从理论上讨论了激波阻力、粘性阻力和气动热三者之间的关联，针对简单构型，提出了物理模型，初步建立了减阻防热一体化的理论基础；第四部分，在研究积累的基础上，针对高超声速飞行器的气动力/热特点，提出了基于热防护前提的高超声速飞行器基本气动构型；最后一部分，给出了结论和展望。
关键词高超声速飞行器，减阻，防热，气动构型引言对高超声速飞行器而言，激波诱导的非常大的激波阻力和激波/激波相互作用产生的非常高的峰值热流是飞行器气动构型发展过程中遇到的两个关键气动力/热问题[1]。
高超声速飞行器在巡航阶段，激波阻力占总巡航阻力的三分之二还要多，而每减少1%的巡航阻力就可以增加5-10%的有效载荷[2]。
更严重的是，不但激波产生的驻点热流非常高，而且激波/激波相互作用产生的峰值热流比驻点热流还要高，有的甚至高10倍以上，这为热防护系统的设计带来了巨大的难题。
同时，激波/激波相互作用产生的峰值压力也是形成激波阻力的一个主要原因。
根据空气动力学原理，飞行器的气动阻力和气动加热是相互关联的，气动热是由气动阻力产生的。
因此，充分利用空气动力学的原理，开展高超声速飞行器主动减阻防热的机理研究，对高超声速飞行器的研制与发展具有非常重要的意义。
减阻主要研究的是降低激波阻力，一方面因为激波阻力占的比重很大，而且激波阻力是跟高超声速流动密切相关的。
在美国X-51A的设计中，激波阻力是放在需要重点考虑的几个因素里面的，而摩擦阻力是放在第二位需要考虑的因素里面的。
高超声速技术研究方向及实验设备需求[1]
![高超声速技术研究方向及实验设备需求[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/f7dcc08fe53a580216fcfeca.png)
高超声速技术研究方向及实验设备需求一、研究的必要性高超声速技术是指以吸气式发动机及其组合发动机为动力，在大气层中和跨大气层实现高超声速远程飞行的飞行器技术。
高速与远程两大飞行特点使其在国防和航空航天方面具有很强的应用背景，成为航空航天技术发展的重点和热点问题之一，现美、俄、欧洲等发达国家均投入巨大力量竞相发展，近年来我国也开始加大对其研发投入。
超燃冲压发动机是高超声速吸气式推进技术的核心，其研究工作涉及气体动力学、化学动力学、燃烧学等多学科交叉，以及激波、化学反应、湍流、边界层等物理化学现象的相互作用，具有很高的学术价值。
从国家的强势发展需求和我学科现有教职人员技术优势看，高速推进系统及相关技术较适合作为今后我学科发展方向之一。
开展超燃冲压发动机的研究工作，首先需要相应的实验设备。
由于超燃冲压发动机一般适用于马赫数5以上的高超声速飞行，使得实验设备必须能够提供高超声速气流，同时还必须能够模拟由于高马赫数飞行时飞行器周围气流焓值与压力的上升。
二、今后拟在高超推进系统及相关技术方面开展的主要研究工作1、高超声速条件下粘性干扰和高温真实气体效应2、进气道、喷管技术2、超燃冲压发动机流动与稳定燃烧3、低速启动和模态转换技术4、推进系统控制和燃料供给技术5、热管理技术及热结构材料和制造技术（与我院智能材料人员配合）6、系统性能地面模拟实验与评估技术7、结合我院其它学科在力学、流固耦合、材料（智能材料）、优化、可靠性等方面的优势力量开展高速飞行器一体化设计工作。
三、支持上述研究工作所需建设的相关实验设备1、激波风洞建设激波风洞主要为超燃和脉冲爆轰推进研究提供高超声速流场模拟试验条件并测量必要的数据。
其结构示意图如图1所示，运行原理是，用驱动段高压气体在被驱动段产生高温高速气流，经喷管进一步加速到高超声速后进入试验段进行飞行模拟试验；飞行器模型的周围流场和受力情况通过流场显示、多点压力测量等获得。
设备产生的气流总温约为1000K，能获得的气流马赫数为4.5。
美国X-43高超声速飞行器调研
美国X-43高超声速飞行器调研一、高超声速飞行器背景 (1)1.1美国在高超声速技术领域独占鳌头 (1)1.2 欧洲国家积极推进高超声速技术开发 (3)1.3 日本实施高超声速飞行器发展计划 (4)二、高超声速飞行器特点 (4)2. 1 推进技术 (4)2. 2 材料技术 (5)2. 3 空气动力学技术 (5)2. 4 飞行控制技术 (6)2.5 X-43在技术方面有如下特显 (7)三、气动外形设计方法 (8)四、高超声速飞行器制导原理 (9)五、执行机构的选择及配置 (12)5.1 推进系统 (12)5.2 控制系统的执行机构 (14)六、X—43控制原理 (16)6.1 高超声速控制技术发展 (16)6.2 高超声速控制分析 (16)6.3 X-43A控制方法及分析 (17)6.4 高超声速控制技术新技术 (18)（1）非线性控制方法 (18)（2）鲁棒自适应控制方法 (19)七、总结 (19)一、高超声速飞行器背景高超声速飞行器是指在大气层内飞行速度达到M a = 5以上的飞行器。
自20世纪60年代以来, 以火箭为动力的高超声速技术已广泛应用于各类导弹和空间飞行器, 而目前世界各国正在积极发展另一类以吸气式发动机为动力的高超声速飞行器技术, 它的航程更远、结构质量轻、性能更优越。
实际上, 吸气式高超声速技术的发展始于20世纪50 年代,通过几十年的发展, 美国、俄罗斯、法国、德国、日本、印度、澳大利亚等国自20世纪90年代以来已在高超声速技术方面陆续取得了重大进展, 并相继进行了地面试验和飞行试验。
高超声速技术实际上已经从概念和原理探索阶段进入了以高超声速巡航导弹、高超声速飞机和空天飞机等为应用背景的先期技术开发阶段。
1.1美国在高超声速技术领域独占鳌头从1985 年至1994 年的10年间, 美国国家空天飞机计划(NASP)大大推动了高超声速技术的发展。
通过试验设备的大规模改造和一系列试验, 仅美国NASA 兰利研究中心就进行了包括乘波体和超燃发动机试验在内的近3 200次试验。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高超声速飞行器技术研究中心
来源：国防科技大学更新时间：2010-6-28 8:56:26 点击：11502次高超声速飞行器技术研究中心成立于2009年10月，中心下设高超声速飞行器总体技术研究室、高超声速推进技术研究室、燃气引射技术研究室、燃烧流动与传热研究室四个研究室。
中心共有研究人员33名，具有高级专业技术职务的教师19名，具有博士学位的教师31名。
高超声速推进技术团队2008年成为国家教育部“长江学者和创新团队发展计划”的创新团队。
近年来，依托“航空宇航推进理论与工程”国家重点学科和“飞行器设计”国家重点（培育）学科，结合流体力学、固体力学、材料学等相关学科，在保持火箭发动机研究特色与优势的基础上，在高超声速飞行器总体设计、超燃冲压发动机、地面模拟试验、超声速流动燃烧机理等方面研究取得了重大进展。
2009年获得国家技术发明二等奖1项。
在国家、教育部以及军队相关计划的支持下，中心已建成占地120亩、建筑面积11000平方米的高超声速飞行器技术试验基地，拥有系列化的超燃冲压发动机直连式试验台和自由射流试验系统，配备了激光光谱燃烧流动诊断PLIF系统、Malven激光测粒仪、PDA粒子动态分析仪、高速纹影仪、PIV、CVI/CVD等先进观测设备和多机并行计算集群系统，为高超声速飞行器关键技术攻关和基础研究奠定了坚实基础。
中心承担了本科、硕士、博士学员的多门课程教学和基础研究条件建设任务。
新建了基础研究试验大楼，建成了多个基础研究实验平台，并配备了先进试验仪器和测量设备。
这些基础研究试验平台完全向学员开放，对于学员进行高水平论文研究、实验能力的培养以及综合素质的提高提供了有力的支撑和保障。
中心的主要研究方向有：
●飞行器总体技术
本研究方向重点开展高超声速飞行器总体一体化设计、飞行器布局优化设计及应用等方面的研究。
●高超声速推进技术
本研究方向主要开展超燃冲压发动机、发动机地面试验与飞行试验技术、高超声速飞行器机体/推进系统一体化设计、超声速燃烧与流动机理等方面的研究。
●燃气引射技术
本研究方向主要开展航空航天发动机高空模拟试验系统等方面的研究。
●发动机燃烧、流动与传热机理研究
本方向主要开展火箭发动机燃烧稳定性、超声速燃烧流动机理、燃烧过程光学诊断技术、燃烧流动过程建模等研究。