美国高超声速研究
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。
高超声速飞行器技术研究
高超声速飞行器技术研究第一章研究背景高超声速飞行器技术是目前国际上航空飞行领域最具前沿性的重要研究方向之一。
这种新型飞行器能够在大气层极高速度下飞行，具有极强的机动能力和抗干扰能力，实用价值极高。
目前，美国、俄罗斯、中国等国家都在积极开展高超声速飞行器技术研究，目的在于提高自身国防实力，并拓展民用领域的应用前景。
第二章技术现状目前，全世界在高超声速飞行器技术方面的研究可分为两大类，即飞行器的气动布局和运动控制。
在气动布局方面，高超声速飞行器主要分为气动光滑体、球弹、掠面机翼等几种形式。
在运动控制方面，高超声速飞行器涉及多学科交叉，主要包括热防护材料、涡流制动、魔方阵控制等方面。
在美国，高超声速技术一直是国防部关注的重点领域。
美国空军和海军等军方单位已经开展了多年的高超声速飞行器研究，先后研制出多款高超声速飞行器，如X-51Waverider、X-43A、X-15等。
我国自2000年开始开展高超声速技术研究，随着国家实力的不断增强，高超声速飞行器技术也取得了长足发展。
中国航空航天工业集团、中国航天科技集团等国内航空工业领域企业已相继进行高超声速飞行器技术研究和开发计划，取得了多项成果，推动了我国高超声速技术的发展。
目前，我国的高超声速技术主要应用于航空军事、纵深打击、反导拦截和航空航天探测等领域，同时对于物理科学、可再生能源、环保等方面也有着广泛的探索和研究。
第三章技术难点高超声速飞行器技术的研究难点主要集中于以下几个方面：1. 气动布局方面。
高超声速飞行器面临着气动热、气动力等诸多问题，设计合理的气动布局是高超声速飞行器研究的重中之重。
2. 热防护材料方面。
高超声速飞行器的速度较快，摩擦加热程度极高，需要采用超高温热防护材料。
3. 运动控制方面。
高超声速飞行器的机动和操控能力需要达到极高水平，运动控制的研究和应用是高超声速飞行器研究的重要目标。
第四章技术前景高超声速飞行器技术的应用前景非常广阔。
以综合学术角度剖析美国X-43A超高声速飞机的试验
美国政府耗费巨资支持的造假—超高速飞机的神话柝解以综合学术角度剖析美国X-43A超高声速飞机试验作者深圳刘昌喆注：本文是应《中国军事》杂志建军八十周年记念约稿而作（2007）。
因观点非主流而被拒载。
留此存照，亦期交流。
2008年上传此文，因博客字数所限分成上下两部分，阅读不方便。
如今网站进步又重新整篇上传，—2010年的说明。
又注：当年文档中插不进图片，如今网站功能强大，所以加进图片整理重发。
美国的超高速骗局还在继续重演，2012年又有X-51试飞报道。
所以这篇写于2007年的文章仍有现实参考意义。
关键词：超高音速激波燃烧速度混合过程动量结构空气动力学飞行姿态稳定性学术结果不真实摘要：美国超高音速飞机X-43A在2001年曾试飞失败，当时舆论界在将信将疑中毁誉参半。
在2004年发布的X-43A飞机两次试验成功的结果以后，全世界舆论都为之贺彩；美国舆论称之为莱氏兄发明飞机后又一航空史上的重大突破。
各国航空学界多为美国科技之高超而折服，进而引发一轮包括中国在内的全世界范围的超高音速冲压发动机研发跟风热潮。
本文以严谨的多学科理论根据分析，证明该耗资1.8亿美金、轰动世界的试验原理上就存在多方面致命错误。
而关于所谓“试验的成功”的各种报道，也破绽多多，经不起推敲。
事实并非如报道的那样辉煌。
这应该是在美国政府出于政治利益而默许的、研究单位出于对耗掉如此巨资而无果，因利益需要的一起毫门学术造假。
一、X-43A超高音速飞机的“试验飞行”成功报道中的疑点X-43A超高音速飞机的“试验飞行”成功，在网上、报刊和电视的所有新闻媒体都有一段时间醒目的报道。
但在所有关于X-43A报道却有着共同的疑点：1、为什么耗此1.8亿巨资的，又是“成功”的试验项目最有价值的试验飞机不回收？这在技术上和经济上都应没有障碍（现代技术人造卫星都可以收回）,尤其X-43A是在海面溅落，回收相对更容易。
如回收飞机实体，一是有助技术总结的巨大科研价值，二是可与莱氏兄弟的飞机同样陈列在美国国家博物馆，其里程碑式“成功”使该试验飞机文物价值应该无法估量。
080630-高超声速技术研究和发展
MIMI（Module-To-Module)模型是几 个相邻的模块构成，用以确定模块之间 工作的相互影响.至此，模型试验已接近 全部完成。
NASP计划的结束 1994年NASP计划宣布结束，主要原因 有： 经费困难，拨款连年减少； 技术难度大，工作进展慢； NASA 与国会意见分歧。
高超声速冲压发动机 NASP最重要的研究内容是发展从超声速 到高超声速飞行工作的超燃冲压发动机， 开始是进行发动机模型研究，使用1/7 缩比的超声速燃烧冲压发动机。研究了 多种模型,如GBL模型, A—C模型, SX20模型, SXPE和CDE模型, MIMI模型 等.
以上试验验证了发动机流路设计方法， 验证了几何尺寸，动压，试车台气体成 分，粘性效应，附 面层厚度的影响。
（2）在经济上，高超声速武器将提 高作战的实效性。使用空天飞机，将 降低到达地球低轨道的有效载荷发射 费用，可从航天飞机的每公斤有效载 荷一万美元，RLV的每公斤有效载荷 一千美元，降到使用空天飞机的每磅 一百美元，是解决人类进一步开发太 空资源的重要手段，使空间开发更为 现实；同时，提高了安全性和可靠性。
2. 2 NASP计划 1986年2月4日美国宣布推行NASP计划， 研究水平起降，单级入轨的研究机X-30。 NASP计划目的是发展可完全重复使用、单 级入轨、水平起降、超燃冲压发动机推进 的空天飞机。
主要技术问题有： （1）确定在高马赫数的高超声速冲压发动 机特性； （2）确定空天飞机飞行时，由层流附面层 转换为紊流附面层的转捩点； （3）保证空天飞机高超声速飞行时的稳定 性和可操作性。
X-51A计划主要目的
(1) X-43C: X-43C是NASA和空军联合发展的。飞行 器长16英尺，装备三模块冲压发动机。使 用碳氢燃料超燃冲压发动机，并用燃料冷 却。飞行器被加速到马赫5，超燃冲压发动 机启动，然后自行加速到马赫7。飞行持续 5分钟，演示验证飞行性能。该计划的实现 将为发展高超声速巡航导弹创造条件。
美军又在研究超高音速飞行器
美军又在研究超高音速飞行器据美国军事官员称，美国空军正在与军队的国防高级研究计划局(DARPA)合作一个新的项目——测试超高音速飞行能力。
实验方案正在最后定稿的过程中，旨在促进对超高音速飞行的研究，包括从开始于2004年的空军价值3亿美元的X-51A Waverider 的方案中获取信息。
无人驾驶机X-51A在5月1日成功完成了该计划的最后飞行，在计划好的紧急迫降前6分钟内，X-51A达到了最高速度5.1马赫(音速的5倍多)，行驶了230多海里英里(425公里)。
空军官员当时说，这种超高音速飞行器飞行试验时间是有史以来最长的。
根据空军首席科学家Mica Endsley说。
五月份飞行测试实验使用的是波音公司最新的X-51A飞行器，目前没有再造飞行器的计划，但美国空军和DARPA合作的新方案将会建立在X-51A设计的基础上，将仔细寻找使超高音速技术更易于操作的方法。
“我们的X-51飞行非常成功，它展现了超高音速飞行器的速度。
” Endsley告诉Military网站，“我们现在正和DARPA合作一个后续的合资谅解备忘录的方案。
”美国军方官员说超高音速技术可以用来开发新的武器，飞机能够在很短的时间内到达地球上任何地方，超高音速飞行通常能达到任何5马赫以上的速度。
在海平面上，声音的速度是大约763英里(1,226公里/小时)。
5月1日，连接在一架B-52H“同温层堡垒”机翼的底面的X-51A从位于加利福尼亚州的爱德华兹空军基地起飞，在大约50,000英尺(15,000米)释放助推器，并在仅仅26秒内采用固体火箭助推器加速到4.8马赫。
在60,000英尺(18,300米)的高空时，X-51A与火箭分离，并靠超音速燃烧冲压式喷气发动机达到5.1马赫。
DARPA还用该机构的自身HTV高超音速轰炸机进行了高超声速飞行试验。
在2011年8月，HTV 滑翔机最高速度达到20马赫，不过随后失去控制。
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。
美国超-X计划与X43试飞器
图 2 双燃烧室冲压发动机巡航导弹模型
飞航导弹 2002 年第 5 期
飞马座火箭的气动外形类似一架飞机 , 火箭在 外形 、尺寸与发射质量方面均与 X215 试验机相似 。 飞马座的基体结构 、机翼与尾翼全部由质量轻 、强 度高的石墨纤维复合材料制成 。在整个飞马座火箭 结构质量中 , 石墨纤维复合材料占 94 % , 铝合金只 占 5 % , 钛合金占 1 %。
飞马座火箭也是美国第一种完全利用计算机进 行气动设计的运载火箭 。它在 NASA 艾姆斯研究中 心的数值气动模拟设施 ———克雷 2 、克雷 XMP 巨型 计算机上 , 利用计算流体力学软件进行计算并完成 了设计 , 整个研制过程没有进行风洞与缩比模型试 验。
X243C 试飞器的 3 台超燃冲压发动机并列 , 宽 度为 686mm , 它在 Ma = 7 时的推力要比 X243A 单 台发动推力大 2 倍 。X243C 采用根据空军高超声速 技术 ( HyThch) 项目研制的超燃冲压发动机 , 其原因 是 , C/ H 燃料可使用性和密度较高 。虽然 X243C 的 长度比 X243A 长 , 但其质量仍控制在 1 271. 2kg～ 1 362kg。X243C 由 NASA 马歇尔空间飞行中心的先 进空间运输项目资助 , 预计在 2006 年开始进行飞 行试验 。
1 超2X 计划 超2X( Hyper2X) 是 NASA 重点实施的高超声速发
展计划 。该计划的主要目的是研究并演示可用于高 超声速飞机与可重复使用的天地往返系统的超燃冲 压发动机技术与一体化设计技术 。
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美国高超声速研究
纵览2012 年高超声速技术发展状态，美国、俄罗斯、德国、澳大利亚和印度等国的高超声速项目都在紧锣密鼓地进行。
其中以美国最为活跃，在通过各种渠道收集到的高超声速项目进展情报中，美国占世界总量的50%，是俄罗斯、欧洲空间局的4倍，德国、澳大利亚等国的8 倍。
可以说，美国的高超声速项目进展与趋势是世界范围内高超声速项目发展的风向标。
高超声速飞行器技术是未来高速飞行器发展的主要支撑性技术，已从概念和原理探索阶段进入到以高超声速巡航导弹、高超声速飞机、跨大气层飞行器和空天飞机等为应用背景的先期技术开发阶段。
高超声速飞行器技术一旦实现并应用于军事领域，将改变未来战争的作战样式，并对国家安全产生重大战略性影响。
21 世纪开始，美国基于全球到达，全球打击战略，提出了全方位的高超声速武器和先进航天器研制计划，相继实施Hyper-X、HyFly、FALCON 等高超声速飞行器计划，已陆续取得了技术上的重大突破，并相继进行了地面和飞行试验，引领世界范围的高超声速飞行器技术研发热潮。
本文从高超声速飞行器技术发展的视角，针对美国近期X-51A、Hy-Fly 和HTV-2 高超声速飞行器飞行试验相继失利的原因进行探讨和分析，给出了其失利原因和发展走向的基本判断和启示思考。
高超声速飞行器的研制面临巨大的技术挑战，如燃料在超声速气流中的稳定燃烧，严重的飞行器气动加热以及飞行过程中的稳定性控制等关键技术问题还需要进一步攻克。
美国自20世纪50 年代开始研究吸气式高超声速飞行器技术。
冷战期间，美国为争夺霸权和军备竞赛的需要，提出过许多超燃冲压发动机及高超声速飞行器发展计划，但由于在技术、经费和管理方面遇到了一系列的困难，这些计划均中途夭折。
1986 年，美国开始进行X-30 国家空天飞机( NASP) 计划，进一步开发超燃冲压发动机技术，但最终仍然由于技术上无法突破而最终放弃。
此后，美国航空航天局( NASA) 继续执行了一项规模较小的高超声速X 计划，其目的是扩展将来可以军用和民用的高超声速飞行的技术基础。
从1996 年开始，美国对高超声速飞行器技术的发展进行了调整，确立了分阶段逐步发展的思路，首先选择巡航导弹为突破口，而后转入其它飞行器与天地往返运输系统，降低了近期的发展目标。
目前，美国正在全方位发展高超声速飞行器技术，美国海军、空军、国防高级研究计划局( DAR-PA) 已确提出发展高超声速巡航导弹，并正在实施相关的多项研究计划( Hyper-X、HyFly、FALCON等) 。
但最近两年美国在高超声速飞行器飞行试验中屡次失败，给高超声速飞行器计划的前景蒙上了阴影。
X-51A Waverider( 乘波器) 项目是由美国空军、DARPA 以及Pratt ＆Whitney Rocketdyne 和波音公司共同承担，继承于早期的Hyper-X( X-43A)项目，以验证高超声速飞行能力。
X-51A 设计速度在Ma = 4．5 ～6．5 左右，涉及到碳氢燃料超燃冲压发动机推进系统、高温材料、机体/发动机一体化等众多关键技术。
这次试验部分成功。
超燃冲压发动机在马赫数5左右工作了140 s( 原计划170 s，结束试验前30 s，密封圈失效，造成发动机推力减小) 。
2011 年6 月进行了第二次飞行试验，这次试验以失败告终。
助推器将X-51A 加速到马赫数5，但超燃冲压发动机未能启动，虽然此后地面人员多次试图重新启动，但最终未成功。
事后调查原因为进气道不启动，NASA 认为进气道前缘激波移动太远，引起气流偏移，最终导致超燃冲压发动机启动失败。
按照计划，未来预计X-51A 还将进行两次飞行测试，但波音公司认为飞行试验次数不足，即使四次预期的飞行试验都获得成功，还应至少再增加两次飞行测试。
HyFly
Hypersonics Flight Demonstration ( HyFly) 项目始于2002 年，面向美国未来海军需要，由美国海军和DARPA 以及波音公司共同承担。
HyFly 项目计划设计、建造和测试一种高超声速飞行器，为战术导弹提供技术验证，该飞行器巡航速度为Ma = 6、空射射程为740 km、地面发射射程为1 100 km。
HyFly 项目涉及到双模冲压发动机技术( DCR) 、轻质高温材料、制导控制等众多关键技术。
HyFly 项目原计划2007 年1 月进行首次飞行试验，双模冲压发动机的地面测试将之延迟到2007 年9 月，原计划准备测试双模冲压发动机的启动、燃油控制、爬升以及加速情况，但燃油系统存在的问题导致飞行器仅加速到马赫数3．5，飞行试验失败。
2008 年1 月，第二次飞行试验中，燃油泵出现了问题，导致双模冲压发动机未能启动，飞行试验失败。
2010 年7 月，HyFly 高超声速导弹验证机进行了第三次也是最后一次飞行试验，导弹的助推器并没能成功点火，DARPA 认为机载飞行软件发现内部电池电压过低，导致软件异常中断发动机点火。
双模冲压发动机的演示验证是HyFly 项目的研发重点，但三次飞行试验出现的问题都没有涉及到需要验证的双模冲压发动机推进技术，未能对双模冲压发动机技术进行验证。
HyFly 高超声速导弹模型风洞实验。
Falcon Hypersonic Technology Vehicle ( HTV) 演示验证项目是由美国空军和DARPA 共同承担研制的。
HTV 项目的目的是发展验证高超声速飞行器技术，以支撑快速全球到达任务，其发展的飞行器是可重复使用的类航空器外形的高超声速飞行器，能够在普通机场起飞和降落。
HTV 项目始于2003年，是美国全球快速打击计划的重要项目，计划演示验证三种飞行器: HTV-1、HTV-2 和HTV-3 。
HTV-3 飞行器由于2009 年美国国会削减财政预算而被迫搁浅，DARPA 只好转而开发HTV-2。
HTV 项目涉及到高升阻比气动外形技术、轻质高温材料技术、热管理技术、导航和自动飞行控制技术以及涡轮组合循环发动机( TBCC) 技术等众多关键技术。
HTV 项目原计划于2009 年3 月和8 月进行两次飞行试验，实际飞行试验分别被推迟至2010 年和2011 年。
2010 年 4 月，HTV-2 进行了首次发射，以飞行速度马赫数17 ～22 飞行了139 s，但结果并不完美。
技术数据显示，HTV-2 的起飞和与火箭分离都很顺利，但进入飞行试验9 min 后，遥测站与HTV-2 失去联系。
美国国防部称，当时由于系统侦测到飞行模式出现异常，因此，强制导引飞行器坠入海中。
2011 年8 月，HTV-2 飞行器在美国加州范登堡空军基地成功发射升空，但在太空边缘与火箭分离后，HTV-2 飞行器在独自飞行并返回地球时失去联系。
总结
美国已经进行了多次高超声速飞行试验，积累了大量的数据和经验，研究水平大幅领先于其它国家。
即便如此，按照美国高超声速项目发展现状，从试验走向使用还须假以时日。
2013 年，美国可能仍将进行大量的高超声速试飞试验，如令人瞩目的X-51A 第四次试飞以及与澳大利亚合作的HIFiRE项目试飞等。
未来，美国将围绕高超声速技术构建一种CPGS、高超声速巡航导弹、高超声速飞行器平台及空天飞行器平台组成的多元高超声速军用/民用体系，形成巨大的作战优势、威慑力以及政治、经济和科研优势。