国外吸气式高超声速飞行器发展现状
情报交流本文2008 09 29收到,作者分别系中国航天科工集团第三研究院三一〇所工程师、助工、助工国外吸气式高超声速飞行器发展现状陈英硕 叶 蕾 苏鑫鑫摘 要 以美国H yT ech 、H yF ly 、X 51A 、猎鹰(FALCON )计划为重点,介绍了世界上几个主要的吸气式高超声速技术计划和飞行器研究情况,并对当前国外吸气式高超声速飞行器的发展现状进行了简要分析。
关键词 吸气式 高超声速H yF ly X 51A FA LCON引 言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、结构质量更轻、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 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3200次试验。
通过这些试验掌握了M a <8的超燃发动机设计技术,并建立了数据库,从而为实际飞行器打下了牢固的技术基础。
实际上,30多年来,兰利研究中心一直在进行这方面的研究,曾经在2.44m 高温风洞中研制和试验过22个发动机。
在此基础上,美国于1996年开始,针对高超声速导弹、高超声速飞机和空天飞机的研制工作调整高超声速技术的研究目标,在发展和应用高超声速技术方面采取了更为稳妥的循序渐进策略,提出了更为现实的全方位的高超声速武器和先进航天器研制计划。
NASA 和美国空军在2000年12月达成协议,将联合进行高超声速技术的发展和验证。
2001年,NASA 和美国国防部联合提出了国家航空航天倡议(NA I),重申了美国高超声速飞行器的发展战略:近期发展高超声速巡航导弹;中期重点发展全球到达的高超声速飞机;远期发展廉价、快速、可重复使用的航天运载器。
2001年6月到2004年11月,NAS A H yper X 计划的X 43A 进行了3次飞行试验,除第一次以失败告终外,第二次飞行试验实现了7倍声速飞行,第三次在大约33.5km 高度飞行时以M a =9.8(11270k m /h)的惊人速度载入世界飞行速度记录。
X 43A 的成功飞行试验,验证了高超声速飞行器的设计概念、设计方法和地面试验结果。
但2006年年初NASA 表示,将把航空领域的研究重点从之前的飞行演示验证重新转向基础研究和设计工具开发,同时,NASA 对其组织结构进行调整,将高超声速研究纳入基础航空部分。
X 43高超声速研究小组的项目重点将进行基础性的技术研究而不是飞行试验。
下面就简要介绍一下美国开25 飞航导弹 2008年第12期图1 X 43A验证飞行器展的吸气式高超声速技术研究计划。
1.1 H yTech计划美国空军在1995年推出了H y T ech计划,美国空军研究实验室(AFRL)、美国国防高级研究计划局(DARPA)和NASA参与了该项目。
H y Tech计划的目标是验证M a=4~8的碳氢燃料超燃冲压发动机的可操作性、性能和结构耐用性,验证适合于未来高超声速巡航导弹和高超声速远程打击飞机的超燃冲压发动机技术。
H y T ech计划从1996年开始资助普惠公司承担H ySET计划,研制M a=4~8的二维碳氢燃料双模态超燃冲压发动机。
发动机采用混合压缩进气道,燃料再生冷却流道方案,考虑了与导弹外形的一体化,并采用轻质材料减轻质量。
H ySET计划的第一阶段完成了高超声速导弹和超燃冲压发动机的初步设计。
导弹侧边安装固体助推器,助推器将导弹加速到M a=4之后,双模态超燃冲压发动机开始工作,固体助推器随即抛掉,导弹被加速到M a=8巡航。
2002年9月6日,普惠公司开始了飞行质量的地面验证发动机(GDE 1)的研制。
该发动机采用吸热碳氢燃料冷却,但是部分冷却燃料没有进入燃烧室燃烧。
在联合航空航天工业(A lli e dAerospace Industries)公司的GASL分部进行的试验中,得到了可观的净推力,验证了燃料的高效燃烧和热防护结构的有效性,是世界上第一台采用燃料冷却的超燃冲压发动机。
2005年初,在GDE 1的基础上,普惠公司联合其它厂家完成了第二代地面性能样机(GDE2)的研制,该发动机是采用碳氢燃料闭环冷却、单一发动机流道、复合材料前缘、进气道唇口可调、工作范围为M a=5~7的飞行质量发动机。
同年普惠与AFRL联合得到一项为期9年的研究合同。
2005年10月,GDE 2在NASA兰利研究中心的2.44m高温风洞中完成了M a=5条件下的自由射流试验。
2006年7月27日,普惠公司宣布GDE 2在NASA兰利研究中心完成了试验。
这是闭环碳氢燃料超燃冲压推进系统在超声速条件下首次成功完成试验。
在兰利高2.44m高温隧道中进行的若干次M a=5试验期间,GDE 2产生了重要的超声速数据结果。
GDE 2试验的成功完成标志着超声速技术获得了重要的里程碑式成就。
它是一个成套推进系统,包含许多实现世界超声速推进所需的技术。
包括AFRL、DARPA、NASA、普惠公司和波音公司在内的政府 工业团队,将利用GDE 2验证的技术,为X 51A飞行验证计划研发推进系统。
1.2 H yF l y计划2002年,DARPA和海军研究办公室(ONR)联合出资实施H yF l y高超声速导弹验证项目。
该项目与由国防高级研究计划局和空军联合出资实施的采用高超声速发动机的单台发动机验证器(SED)项目(即H y Tech计划的飞行试验部分),都是为开辟新的航空飞行领域、促使航空业发展所作的努力。
2006年,美国防部考虑将分别由空军和海军独立研制的高超声速推进系统作为下一代全球打击武器动力系统的一部分。
海军领导的H y F ly技术验证器和空军的乘波器项目将成为从舰船、潜艇或飞机发射的下一代高速导弹动力系统的候选方案。
按照国防部设想,装有H yFly推进系统的弹药将由空军的F 15战斗机或任何其它型号的轰炸机发射,F22A、F 35和海军的F/A 18也将配备装有H yF l y发动机的弹药。
2006年5月,国会签署命令成立联合办公室以加强高超声速技术的联合研究。
参议院2007财年国防授权法规定,该联合办公室将承担的工作包括统管国防部主要的高超声速项目研究,并协调国防部和NASA加快打击平26飞航导弹 2008年第12期图2 X 51A 概念图台的研制。
即使空军或其它军种选择H yFly 或乘波器系统作为未来打击武器的一部分,高超声速系统仍然面临一系列研制和试验的挑战,将经历包括弹头整合、扩展平台整合以及微小改进在内的常规系统设计和研制阶段。
H yFly 计划总共进行4次飞行发射试验,2008年1月,H y Fly 项目进行了第4次飞行试验,在飞行了约58s 后坠入了大海。
1.3 X 51A2005年9月27日,美国空军正式授予空军研究实验室(AFRL)的超燃冲压发动机验证飞行器的代号为X 51A 。
实际上,AFRL 在2003年就已经开始研制试验飞行器,并在2004年1月决定采用普惠公司的超燃冲压发动机验证机 乘波器(Scra m jet Eng i n e De m enstrator W ave R ider ,SED W R)。
2004年12月SED 通过初始设计评估,2005年1月开始详细设计,2007年5月通过关键设计评估,目前计划在2009年首次飞行试验。
2007年5月,普惠火箭动力公司X 51A 高超声速验证机的X 1超燃冲压发动机在NASA 兰利研究中心2.44m 高温风洞(HTT)内首次完成了M a =5的模拟飞行试验。
HTT 20世纪60年代用于再入试验,并在80年代进行了改造,可以在M a =4~7的速度下试验发动机。
该风洞已经用于试验缩比30%的NASP 概念验证机发动机、X 43的超燃冲压发动机、H yTech 地面验证发动机和目前的X 1。
据普惠火箭动力公司相关人员表示,该发动机的性能超过预期,他把这次试验描述成是高超声速开始迈入实际应用的重要一步。
X 1具有闭环热管理系统,在系统中,JP 7燃料在该发动机周围循环,在其喷射到燃烧室前用来冷却发动机硬件,燃料进入燃烧室内同超声速气流混合并燃烧。
同2004年NASA 以M a =9.6速度飞行的X 43A 所装备的氢燃料超燃冲压发动机相比较,当时的发动机因无冷却措施而被短时超声速燃烧和高超声速飞行产生的热所融化。
随后,X 51A 超燃冲压发动机验证机通过了关键设计评审,而且该项目已经开始采购飞行硬件,供在2009年夏天开始的飞行试验用。
目前需要解决的最重要的问题是X 51A 固体火箭助推器的点火器。
该助推器是美国陆军的战术导弹系统,从海平面发射。
NASA 研究人员表示, 当X 43结束时,我们没有将所有的高超技术能力从NASA 撤出。
目前,按照其基础航空计划,该机构正与空军研究实验室合作X 51A 项目,提供试验服务、分析和经验。
NASA 在高超声速方面的兴趣是用吸气式发动机进入空间和大质量的火星再入。
这些技术是有重叠的。
对于X 51A 来说,NASA 正在贡献其全面的航空器计算流体力学分析能力,并为X 1和X 2发动机进行全部试验。
!1.4 猎鹰计划从美国大陆兵力投送和应用(FALCON )计划,简称猎鹰计划,该计划旨在发展一种能在2h 之内攻击远在16679k m 之外目标的高超声速武器系统。
由DARPA 负责整个管理工作,美国空军太空司令部航天与导弹系统中心协助进行项目管理,空军太空司令部航天与导弹系统中心/第12特遣部队和美国空军研究实验室提供技术支持和辅助进行里程碑评审工作。
猎鹰计划分为三个阶段,第一阶段总经费为1000万美元,内容为小型发射飞行器(SLV )的方案设计、性能预测、确定费用指标、发展和验证,为期约6个月;第二阶段为设计与研制,包括初始飞行试验,为期36个月,从参与竞争的多家公司选定两家进行竞争;第三阶段为武器系统验证,为期30个月,从两家竞争公司中选定一家为主承包公司。
2003年11月,DARPA 和美27 飞航导弹 2008年第12期图3 黑雨燕高超声速飞行验证器国空军选定承包商,开始实施第一阶段猎鹰计划。
世界各国高超声速武器发展现状
世界各国高超声速武器发展现状高超声速武器是公认的未来必须发展的六大尖端武器之一，是指飞行速度超过5马赫的武器。
全球目前只有俄罗斯和中国列装。
美国在高超音速武器领域远远落后中俄。
美国国防部以及海、陆、空三军分别主导的7个高超音速武器项目全部失败，至今拿不出任何一款能进入实战部署的导弹。
被寄予厚望的AGM-183A高超音速空射导弹项目也迟迟没有进展。
俄罗斯是高超音速武器方面最先进的国家，截至目前已经列装了三款高超音速导弹，覆盖海、陆、空三维打击领域，包括全球唯一一款战略级“先锋”高超音速导弹，美国求而不得的高超音速空射导弹也在俄军中先一步服役，由米格-31战机搭载的“匕首”导弹能在2000公里外发起打击，末端速度可达7马赫。
印度、日本也在高超声速巡航导弹研制上取得进展，朝鲜频繁试射高超声速导弹。
美、英、澳、加拿大、瑞士等国重点推进高超声速飞机研制。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅官方军事网站相关报道。
随着科技的快速发展，军事领域也在不断推进新型武器的研发与防御技术的创新。
临近空间高超声速武器作为一种尖端武器，具有高速、高机动、高打击能力等特点，给现有防御体系带来了严重挑战。
为了有效应对临近空间高超声速武器的威胁，防御关键技术的研究至关重要。
本文将围绕临近空间高超声速武器防御及关键技术进行深入探讨。
近年来，世界各国都在加紧研发临近空间高超声速武器，以提升自身军事实力。
然而，这种武器的发展也带来了一系列的挑战。
高超声速武器的速度极快，使得传统防御系统难以对其进行有效拦截。
其飞行轨迹具有高度机动性，进一步增加了防御难度。
高超声速武器的打击精度也是一大难题，使得防御方需在很短的时间内对大量目标进行识别、跟踪和打击。
为了有效应对临近空间高超声速武器的威胁，以下关键技术至关重要：发射技术：该技术主要用于将武器从发射平台送入临近空间，并确保其稳定飞行。
成像技术：利用高分辨率、高灵敏度的成像技术对目标进行识别、跟踪和打击。
世界各国高超声速武器发展现状
国防技术基础２００７年５月第５期世界各国 高超声速武器 发展现状 摘 要：高超声速武器是高技术武器装备，也是当今世界主要国家尤其是军事大国武器装备发展的重点。
在这一领域，美国的发展独占鳌头，在高超声速导弹、高超声速飞机和空天飞机等方面研究拥有较强优势，并提出了全方位高超声速武器和先进航天器研制计划。
其他国家，如俄罗斯、法国、日本以及印度等国也都积极开展高超声速武器装备的研究。
关键词：世界各国 高超声速武器 李大光（国防大学）几十年来，世界各国在高超声速技术方面坚持不懈努力，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。
高超声速技术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、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。
目前，美国、俄罗斯、法国、德国、日本和印度等经过多年研究已取得不少技术成果，尤其在航天、航空、导弹等方面实施多项高超音速研制计划，以期获得最大的军事效益。
一、美国高超声速武器发展独占鳌头美国自２０世纪５０年代开始研究吸气式高超声速技术。
２０世纪８０年代中期，美国实施了采用吸气式推进、单级入轨（马赫数２５）的国家空天飞机计划（ＮＡＳＰ），由于在技术、经费和管理方面遇到了一系列的困难，ＮＡＳＰ计划于１９９５年停止。
从１９８５年到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，仅美国航空航天局兰利中心就进行了包括乘波外形一体化和超燃发动机试验在内的近３２００次试验。
通过这些试验掌握了马赫数小于８的超燃发动机设计技术，并建立了大量的数据库，从而为实际飞行器的工程设计打下了牢固的技术基础。
实际上，３０多年来，兰利研究中心一直在进行这方面的研究，曾经在８ｆｔ．（２．４４ｍ）高温风洞中研制和试验过２２个发动机。
在此基础上，美国于１９９６年开始，针对高超声速导弹、高超声速飞机和空天飞机的研制工作调整高超声速技术的研究目标，提出了更为现实的全方位的高超声速武器和先进航天器研制计划。
高超声速飞行器技术的发展现状与趋势
高超声速飞行器技术的发展现状与趋势高超声速技术是指飞行在5马赫以上的飞行器，因其具有高速、高高度、高温等特点，广泛应用于军事、航空、天文等领域。
近年来，随着技术的不断进步和创新，高超声速飞行器技术也在不断发展和完善。
一、高超声速飞行器技术的现状高超声速飞行器技术主要分为两类，一类是常规高超声速技术，即采用常规动力学方案的高超声速飞行器；另一类是空气动力学方案，即采用空气动力学方案的高超声速飞行器。
常规高超声速技术一般采用尖头形设计，并配备稳定性设备，使飞行器在高速情况下保持稳定。
而空气动力学方案则采用空气动力学原理，使飞行器在高超声速速度下产生升力，从而达到飞行目的。
同时，空气动力学方案还可实现大范围的空气动力学控制，使得高超声速飞行器更加灵活和多功能。
二、高超声速飞行器技术的发展趋势未来，高超声速飞行器技术将朝着以下几个方面进行发展：1、提高飞行器速度。
高超声速飞行器将以更高、更快的速度进行飞行，目前科学家正努力研究如何消减飞行器所受到的高温和高压环境对材料的影响，以提高其飞行速度。
2、进一步提高飞行器的防御能力。
高超声速飞行器在高速飞行时会受到高温和高压的影响，因此防御能力一直是发展的难点。
未来，科学家将继续研究新的保护材料，以提高高超声速飞行器的防御能力。
3、实现高超声速飞行器独立自主控制。
未来，高超声速飞行器将实现独立自主控制，使其能够自己决定飞行轨迹和飞行速度，并在高温和高压环境下保持飞行稳定。
4、充分发挥高超声速飞行器的军事作用。
高超声速飞行器在军事领域有着巨大的潜力，未来将继续向这一方向开发和应用，以为军事防御和攻击提供更多可能。
总之，高超声速飞行器技术的发展仍然处于探索和发展阶段，未来，随着技术层次的不断提高和创新，高超声速飞行器将有更广泛的运用和更多的发展空间。
世界各国高超声速武器发展现状
的混凝 土 ， ２ ０ ０ ４ ～２ ０ ０ ８ 年进行工程研 制 ， ２ ０ ｌ ０ 年 接 近 ｌ ０ 倍音速 。Ｘ一 ４ ３ Ａ的高超 音速 技术对 于未
达 到 初 步 作 战 能 力 。 空军 正 在 实 施 研 制高 超 声 速 来信 息 化 战 争 具 有 特 别 重 要 意 义 ，它 既 可 用 于高
５ ． 先 进 空 间运 输 计 划
垂直 发射系统 ， 巡航飞行马赫数 为 ８ ， 飞行时 间约
为 了发展 先进 空间飞行器 ，美 国正在开展先
ｌ ２ ａｉ ｒ ｎ，航 程 为 ｌ ４ ０ ０ ｋ ｍ 。２ ０ ０ ０～２ ０ ０ ３年 在 阿 诺 进空 间运输计划 （ Ａ Ｓ Ｔ Ｐ ） ， 以研究单级人 轨技术 。
机 （ Ｘ－ ４ ３ ）计划 。小尺寸飞行器 Ｘ－ ４ ３ 的长度为
３ ． ６ ｍ，宽度为 １ ． ５ ｍ，准备进行飞行高度为 ２ ９ ～ 地 位。俄罗斯的高超音速技术 同美 国比肩 ，目前 ３ ６ ｋ ｎ ，马赫数分别为 ５ ｉ 、７ 、ｌ ０的 ４ 次飞行试验 。 也处于世界领先地位 ，它是在前苏联原有 的冲压
Ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ Ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ，ＲＢＣＣ）技 术 加速 飞 行 器 ，并
其 中， 管 道 火 箭 用于 起 飞 和 低 美 国在 发展导弹的 同时 ，也在研究高超 声速 使 之 进 入 地 球 轨道 。 飞 机 ，尤 其 是 高 超 声 速 轰 炸 机 。美 国正 在 积极 开 速 飞 行 阶 段 ， 冲 压 式 喷气 发 动 机 用于 马 赫 数 ２ ． ４ ～ 展 用 于 全 球 快 速 反 应 的高 超 声 速 飞 机 的概 念 和 方 ６的飞 行 阶 段 ， 超 声 速燃 烧 冲 压 式 喷 气 发动 机 用 于 案 研 究 。军 方 认 为 ，高 超 声 速 轰 炸 机 将 能使 空 军 马赫数 ６ ～８ 、飞行高度 ４ ２ ｋ ｎ 的飞行阶段 ，常规 ｉ
高超声速飞行器发展综述及飞行试验测控需求
体化的轴对称高超声速导弹气动布局。
图1X-43A高超声速飞行器X-43A(如图1)计划是由DRAPA主导的以氢燃料为。
Science&Technology Vision科技视界9将提供一种全新的快速全球打击能力。
图2X-51A高超声速飞行器1.2无动力高超声速计划无动力高超声速计划通常采用助推器将高超声速无动力滑翔飞行器助推到预定的分离点,无动力滑翔飞行器通过长时间的高超声速滑翔飞行实现快速的投送和打击。
. All Rights Reserved.HTV-2(Falcon)计划是由DRAPA主导用来验证全球快速打击武器的关键技术,驻澳包括远程高超声速助推滑翔飞行器气动布局技术、热防护技术、先进GPS制导技术和碳/碳减速伞技术等。
HTV-2计划的目标是通然要求;图3高超音速飞行器典型弹道(3)精确打击能力,对点目标、机动目标的直接命中打击能力,对目标"点穴式"小附带损伤打击能力,是现代战争和未来信息化战争的基本要求,是精确打击和常规威慑的技术保证;(4)有效突防能力:导弹速度越高,其突防能力越强;关于飞行高度,其突防能力与拦截武器类型有关,对于靠气动力控制的拦截弹而言,其拦截能力随导弹飞行高度增高而下降,对于靠直接力控制的拦截弹而言,其拦截能力随导弹飞行高度增高而增强(5)高作战效能,具备包括高射前生存能力、有效Science &Technology Vision科技视界(上接第11页)基、海基或空基)需根据航区特点合理布置。
弹上测量参数种类、数量非常多,主要包括热流参数、压力参数、温度参数、过载参数、缓变电压模拟量、开关量等,数据的数据量非常大,因此遥测需满足大容量数据传输要求。
靶场地面站应能满足相关的保密保密要求。
(2)外测需求对导弹飞行试验全程进行外弹道测量,测量导弹位置参数及运动参数,如高度、距离、侧偏、速度、加速度等。
并能够按要求实时传送到指挥控制中心,用于监测和安控判决。
吸气式高超声速飞行器控制
经验教训与启示
总结实际案例中的经验教训与启示，为后 续吸气式高超声速飞行器控制系统的设计 与实践提供借鉴与参考。
06
未来展望与挑战
吸气式高超声速飞行器控制技术的发展趋势
智能化控制
随着人工智能技术的进步，吸气式高超声速飞行器的控制技术将越来越智能化。先进的算 法和机器学习技术可用于实时决策和优化控制策略，提高飞行器的自主性和适应性。
导航与制导协同优化
综合考虑飞行器性能、任务需求和约束条件，对导航与制 导策略进行协同优化，实现任务成功率和效费比的最大化 。
智能导航与制导
引入人工智能、深度学习等技术，实现导航与制导系统的 自主学习、自适应和自主决策能力，提高复杂环境下的任 务执行能力。
05
吸气式高超声速飞行器的 控制系统设计与实践
终端制导
在接近目标时，通过高精度传感器对目标进行捕获和跟踪，实现精 确打击。要求传感器具有高分辨率、快速捕获和抗干扰能力。
复合制导
综合运用多种制导方式，根据不同飞行阶段和任务需求，实现优势互 补，提高制导精度和抗干扰能力。
导航与制导的集成技术
导航与制导信息融合
将不同导航系统和制导方式提供的信息进行有效融合，提 高导航与制导的整体性能。采用卡尔曼滤波、联邦滤波等 信息融合算法进行处理。
控制系统的鲁棒性问题
吸气式高超声速飞行器的控制系统需要具有很高的鲁棒性，以应对各种不确定性因素（如模型误差、外 部干扰等）。提高控制系统的鲁棒性将有助于保证飞行器的安全性和稳定性。
提高吸气式高超声速飞行器控制性能的建议和前景
加强跨学科合作
加大研发投入
建立开放合作机制
吸气式高超声速飞行器控制技术涉及 多个学科领域，包括航空航天、控制 理论、人工智能等。加强跨学科合作 ，促进不同领域专家的交流与合作， 有助于推动控制技术的创新与突破。
超高声速飞行器
超高声速飞行器摘要：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。
关键字：超高声速、飞行器、推进技术。
一、飞行器的发展历程人类向往飞行的理想几乎伴随这整个人类的历史。
最初，人们受到鸟类的启发而使用人造翅膀，但是发现这并不现实。
人类的身体对于人造翅膀而言过于的沉重。
并且在探索的早期人类并不了解鸟类飞行的空气动力学原理。
经过一系列的探索，到了18世纪后期，人类发明了热气球。
1783年热气球首次载人升空。
随后出现了飞艇。
相比于热气球，带有推进装置、载重更大的飞艇更具实用性。
飞艇的出现并未宣告飞行器的发展并未就此停歇。
人类还是研制机动性更好的飞行器。
1903年，由莱特兄弟制造的人类第一架飞机——飞行者1号，并成功升空。
莱特兄弟总共制造了三架“飞行者”号飞机。
“飞行者”三号是其中最成功的一架，其飞行成绩为38分钟飞行38.6km。
“飞行者”三号飞机的成功宣布飞机终于具有了实用性。
至此人类迎来的飞机时代。
自飞行者之后活塞式螺旋桨飞机得到了极大的发展，飞行时速不断地提高。
但是螺旋桨式飞机存在着速度上限。
当螺旋桨尖端线速度接近声速时，空气会被极具压缩，而这部分压缩空气来不及散开，在桨端形成一个巨大的阻力，称为激波阻力。
此时桨端的空气将粘滞在桨叶表面，使螺旋桨的效率降低。
这便是螺旋桨飞机不能飞得更快的原因。
为了克服螺旋桨飞机的这一速度上限，人们研制了喷气发动机。
喷气发动机构造不同于活塞式螺旋桨，因此飞机可以飞得更快。
随着发动机性能的提升以及飞行器气动外形的升级，飞机的速度已经能达到2马赫。
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。
2013年世界高超声速飞行器发展总结[1]
础技术，而不像美国一般重点关注武器技术发展， 飞行器设计用来搭乘 300 名乘客，ZEHST 可以搭载
如图 3 所示。
60 名乘客，飞行器的质量、尺寸等远超美国当前高
欧洲长期以来在单 /双级入轨领域的研究是有 超声速飞行器水平。
目共睹的，进入二十一世纪，欧洲主要有 SKYLON、
与 LAPCAT 用途相似的 ZEHST 项目于 2011 年
该项目目前状况不明，仅在一些航展中展示过 飞行器模型。此外，俄罗斯与印度联合研制的布拉 莫斯-2 高超声速导弹与该飞行器外形有较多相似 点，因此，该项目的研究成果有可能用于支撑布拉 莫斯-2 的研究。 1． 4． 2 巴西 14-X 项目
俄罗斯在 2012 年夏天完成
了高超声速导弹与载机挂架的分
离试验，此次试验并非真正意义
上的发射试验，而是弹机分离试
验。试 验 中，导 弹 从 载 机 上 分 离，发动机点火，以亚声速飞行
图 3 欧洲高超声速飞行器项目与技术发展规划
数千米并着陆。试验的目的是验证导弹在飞行中的 程较小，不能携带乘客，目前有大飞机翼下挂载和
飞航导弹 2014 年第 2 期
本期特约
近 10 年。然而，随着俄罗斯国力
的衰落，当时的高超声速技术研
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。