大气层外轻型射弹LEAP2飞行试验
HTV2第二次飞行试验气动热环境及失效模式分析
HTV2第二次飞行试验气动热环境及失效模式分析国义军;曾磊;张昊元;代光月;王安龄;邱波;周述光;刘骁【摘要】The second flight of the hypersonic technology vehicle 2 (HTV-2) failed on August 11, 2011. According to the engineering review board (ERB) analysis report, the most probable cause of the premature flight termination is unexpected aeroshell degradation, creating multiple upsets of increasing severity that ultimately activated the flight safety system. In order to investigate this failure, the aerothermodynamic environment, ablation, and stress are calculated and analyzed in this paper using numerical simulation and empirical calculation combined method, based on reconstructed HTV-2 configuration and the flight trajectory. It has been found that, at the height of 40km, there is a possibility of boundary layer transition, leading to turbulent flow along the leading edge of the wing. Especially, due to the shock interaction, the transition moves forward, and the heating rates are 55％ higher than those with laminar flow condition at Z=200mm in spanwise direction at leading edge. The maximal value of cold wall heating rate reaches 11MW/m2, and the ablation recession is approximately 3mm. Since the thickness of 2-D carbon cloth is only 1mm, there are two to three layers of carbon cloth are burned up at body leading edge. At the same time, the normal stress exceeds the bonding strength between carbon cloth layers. The most probable cause for the termination of the HTV2 second premature flight can be concluded according to the present study. The aeroshell degradation process can bedescribed as follows. An unexpected great ablation at the leading edge breaks several layers of the carbon cloth, resulting in a long breakage, meanwhile the normal stress invalidates the bonding between carbon cloth layers. Under the influence of aerodynamic force, several layers of the carbon cloth can be lifted up from the breakage. This behaviour has a strong impact on the stable aerodynamically controlled flying, and finally activates the vehicles autonomous flight safety system to make a controlled descent and splashdown in the ocean.%采用数值模拟和工程计算相结合的方法对HTV2第二次飞行试验的热环境进行了复现,发现在40km以下,翼前缘驻点线会发生边界层转捩,引起前缘热流比层流情况增加55％,最大热流达到11MW/m2,烧蚀量约为3mm,前缘高热流导致法向应力超过碳布层与层之间的粘接强度,而纵向应力小于碳布拉伸破坏极限.因此本文认为,HTV2第二次飞行试验失利的原因主要是:烧蚀叠加应力破坏,即在翼前缘由于烧蚀导致多层碳布被烧破,从而在翼前缘沿展向驻点线出现较长的破损口,而法向应力导致碳布层与层之间的粘接失去作用,在气动力作用下,可能从烧破的地方开始将碳布掀起,严重影响气动性能,最终导致飞行器无法控制.【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2017(035)004【总页数】8页(P496-503)【关键词】HTV2;热环境;烧蚀;热应力;湍流加热【作者】国义军;曾磊;张昊元;代光月;王安龄;邱波;周述光;刘骁【作者单位】中国空气动力研究与发展中心, 四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心, 四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心, 四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心, 四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心, 四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心, 四川绵阳 621000;中国空气动力研究与发展中心, 四川绵阳 621000;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】V211.3HTV-2(见图1)是美国空军和国防部预先研究计划局(DARPA)联合开展的Falcon 计划[1]的一部分，由洛克希德·马丁公司制造，主要用于验证高超声速滑翔机动飞行器的气动布局、气动热防护设计、材料、控制等关键技术，目标是确保美国在近远期具备全球快速精确打击能力。
天宫二号(中国载人航天工程发射第二个目标飞行器)
突破并掌握了微重力环境下的液桥建桥、液面保持和失稳重建等空间实验关键技术，进一步提升我国微重力 流体科学的空间实验能力和技术水平 。
任务意义
发射天宫二号是全面完成空间实验室阶段任务的关键之战，将为中国后续空间站建造和运营奠定坚实基础、 积累宝贵经验，对于推进我中国载人航天事业持续发展，具有十分重要的意义 。（中国载人航天官网评）
天宫二号在国内首次实现了利用观测到蟹状星云脉冲星的脉冲信号进行定轨，推动了脉冲星观测和导航技术 发展。
3、针对空间实验室阶段目标的诸多变化，为热控系统增强了适应能力，实现压气机温度接口的精确控温和密 封舱温度的精确调节；智能化的热控核心控制设备实现了热控设备在轨故障的自主诊断、隔离和处置，实现了 “空调系统”的高可靠性 。
1、装载了空间科学研究与空间探测、对地观测及地球科学研究和应用新技术试验等领域的14项空间应用载 荷，以及航天医学实验设备，将开展多项空间科学试验活动；
天宫二号搭载的量子密钥分配试验空间终端，通过高精度自动跟瞄（ATP）系统与量子密钥分配地面终端配 合，在地面站与目标飞行器之间建立起量子信道，并在此基础上开展了空—地量子密钥分配试验。
该试验率先在中国国内突破了量子密钥分配相关关键技术，并得到了在轨验证。成功实现了天地双向高精度 跟瞄、量子密钥分配、激光通信 。
天宫二号主要任务包括两个方面： 1、开展较大规模的空间科学实验和空间应用试验，以及航天医学实验； 2、考核验证航天员中期驻留、推进剂补加、在轨维修等空间站建造运营关键技术 。
1、接受神舟十一号的访问，完成航天员中期驻留，考核面向长期飞行的乘员生活、健康和工作保障等相关技 术；
【可编辑】美国的战区导弹防御及其核心系统
美国的战区导弹防御及其核心系统!冯芒（信息产业部二十八研究所，江苏南京!"##"$）摘要：主要介绍了美国战区导弹防御的发展过程及其$个核心系统，即“爱国者”%&’()、海军区域导弹防御系统、陆军战区高空区域导弹防御系统、海军全战区系统。
关键词：战区导弹防御；“爱国者”导弹防御系统；*+&&,；海军区域防御；海军全战区防御中图分类号：-.!/；*0/1文献标识码：&文章编号："##.2#314（!###）#12###12#1!"#$%#&’())(*#+#,#-)#./)%#01,23.343$-56%)71&#./)%#0)5-6789:;（*<=!3><?=@=9AB<C:@>D>E>=FG ><=8D:D@>AH FG C:GFAI9>DF:C:JE@>AH ，0D9:;@E 69:KD:;!"##"$，’<D:9）48)%&$9%：*<D@L9L=A D:>AFJEB=@><=J=M=NFLI=:>LAFB=@@FG ><=OP&><=9>=A ID@@DN=J=G=:@=9:J D>@GFEA BFA=@H@>=I@，:9I=NH %9>ADF>&JM9:B=J ’9L9QDND>H ()（%&’()），69MH &A=9,=G=:@=（6&,）@H@>=I ，*<=9>=A +D;<2&N>D>EJ=&A=9,=G=:@=（*+&&,）@H@2>=I 9:J 69MH *<=9>=A RDJ=,=G=:@=（6*R,）@H@>=IS:#/;1&5)：*<=9>=A ID@@DN=J=G=:@=；%9>ADF>ID@@DN=J=G=:@=@H@>=I ；*+&&,；6&,；6*R,<美国战区导弹防御系统发展过程及其组成<=<!’+发展过程冷战期间，美国提出了“战略防御倡议”（P,C ）即“星球大战”计划，目的在于建立一个天基和地基结合的立体多层防御网，用来拦截和摧毁来袭的前苏联洲际弹道导弹。
大气层的跨越之旅：航空器飞行技术的突破
1.引言航空器飞行技术的突破一直是人类社会进步的重要标志之一。
自从莱特兄弟在1903年成功实现了人类首次有控制力的动力飞行以来，航空技术就一直在不断发展。
其中，跨越大气层的飞行技术的突破尤为重要。
本文将为您介绍几个关键的突破和创新，这些突破不仅改变了航空业，也对人类社会产生了深远的影响。
2.超音速飞行超音速飞行是指飞行速度超过音速（约1234公里/小时）的飞行。
在20世纪50年代至60年代，航空工程师们面临着一个巨大的挑战：如何突破音障。
1969年，庞巴迪（Bombardier）公司的Concorde和美国洛克希德（Lockheed）公司的SR-71黑鸟飞机分别成为世界上首个商用超音速客机和首个超音速间谍飞机。
这两个突破性的创新，使得跨越大气层的飞行速度达到了一个令人难以置信的水平。
3.空中加油技术在过去，飞机的航行时间受限于其燃油储备。
然而，空中加油技术的发展改变了这一现状。
空中加油技术允许飞机在飞行中进行燃料补给，从而延长了它们的航程和飞行时间。
这项技术首次在20世纪30年代被美国海军试验成功，如今已成为军用和民用航空的标配。
空中加油技术不仅使得远程飞行成为可能，也大大提高了航空器的灵活性和作战能力。
4.高空无人机技术无人机技术的发展在过去几十年里取得了巨大的突破。
高空无人机指的是能够在大气层较高空域（通常在10,000米以上）执行任务的无人机。
这些无人机通常具有更长的续航时间和更高的载荷能力。
高空无人机广泛应用于各种领域，包括科学研究、环境监测、军事侦察等。
其突破性的创新在于它们能够在大气层的极端环境下长时间地执行任务，为人类提供了更多的数据和信息。
5.太空飞行技术太空飞行技术是航空器飞行技术的又一重要突破。
自20世纪50年代以来，人类已经成功实现了载人航天飞行，并探索了更远的宇宙。
从阿波罗登月计划到国际空间站的建立，太空飞行技术不断创新，为人类探索宇宙的边界奠定了基础。
此外，商业航天公司如SpaceX和Blue Origin等的兴起，也使得太空旅游成为可能。
德国火箭V-1及V-2飞弹资料
德国火箭V-1及V-2飞弹资料德国火箭第二次世界大战期间，德国的V1飞弹被大量用于攻击英国东南部目标和欧洲大陆的各种目标。
英国称之为“有翼飞弹”或“飞机飞弹”。
这种飞弹长26英尺(7.90米)，采用中单翼，装有一台简单的脉冲喷气发动机，是由卡塞尔地区格哈德·费思勒股份有限公司的工程师罗伯特吕塞尔领导的设计小组设计的。
它采用斜轨发射，装有一个预定制导装置，由此装置引导飞弹大致按指定的方向飞行。
发射重量共约4,806磅(2,180公斤)，其中1,874磅(850公斤)为阿马托高能炸药。
飞弹弹体上安装的一种很简单的烟筒状的东西是一台阿格斯推力装置，可产生660磅(300公斤)的推力。
这个装置将空气从前部吸入，进入一个瓣状活门样的装置，同时汽油也被间歇地注入到瓣状活门样装置的后面；在每次燃烧周期完成后，空气通过活门又被吸入。
第一次V1发射试验，于1942年12月在佩内明德进行，此次试验是使用一架FW200“秃鹰”巡逻轰炸机进行空中发射的。
从1944年6月13日至9月4日，对伦敦和伦敦附近各郡连续发射的V1飞弹达8,600枚以上，其中有许多是从设置在法国加来地区的发射斜轨上发射出的。
在8,600枚中，有1,847枚被同盟国战斗机击毁，1,866枚被防空火力打落，232枚被气球撞毁。
从1944年9月1日至1945年3月30日，德国陆军又向欧洲地区的目标发射了近12,000枚。
约有175枚V1被改装成载一名飞行员的飞弹，它的代号为“赖兴贝格”。
这种飞弹是准备用一架亨克尔He111轰炸机载到空中后再从其下部发射出去。
“赖兴贝格”飞弹驾驶员在将飞弹对准目标后即跳伞脱离飞弹。
但是，尽管进行过多次试验和训练，有人驾驶的V1飞弹始终未用于实战。
无人驾驶的V1飞弹一直使用到1945年的1月初，对英国目标发射的飞弹总数达10,500枚左右。
V2火箭是一种全新的远程武器，德国从1944年秋开始向伦敦发射这种武器。
V2火箭是在佩愉明德研究中心的韦恩赫·冯·布劳恩博士带领下研制的，是第一枚大型火箭导弹；与V1不同的是，由于它速度极快，并由于它是穿过大气层飞抵目标的，所以，一经发射，便无法截击。
美国海军战术导弹防御的发展pdf
总第191期2010年第5期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringVol.30No.515美国海军战术导弹防御的发展刘铭海军驻锦州地区军事代表室锦州121000摘要美国海军战术导弹防御在现代战争中发挥着越来越重要的作用。
文章介绍了海军战术导弹防御的发展历程以及装备的研制、改进情况指出了在现代战争中发展海军战术导弹防御的优势和重要性重点探讨了几种海军战术导弹防御的性能及其特点最后论述了海军战术导弹防御的发展动向与分析。
关键词海军战术导弹防御发展中图分类号TN97DevelopmentoftheUSNavyTacticsBallisticMissileDefenseLiuMingNavyfaorceRepr esentativeBueauinJinzhouJinzhou121000AbstractTheUSnavytacticsballisticmissiledefens eoftheadvancedfighteraircraftplaymoreandmoreimportantrolesinthewartoday.Theproces so fdevelopmentofthenavytacticsballisticmissiledefenseandequipmentsinallcountriesoverthe worldanditsmodificationaredescribed.Thetechniqueperformanceandpropertiesofseveralna vytacticsballisticmissiledefensetheateseekersareanalyzedanddevelopmenttrendsandanalys isofnavytacticsballisticmissiledefense.KeyWordsnavytacticsballisticmissiledefensedevelo pmentClassNumberTN971引言美国海军战术弹道导弹防御计划已经在制造宙斯盾导弹巡洋舰和驱逐舰方面投入了数以百亿计的资金。
NASA 二级轻气炮设备简介
NASA 二级轻气炮设备简介王东方;肖伟科;庞宝君【摘要】随着人类航天活动日益频繁，地球轨道上空间碎片总数逐年增长。
航天器表面空间碎片防护工作受到各航天大国的高度重视。
航天器针对毫米级空间碎片主要采用被动防护方式。
超高速撞击实验是防护方案设计工作的基础。
NASA 在毫米级弹丸超高速撞击实验中采用的主要发射装置为二级轻气炮。
本文对美国NASA 和相关单位二级轻气炮设备及其未来发展趋势进行简要介绍，同时对我国相关单位超高速撞击实验设备进行分析，并对发展趋势进行讨论。
%With the increasing frequency of human spaceflight activities,space debris popula-tion is increasing year after year.Nowadays space debris impacts are more and more dangerous to astronauts doing extravehicular maneuvers and to high-pressure vessels and toxic aerospace mate-rials carried aboard spacecraft.The protection strategy against the impact of millimeter space debris is mainly by shielding.In order to design effective shielding for spacecraft and to evaluate the risk posed by debris and meteoroids,we must be able to perform tests in the laboratory. Hypervelocity impact testing has some extreme requirements.The core of the problem is to find a way to launch projectiles at speeds more than seven times faster than the fastest bullet,to measure how fast the projectile is traveling before impact,and to take pictures of impact event that lasts only a few unching projectiles at velocities high enough to simulate or-bital debris impacts requires some remarkable equipment called “two stage light gas gun”.T he technology is one of the most important factorsin the improvement of experimental ability,and therefore it is considered as a significant indicator to evaluate the experimental level of a laboratory, or even a country.National Aeronautics and Space Administration (NASA),the leading agency in the aerospace area in America as well as in the world,is supported by several laboratories with the ability of performing hypervelocity impact tests,where the two stage light gas guns play a critical role.The White Sands Test Facility (WSTF),located at remote desert foothills of New Mexico,works in close partnership with NASA Johnson Space Center Hypervelocity Impact Technology Facility (HITF).HITF determines the risk of spacecraft posed by space debris,and then designs spacecraft shields based on probability of impact and spacecraft geometry.HITF also builds and sends target shields to WSTF for ballistic-limit,verification testing and accordingly analyzes the results.Other spacecraft materials and components are targeted too,as well as toxic and explosive cargo,including fuel.The WSTF Hypervelocity Impact Testing Program assesses candidate shield materials with the help of two stage light gas guns.These guns shoot projectiles at hypervelocities up to roughly six times faster than the fastest rifle bullet,and mimic the impact of real space debris traveling at even higher speeds.Some other laboratories in America also present a remarkable performance in improving the ability of two stage light gas guns,such as NASA A-mes ResearchCenter,McDonnell-Douglas Corporation,General Motor Corporation,Naval Ord-nance Laboratory,and United States Naval Research Laboratory.【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】6页(P99-104)【关键词】超高速撞击;空间碎片;二级轻气炮;毫米级弹丸;航天器防护【作者】王东方;肖伟科;庞宝君【作者单位】哈尔滨工业大学，哈尔滨 150080;哈尔滨工业大学，哈尔滨 150080;哈尔滨工业大学，哈尔滨 150080【正文语种】中文【中图分类】V211.720 引言自1957年10月4日前苏联发射第一颗人造地球卫星Sputnik－1以来，人类的航天活动日益频繁。
动能拦截器的固体推进剂轨控和姿控系统
为直径１００ｍｍ，高度８０ｍｍ，自 旋速度１００ｒ／ｓ，捕获距离２０ｋｍ， 探测器为长波红外，图２示出蜂 群ＫＫＶ方案。表２列出其轨控 发动机性能和ＥＲＩＮＴ轨控发动 机的比较。可以看出蜂群系统采 用的微型ＫＫＶ和现有的 ＥＲＩＮＴ系统有了很大变化，其 自旋速度极高，轨控发动机尺寸 极小，是一种特殊的发动机。美 国于１９９６年已进行了这方面的 点火试验，推力作用时间小于 ｌｍｓ，推力延迟约０．５ｍｓ。 ２．２ 固体推进剂燃气发生器姿
石墨／环氧树脂壳体 螺旋线引爆器
后项点钢片
ＥＰＤＭ橡ＮｇｇｅＪＪＮ－
彰篓篓嚣嚣层
密封绝缘塞
ＴＺＭ喉衬 １７３村套＼
发动机铝锥 机点火电路
图１ ＥＲＩＮＴ姿控发动机
图２蜂群拦截器
飞航导弹２００１年第２期 万方数据
空基ＬＥＡＰ示意图，拦截器总质 量５ｋｇ，共有４台轨控发动机； 每台推力２２２Ｎ，可提供侧向加 速度４９。姿控发动机共６台， 每台推力２９Ｎ。所用推进剂为丁 羟／ＡＰ／ＡＬ型复合药，燃气温度 ２ ３１３Ｋ，送到不同的控制阀门和 喷管，阀门由控制系统操纵，响 应时间１．２ｍｓ～２．０ｍｓ，开启频 率２００Ｈｚ。 ２．２．２ 标准一３反导弹的ＤＡＣＳ 系统
气发生器系统，各种方案比较见 表３。
的电磁活门直接作用式喷嘴，推 力在９０Ｎ～１３５Ｎ之间，用于姿
同。每个轨控发动机的最大推力
２．２．４ 固体推进剂燃气发生器
控发动机。间接作用浮动活塞式
为６１Ｎ，工作时间为４ｓ。姿控发 姿轨控系统的关键技术
喷嘴，推力不大于３５０Ｎ，用于
动机工作时间为１０ｓ。轨控发动
约１
本文２０００—１０—１７收到，作者分别系中国航天科技集团公司四院四十七所高级工程师和工程师