高超声速飞行器国内外研究现状
时间:2017-03-12 16:52 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 高超声速飞行器巨大优势和应用价值已经引起世界各个国家的极大关注。国外研究现状美国自20世纪50年代开始研究吸气式高超声速技术。从X-15、X-33、X-43A直到X-51A的实验，美国在近空间飞行器核心部件超燃发动机方面投入了大量的财力,并为此开展了近空间飞行器实验（Hyper-X）计划、近空间技术（Hytech）计划和近空间飞行（HyFly）计划，其中Hyper-X计划可用于验证近空间飞行器超燃冲压发动机技术和机体发动机一体化技术，其飞行器代号为X-43。20世纪80年代中期，美国实施了采用吸气式推进、单级入轨的国家航空飞机计划（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。尽管如此，NASP计划仍然大大推动了美国高超声速技术的发展。目前，美国的高超声速技术研究重点围绕高超声速飞行计划（HyFly）、高超声速技术计划（HyTech）以及高超声速飞行器试验计划（Hyper-X）展开。高超声速飞行器试验计划的目的主要是高超声速飞行器的设计方法以及试验手段、验证用于可重复使用的天地往返系统和高超声速飞机的超燃冲压发动机技术，同时演示可用于高超声速飞机的机身/发动机一体化技术以及超燃冲压发动机技术。美国也非常重视高超声速导弹的发展，海军、空军和国防高级研究计划局都制定了相应的发展计划[7]。6498 图1.2 X-43A外形图 图1.3 X-51A 构型图 俄罗斯在高超声速技术领域仍处于世界领先地位，有多家机构长期致力于高超声速技术基础理论研究，并取得重大突破。为了研究更接近实际飞行器的布局，俄罗斯彩虹设计局和巴拉诺夫中央航空发动机研究院共同实施了“彩虹-D2”高超声速试验飞行器计划，该飞行器由马赫数1.7、飞行高度12km的飞机发射，然后由火箭加速，其飞行速度可达2.5-6马赫，飞行高度15-30km，最大速度持续时间70秒。中央航空发动机研究院和中央空气动力研究院共同研制的“鹰”有翼高超声速试验飞行器，速度为4-16马赫，类似于美国的Hyper-X，主要用来研究机体/发动机一体化技术、结构放热技术以及飞行动力学等一系列重大技术问题[8,9]。 法国自60年代以来，从未间断过高超声速技术研究，在高超声速研究领域积累了丰富经验。目前，法国正在实施的高超声速技术发展计划主要由两个，即高超声速技术综合演示与超然冲压发动机计划和Promethee空射型高超声速巡航导弹计划。 英国高超声速技术研究的进展较慢，研究重点一直放在昂贵的、高风险的大型载人飞行器上，因而始终停留在初期研究阶段，进行模型预测和缩比模型的地面验证。近年来，英国对高超声速研究计划做了重大调整，正在实施Hyshot和ShyFE（时间持久的超超声速飞行试验）两项关键计划。 德国长期以来一直关注高超声速技术的研究，近年来集中研究用于近程防空的高超声速导弹杀伤飞行器（HFK/KV）。 此外，印度及日本等国家也都制定了各自的研究计划，积极研究高超声速技术[3]。 总之，到目前为止，国外研究的比较多的是推进系统技术、材料与结构技术等方面，技术也相对比较成熟，而控制技术中的许多关键技术还没有得到解决[10],如高动态强变参数控制技术、高超声速飞行器响应时延和控制力矩问题等。对于高超声速飞行器而言，控制器设计的关键是解决解耦、非线性、模型参数时变、非确定性干扰等方面的问题，目前还只是处于理论研究阶段。 1.2.2 国内研究现状 目前，国内对高超声速飞行器的控制技术研究尚处于起步阶段。国内对高超声速技术的研究起步相对较晚，同美国、俄罗斯、法国等国相比还存在着相当大的差距。但最近几年，针对高超声速飞行器关键技术中的核心问题，我国正在进行相关方面的研究，其中要解决高超声速技术、精准打击以及可靠性技术、高机动飞行技术、长距离空天飞行技术、空天飞行器结构技术、高隐身技术等6项关键技术[3]。我国曾于2002年举办了以“高超声速技术持续发展战略”为主题的香山科学会议[11]，认为控制技术是高超声速系统的一个关键技术，这次会议也标志着我国对高超声速技术的研究进入了新纪元。在2007年，国家自然基金委员会发布了重大研究计划“近空间飞行器的关键基础科学问题”，以近空间高超声速飞行器的关键基础科学问题研究为核心，要着重解决近空间高超声速飞行器研究中的基础性、战略性和前瞻性的科学问题。以上都说明，我国正逐步加大对高超声速飞行器相关技术的研究。 (责任编辑：qin) |