【簡介：】目前的技術不是咱們老百姓能知道的。能知道的，就是可以不用外力懸浮于空中不用推進器的！不過現(xiàn)在正在改進！呵呵--愿為災區(qū)祈福
高超聲速飛行器的關鍵技術有哪些
以超燃沖壓發(fā)動

目前的技術不是咱們老百姓能知道的。能知道的，就是可以不用外力懸浮于空中不用推進器的！不過現(xiàn)在正在改進！呵呵--愿為災區(qū)祈福

高超聲速飛行器的關鍵技術有哪些

以超燃沖壓發(fā)動機為動力的高超聲速飛行器研制面臨一系列技術上的難題.美國(包括俄羅斯等國家)為此付出了近半個世紀的艱苦努力,制定了多個不斷變化的發(fā)展計劃,幾經(jīng)起伏,最終探索出一條比較實際的、循序發(fā)展的道路。發(fā)展高科技工程必須要有基礎研究的積累,在關鍵技術問題上取得突破,否則,可能導致失敗的后果。

當前應當抓緊進行的主要研究和關鍵技術攻關工作包括:
(1) 高溫氣體動力學
高溫真實氣體效應是高超聲速飛行器研制中必須考慮的一個重要問題. 對于高溫氣體非平衡流動問題, 已進行了大量的研究. 對高溫氣流中化學反應速率的知識不足, 特別是在振動自由度激發(fā)、分子離解、表面化學反應等各種因素耦合在一起的情況下, 更是知之甚少. 目前存在的主要問題是: 高溫氣體熱力學特性和化學反應速率常數(shù)以及化學反應模型的選取, 還有一定的不確定性，這將導致頭部激波脫體距離、物面邊界層速度剖面、密度剖面和物面熱流等重要參數(shù)預示上的偏差.
(2) 超燃基礎和新概念推進研究
在能夠促使吸氣式高超音速飛行實現(xiàn)的各種關鍵技術中, 推進技術占據(jù)首要的位置. 對于超燃沖壓發(fā)動機的研制來說, 存在著許多具有挑戰(zhàn)性的技術難題, 包括: 在整個寬廣的運行速度范圍內(nèi)(特別是在馬赫數(shù)超過8 的情況下) 超燃沖壓發(fā)動機內(nèi)部流動, 燃燒穩(wěn)定性與過程優(yōu)化, 地面試驗和精細流場診斷、飛行試驗以及數(shù)字模擬技術;質(zhì)量輕、耐高溫的發(fā)動機材料和有效的熱管理技術; 研究新的發(fā)動機技術, 以及驗證飛行速度大于馬赫數(shù)8 情況下的發(fā)動機性能; 研究發(fā)動機/飛行器一體化設計方法(包括進氣道/發(fā)動機/ 尾噴管組合; 綜合氣動力與防熱一體化; 高升阻比與操穩(wěn)特性的協(xié)調(diào); 氣動特性與結構完整性設計; 氣動外形與有效載荷容積要求; 多學科多目標(multidis-ciplinary design optimization, MDO) 總體優(yōu)化等. ),實現(xiàn)可實際運行的、具有高性能的一體化設計的飛行器方案; 如何從低速推進模式轉(zhuǎn)變成高速推進模式的問題, 特別是在采用可變幾何形狀的發(fā)動機的情況下, 如何實現(xiàn)工況轉(zhuǎn)換的問題.
(3) 新型防熱、隔熱原理、材料與結構
現(xiàn)有飛行器熱防護系統(tǒng)大都是針對戰(zhàn)略彈頭的, 特點是: 簡單外形、短時間、很高的加熱率.采用的主要辦法是燒蝕熱防護．新一代空天飛行器熱防護問題具有不同的特點: 復雜的升力體外形、中低熱流和長時間加熱. 為了獲得良好的氣動特性, 一般需采用保持飛行器外形不變的非燒蝕熱防護技術, 還要解決長時間持續(xù)飛行的內(nèi)部隔熱問題. 已經(jīng)建立的宏觀熱防護理論已不能滿足要求, 要發(fā)展新的熱流預示方法; 非燒蝕熱防護技術; 防熱結構的一體化設計技術; 結構在力／熱綜合作用下的動態(tài)響應特性和破壞機制等. 各種防熱、隔熱原理, 包括: 被動式(熱沉、隔熱、表面輻射)、半被動式(熱管傳導+ 輻射) 和主動式(發(fā)汗、冷卻膜、冷氣流對流), 都是值得深入探討的問題.
在發(fā)動機防熱材料技術方面焦點集中在: 采用主動式冷卻方式的燃燒室壁板材料, 以及超低溫推進劑貯箱的材料. 需要更加堅固耐用的被動式冷卻的或者主動式冷卻的(即需要使用冷卻劑進行冷卻的) 熱防護系統(tǒng); 燃燒室部分必須采用主動式冷卻方式. 雖然到目前為止已經(jīng)對許多種不同的熱防護系統(tǒng)的候選設計方案進行了廣泛的試驗研究, 但是還沒有找到一個可以完全滿足多種運行要求的解決辦法.
(4) 變參數(shù)、快速響應、強魯棒性、高效控制系統(tǒng)設計
近空間飛行器為了追求高的升阻比和優(yōu)異的機動性能, 一般外形都比較復雜, 飛行過程中速度和空域變化范圍也很大. 飛行器在不同速度下, 自身的氣動特性(升阻比、穩(wěn)定性和操縱性) 也會發(fā)生很大變化, 這就為飛行控制增加了新的困難. 高機動性要求快速響應的控制系統(tǒng)和大的控制力作用, 以產(chǎn)生大過載.
復合控制系統(tǒng)涉及大量的關鍵技術問題, 如:復合控制系統(tǒng)工作模式優(yōu)化設計與仿真建模, 控制發(fā)動機點火邏輯與控制周期的設計, 側(cè)向噴流直接力作用和噴流與主流場的氣動干擾效應建模與分析計算, 控制系統(tǒng)工作頻率與舵系統(tǒng)帶寬與彈性彈體頻率的匹配, 復合控制系統(tǒng)的風洞與地面模擬試驗等.
(5) 高超聲速飛行器的空氣彈性問題
現(xiàn)代高超聲速飛行器有著比較寬闊的飛行包線, 飛行高度和Ma 數(shù)的變化范圍很大, 為了增加機動航程, 多采取復雜的高升阻比構形. 由于對結構重量有著嚴格的限制, 因此大量使用超輕質(zhì)、高強韌材料, 使機/彈體柔性程度加大. 高速飛行時氣動加熱現(xiàn)象非常突出, 控制系統(tǒng)的作用也日益重要, 這些因素所造成的高超聲速空氣彈性問題與傳統(tǒng)的亞、跨、超聲速相比, 不管是在研究、試驗或理論計算分析方法上都有很大不同. \空氣/伺服/熱彈性 耦合因素變得非常顯著, 高超聲速空氣彈性成為不可忽略的重要研究課題, 相關技術尚未成熟.
(6) 多學科設計優(yōu)化
高超音速飛行器必將是由幾個高度一體化設計的系統(tǒng)組成的, 需要進行多學科設計優(yōu)化處理,以便獲得能夠滿足所有設計約束條件的、堅實可靠的飛行器設計方案. 飛行器的形狀將決定飛行器下列的諸多特性: 飛行器的結構形式; 與機身一體化設計的熱防護系統(tǒng)的類型和其所用的材料;飛行控制系統(tǒng); 飛行力學特性和飛行軌跡等. 反過來, 飛行器的飛行軌跡又會決定飛行器所受到的氣動加熱、載荷, 影響到飛行器的氣動彈性力學特性、飛行器的性能和飛行器的重量. 氣動和隱身也是相互交叉耦合的. 為了進行多學科設計優(yōu)化所必不可少的幾種能力, 目前還都處于不成熟的狀態(tài).
(7) 智能變形飛行器技術
近空間飛行器從地面或運載平臺上起飛, 穿越大氣層飛行, 執(zhí)行各種任務使命, 其飛行環(huán)境(高度、飛行馬赫數(shù)等) 變化很大; 固定外形的飛行器很難適應如此廣泛的環(huán)境參數(shù)變化, 始終保持優(yōu)良的使用性能. 因此要采用智能變形飛行器技術(morphing aircraft technology, MAT). 隨著空氣動力、智能材料和控制技術的發(fā)展, 這種設想正逐步變成現(xiàn)實.
智能變形包括兩層含義: 對變形進行智能控制和以智能材料與結構為基礎實現(xiàn)變形. 需要重點解決的關鍵技術問題有: 可變形飛行器氣動性能預測和氣動布局研究, 可變形飛行器總體與設計優(yōu)化, 變形過程及變形前后的飛行穩(wěn)定性與操縱特性, 可變形飛行器的飛行控制技術, 智能材料與結構的應用技術.