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高超声速飞行器技术发展研究

赵彪  
【摘要】: 飞行器是航空航天技术的核心,是现代科学技术高度综合的产物,高超声速飞行器是航空航天领域的重要研究发展方向。高超声速飞行器技术的研究过程是促进科学技术总体水平发展进步的过程,对于国家安全利益而言,发展性能优越的高超声速武器愈加必要,各航天军事大国已竞相把高超声速技术作为重点发展的国家战略目标。 研究了高超声速飞行器的飞行环境:分析了高超声速流动区别于超声速流动的基本特征:流场的非线性、薄激波层和熵层、粘性干扰、真实气体效应。总结了计算飞行器气动热环境的常用方法及特点;讨论了飞行器攻角、转捩、高温气体效应和稀薄气体加热等因素对飞行器气动热环境的影响;归纳了高超声速飞行器的主动热防护、半主动热防护以及被动热防护三类气动热防护方案,重点概括了烧蚀热防护材料的发展。 研究了高超声速飞行器的推进、构型和飞行验证技术:基于火箭和吸气两种喷气推进方式,将高超声速飞行器分为火箭推进高超声速飞行器和吸气推进高超声速飞行器两类;分析并给出了当前可行的吸气式高超声速飞行器技术指标:目标巡航速度选择马赫数6左右、飞行高度(25~30)km;介绍了RBCC和TBCC两种组合推进方式及其发展现状;分析了乘波构型具有大升阻比、适宜于吸气式飞行、便于优化设计的优点。归纳了当前技术验证试验中吸气式高超声速飞行器的发射助推方式和再入式高超声速飞行器可能的离轨再入方式。 研究了高超声速飞行器技术的发展规律:基于火箭式高超声速飞行器和吸气式高超声速飞行器的技术发展水平,将技术发达国家高超声速飞行器技术宏观发展划分为探索阶段、过渡阶段和验证阶段;在分析每一阶段发展特点的基础上,归纳出“三位一体”的高超声速飞行器技术一般发展模式,提出了“结合现实,阶梯发展”的高超声速飞行器技术基本发展原则,以及“抓住关键,动力先行”的高超声速飞行器技术首要发展策略。 研究内容有助于提高和加深对高超声速飞行器技术的总体认识,对我国高超声速飞行器技术的研究发展规划有一定的参考价值。


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