高超声速飞行器发展现状
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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。
超音速飞行器的研究现状及展望随着人类对于高速航空技术的追求,超音速飞行器的研究逐渐成为航空领域的热门话题。
超音速飞行器是指在大气层内飞行时速度达到或超过音速(340米/秒)的飞行器。
超音速飞行器的研制能够提高飞行速度、降低飞行时间和成本,同时还能为军事领域的快速打击提供可能性。
本文将对超音速飞行器的现状和未来进行展望。
一、研究现状1. 美国X-43A飞行器美国国家航空航天局(NASA)研制的X-43A飞行器是目前最快的超音速飞行器,它于2004年11月在美国加利福尼亚州的埃德华兹空军基地进行了一次不到十秒的飞行试验,速度达到了10.6马赫(约3.1千米/秒)。
X-43A采用了约0.5米长的无人机,采用氢气作为燃料,安装了一个气动热制动系统,可以快速制动,避免因高速导致的结构损坏。
2. 中国DF-ZF高超声速飞行器中国2014年公开了一种名为DF-ZF的高超声速飞行器,被认为是中国发展高超声速武器的先驱。
DF-ZF的速度是高超声速,即超过5马赫,有报道称其速度接近马赫10。
这种飞行器采用了三个分离级技术,通过光纤和无线电遥测连接,可以在大气层内完成大规模试验和计算机模拟。
3. 印度超音速飞行器计划印度也加入了超音速飞行器竞赛,其超音速飞行器计划是一个被称为“超音速技术试飞计划”的4个阶段的项目。
该项目已完成了第一阶段,成功试飞了一个超音速飞行器,在大气层内飞行了7秒钟,达到了马赫1.8的速度。
二、展望1. 技术瓶颈和风险超音速飞行器的研究面临着多方面的技术瓶颈和风险。
首先,高速下的气动力学和热学问题对于超音速飞行器的稳定性、耐久性和安全性提出了严峻的挑战。
其次,飞行器的材料、动力、遥测系统和稳定控制技术需要不断改进和创新,成本也很高。
2. 全球竞争和合作超音速飞行器的研究是全球性的竞争,美国、中国、俄罗斯和欧洲等国家和地区都在积极探索和研究。
而在超音速技术方面,国际合作也是一个有益的途径。
例如,美国、澳大利亚、英国和其他国家之间的共同研究,在材料、动力和遥测技术等方面进行合作,成果丰硕,相信未来这种合作模式会在更多国家之间发生。
高超声速飞行器的设计与挑战随着科技的不断发展,人类对于探索宇宙的热情也日益高涨。
高超声速飞行器就是其中的热门话题之一。
该种飞行器可以在飞行过程中达到空气动力学极限,从而实现超音速至高超音速的几倍速度。
但是,高超声速飞行器的设计和制造也面临着许多挑战和难题。
一、高超声速飞行器的定义和特点高超声速飞行器是指具有超过马赫数5以上的几何马赫数的飞行器。
等效特性马赫数是指其外形和飞行特性在较高马赫数时表现出的特性。
由于超音速飞行条件下出现高速气流,因此高超声速飞行器的气动模型十分复杂,同时其制造所需的材料和技术也非常高端。
高超声速飞行器与低速飞行器相比,具有以下特点:高速性能更佳,飞行过程中出现的热涡流等现象更为复杂,对于材料和结构的要求更高,因此也更难以研究和制造。
二、高超声速飞行器的设计和挑战1. 气动挑战高超声速飞行器在飞行过程中,需要面对气动问题的挑战。
由于航行器在超音速下运行,其表面会发生化学反应、摩擦加热等现象。
这些现象不仅会破坏航行器的材料,还会导致热效应的失控。
为了应对这些挑战,高超声速飞行器的设计必须考虑到其工作环境的特殊性,并采用高温耐受性高强度的材料。
同时还需要考虑气动热效应的控制,并将热能分散到飞行器外表面,以提高飞行器的任务可靠性。
2. 结构和材料高超声速飞行器的结构和材料也是其制造面临的挑战。
在高超声速环境下,材料必须能够承受极高温度、压力和振动等负荷,同时还能保持良好的机械性能和刚度。
因此,高超声速飞行器的材料设计必须考虑到材料的热胀缩、物化反应、氧化和脆性等问题,同时还需要能够抵抗高温导致的拉伸和压缩变形,并耐受高载荷和热应力。
3. 控制高超声速飞行器的控制也是其面临的挑战之一。
由于其在超音速飞行时波动影响显著,因此需要采用一系列的控制技术和装备,如发动机、舵机和惯性导航系统等。
但是,这些技术和装备的研究和设计也需要考虑到其超音速环境下的特殊性。
三、高超声速飞行器的发展前景高超声速飞行器在未来可能被用于诸如空间探索、军事侦察和运输等领域。
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。
高超声速飞行器技术研究第一章研究背景高超声速飞行器技术是目前国际上航空飞行领域最具前沿性的重要研究方向之一。
这种新型飞行器能够在大气层极高速度下飞行,具有极强的机动能力和抗干扰能力,实用价值极高。
目前,美国、俄罗斯、中国等国家都在积极开展高超声速飞行器技术研究,目的在于提高自身国防实力,并拓展民用领域的应用前景。
第二章技术现状目前,全世界在高超声速飞行器技术方面的研究可分为两大类,即飞行器的气动布局和运动控制。
在气动布局方面,高超声速飞行器主要分为气动光滑体、球弹、掠面机翼等几种形式。
在运动控制方面,高超声速飞行器涉及多学科交叉,主要包括热防护材料、涡流制动、魔方阵控制等方面。
在美国,高超声速技术一直是国防部关注的重点领域。
美国空军和海军等军方单位已经开展了多年的高超声速飞行器研究,先后研制出多款高超声速飞行器,如X-51Waverider、X-43A、X-15等。
我国自2000年开始开展高超声速技术研究,随着国家实力的不断增强,高超声速飞行器技术也取得了长足发展。
中国航空航天工业集团、中国航天科技集团等国内航空工业领域企业已相继进行高超声速飞行器技术研究和开发计划,取得了多项成果,推动了我国高超声速技术的发展。
目前,我国的高超声速技术主要应用于航空军事、纵深打击、反导拦截和航空航天探测等领域,同时对于物理科学、可再生能源、环保等方面也有着广泛的探索和研究。
第三章技术难点高超声速飞行器技术的研究难点主要集中于以下几个方面:1. 气动布局方面。
高超声速飞行器面临着气动热、气动力等诸多问题,设计合理的气动布局是高超声速飞行器研究的重中之重。
2. 热防护材料方面。
高超声速飞行器的速度较快,摩擦加热程度极高,需要采用超高温热防护材料。
3. 运动控制方面。
高超声速飞行器的机动和操控能力需要达到极高水平,运动控制的研究和应用是高超声速飞行器研究的重要目标。
第四章技术前景高超声速飞行器技术的应用前景非常广阔。
高超声速飞行器发展综述高超声速飞行器是一种飞行速度超过5倍音速的飞行器,是目前世界上发展最为活跃的一种高新技术飞行器。
它具有超高速、高精度、高灵敏度、高载荷能力等特点,被广泛应用于空天军事、国防安全和超音速交通等领域。
本文将对高超声速飞行器的发展历程、技术特征、应用前景等进行综述,为相关领域的研究提供参考。
首先,高超声速飞行器的发展历程可追溯到上世纪50年代。
当时,苏联开始研发高超声速飞行器,1961年首飞成功,引起了全球的关注。
随着时间的推移,美国、中国、法国、印度等国家也相继进入了高超声速飞行器的研究领域,开展了一系列涉及高超声速技术、材料、设计和测试等方面的工作。
今天,高超声速飞行器已经成为当今世界上最具前沿性和潜力的领域之一。
其次,高超声速飞行器的技术特征主要表现在以下几个方面。
第一,高超声速飞行器具有极高的飞行速度。
由于其飞行速度远超声速,因此需要采用高温材料、纳米材料和复合材料等先进材料,并进行针对性设计和制造。
第二,高超声速飞行器的载荷能力较高。
相比传统飞行器,高超声速飞行器所需承载的热力学和动力学载荷更大,需要具有更强的结构强度和稳定性。
第三,高超声速飞行器的控制精度要求更高。
由于其速度和载荷的特殊性,高超声速飞行器需要采用更高精度的控制技术和设备,确保稳定的飞行。
最后,高超声速飞行器的应用前景广泛。
在军事领域,高超声速飞行器被广泛应用于反导拦截、情报侦察和精确制导等应用场景。
同时,在航天领域中,高超声速技术可以推动空天交通的快速发展,带来更高效、更安全和更可靠的航空交通方式。
此外,在国防安全、地质探测、环保监测等许多领域,都有着广泛的应用前景。
总之,高超声速飞行器是一种充满前瞻性和活力的高新技术飞行器。
它的研发和应用将推动整个航空领域的发展,创造更多的社会价值和经济效益。
未来,高超声速飞行器将继续保持其领先地位,成为全球研究和创新的焦点之一。
高超声速飞行器在航空领域应用及挑战分析高超声速飞行器是一种飞行速度超过马赫数5的飞行器,具有极高的速度和潜在的军事和民用应用。
在航空领域中,高超声速飞行器被认为是未来的发展方向,但同时也面临着许多挑战。
高超声速飞行器的应用领域非常广泛,包括军事、民用和科学研究。
在军事领域中,高超声速飞行器具有突破防御系统和快速投送武器的潜在能力。
它们能够在短时间内到达目标地点,使敌方无法及时做出反应。
此外,高超声速飞行器还可用于侦察、侦查和打击敌方舰艇、陆地和潜艇等目标。
在民用领域中,高超声速飞行器可以用于快速的旅行和货运,将航空技术推向新的高度。
此外,高超声速飞行器还用于科学研究,帮助我们更好地理解大气层、空气动力学和高速飞行的物理特性。
虽然高超声速飞行器在航空领域有着巨大的潜力,但也面临着许多挑战。
首先,高超声速飞行器的设计和制造是非常复杂和困难的。
由于高速飞行对飞行器结构和材料的要求非常高,需要使用先进的材料和技术来确保飞行器的安全性和可靠性。
其次,高超声速飞行器在飞行过程中会遇到极高的温度和压力,这对飞行器的热防护和结构稳定性提出了很高的要求。
此外,高超声速飞行器还面临着操控和导航的挑战。
由于飞行速度过快,飞行器在变轨和变速时容易出现失控的情况,需要精确的操控和导航系统来确保飞行器的稳定性和安全性。
最后,高超声速飞行器的燃料消耗量也是一个问题。
由于高速飞行消耗的能量非常大,如何提供足够的燃料来支持飞行器的运行是一个挑战。
为了克服以上挑战,航空领域需要加大对高超声速飞行器的研究和开发力度。
首先,需要继续改进和发展高超声速飞行器的材料和结构技术。
研究人员需要寻找更强、更耐高温和高压的材料,以确保飞行器在高速飞行中的可靠性和安全性。
其次,需要进一步研究和开发高超声速操控和导航系统,以提高飞行器的操控能力和安全性。
另外,研究人员还需要寻找更高效的燃料和动力系统,以提供足够的能量和推力来支持飞行器的运行。
除了技术挑战,高超声速飞行器还面临着法律和伦理方面的挑战。
航空航天超音速飞行的未来前景随着科技的不断进步和人类对于航空航天业的不断追求,超音速飞行成为了未来的一个热门话题。
本文将探讨航空航天超音速飞行的前景,并对其可能带来的影响进行分析。
一、超音速飞行技术的发展超音速飞行是指飞行器飞行速度超过音速的状态。
过去,超音速飞行主要应用在军事领域,如喷气式飞机、超音速导弹等。
然而,随着技术的进步和航空航天技术的日益成熟,超音速飞行逐渐从军事领域延伸到民用领域。
目前,一些公司和国家正在积极开展研究,力图实现民用超音速飞行的商业化运营。
二、超音速飞行的优势超音速飞行相较于亚音速飞行具备许多优势。
首先,超音速飞行缩短了旅行时间,使得远距离旅行更加便捷。
其次,超音速飞行还能够改善旅客的舒适度,因为它可以避免亚音速飞行时产生的音爆问题。
此外,超音速飞行还可以提高空中交通的效率,减少交通堵塞和资源浪费。
三、超音速飞行的挑战尽管超音速飞行具备许多优势,但是其发展仍面临着一些挑战。
首先,超音速飞行的能源消耗较大,对环境造成了较大的压力。
因此,为了实现可持续的超音速飞行,需要寻找更为环保的能源解决方案。
其次,超音速飞行的燃料效率也需要进一步提高,以降低运营成本和碳排放。
此外,超音速飞行技术的安全性和可靠性也需要得到充分保证。
四、超音速飞行的应用前景超音速飞行在未来有着广阔的应用前景。
首先,超音速飞行可以使得世界变得更近,推动国际贸易和旅游业的发展。
其次,超音速飞行也可应用于紧急救援、物流运输等领域,提高紧急救援的响应速度和物流运输的效率。
此外,超音速飞行还有望成为探索宇宙的重要手段,加速航天探索的进程。
五、结论超音速飞行作为航空航天领域的重要发展方向,具备着巨大的潜力和广阔的应用前景。
尽管仍面临着一些挑战,但通过技术的不断进步和经验的积累,相信超音速飞行的商业化运营将成为未来的现实,给人类的航空航天事业带来新的突破。
高超声速飞行器的设计与工程随着科技的发展,现今的航空业已经不仅仅限于传统的民用航空、军用航空和太空探索等方面,还出现了一种全新的航空领域——高超声速飞行器领域。
高超声速飞行器是指在大气环境下以超过马赫数为5的速度进行飞行的航空器。
高超声速飞行器在军事、航空和科学研究等方面都有着广泛的应用,如用于导弹、侦察、侦察、探测等方面,被誉为航空领域的最强王者之一。
本文将探讨高超声速飞行器的设计和工程,介绍其特点、发展历程以及现状。
一、高超声速飞行器的特点高超声速飞行器是以超过马赫数5的速度飞行的飞行器,其速度几乎达到5倍音速,远高于传统民用和军用飞机的速度。
由于高速飞行的特殊性质,高超声速飞行器有以下特点:1.高度难度的设计高超声速飞行器需要解决诸多难题,如气动热、气动力和风洞试验等。
此外,高超声速飞行器在展开机翼时需要采用一定的设计,以避免机翼受到超过其承受力的损坏和损坏。
2.强大推进系统由于高超声速飞行器的飞行速度极快,需要强大的推进系统来提供足够的动力。
目前高超声速飞行器所使用的主要是高温高压的切向流发动机,其可利用高推力同时提高可用气动力,从而让飞行器加速并保持飞行速度。
3.特殊的外观设计高超声速飞行器需要经过精密的设计以减少阻力,这通常意味着注重外观设计。
与传统飞行器相比,高超声速飞行器的机身通常更加尖锐和挺拔,以减少气阻力,同时在机翼、机身和收放装置等方面采用了很多特殊的设计来解决高超声速飞行器的一些独特问题。
4.高度敏感的控制系统高超声速飞行器的飞行速度特别快,需要高度敏感的控制系统来对机器的飞行进行控制,避免遇到状况时发生事故。
这意味着高超声速飞行器需要高度智能化的控制系统和自动调节系统,以使机器对环境因素有最快的反应。
二、高超声速飞行器的发展历程高超声速飞行器的发展历程可以追溯到20世纪40年代,那个时候,人们最初开始探索和研究超音速飞行的机器。
随着科技和工程学科的进步,人们掌握了很多新技术和新的工程方法,使得高超声速飞行器的设计和制造更加高效、精确和可靠。
高超声速飞行器一、国内外高超声速飞行器研制现状高超声速飞行器技术是21世纪航空航天技术的新制高点,是航空史上继发明飞机、突破声障飞行之后第三个划时代的里程碑,同时也将开辟进入太空的新方式。
高超声速飞行器技术的突破,将对国际战略格局、军事力量对比、科学技术和经济社会发展以及综合国力提升等产生重大和深远的影响。
因此,世界主要国家一直把高超声速飞行器研制作为科技发展的最前沿阵地,从人力、物力、财力等各方面给予大力支持。
自20世纪50年代末开始探索超声速燃烧冲压发动机技术以来,经过几十年的探索,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年代初陆续取得了技术上的重大突破,并相继进行了地面试验和飞行试验。
这表明高超声速技术从进行概念和原理探索的基础研究阶段,进入了以某种高超声速飞行器为应用背景的先期技术开发阶段。
各国技术开发的主要应用目标近期为高超声速巡航导弹,中期为高超声速飞机,远期为吸气式推进的跨大气层飞行器、空天飞机。
高超声速飞行器技术是21世纪航空航天技术的制高点,也是重要的军民两用技术。
虽然目前仍存在不少技术难题,而且耗费巨大,但从世界各研制国目前的发展势头来看,以超燃冲压发动机为动力的高超声速巡航导弹有可能在2010年前后问世。
预计到2025年,以超燃冲压发动机为动力的高超声速飞机和空天飞机也有可能投入使用,并将在军事、政治和经济等领域产生重大影响。
1 美国1.1 Hyper2X计划经过较长时间的研究和实践,美国在高超声速飞行器的设计研制方面积累了丰富的经验。
作为试验性高超声速飞行研究计划,Hyper2X计划是对以往所做工作的一次检验。
Hyper2X计划是美国国家航空航天局(NASA)近年来重点开展的高超声速技术研究计划,主要目的是研究并验证可用于高超声速飞机和可重复使用的天地往返系统的超燃冲压发动机技术,并验证高超声速飞行器的设计方法和试验手段。
1997年1月,NASA与兰利研究中心、德莱顿飞行研究中心签订合同,Hyper2X计划正式启动。
Hyper2X计划的试验飞行器代号为X243,根据演示验证的任务不同分为X243A、X243B、X243C和X243D,共4个型号。
1.1.1 X243AX243A技术由位于弗吉尼亚州汉普顿的NASA兰利研究中心和位于加利福尼亚州爱德华的NASA德莱顿飞行研究中心负责开发。
其中机身和发动机由位于田纳西州塔拉荷马的ATKGASL公司(原微型飞行器公司)制造,位于加利福尼亚州亨亭顿的波音公司鬼怪工厂负责部分系统工程、热防护、操纵、导航和控制设计以及飞行控制软件、内部布局和结构设计。
X243A的助推器是经过改装的飞马座运载火箭的第一级,该系统由位于亚利桑那州昌德勒的轨道科学公司提供X243A机身长3.66m,高660mm,翼展1.53m,质量1360kg,由采用液氢燃料的双模态超燃冲压发动机推进。
1997年3月,NASA选定ATKGASL公司为飞行研究任务装配X243A无人驾驶研究飞行器。
1997年12月,轨道科学公司对飞马座运载火箭成功进行了关键的设计审查。
1998年,1台超燃冲压发动机作为第一部硬件交付NASA,随后这台发动机在兰利研究中心的2.44m八支点高温风洞中进行了一系列测试。
1999年10月,第一架X243A交付德莱顿飞行研究中心。
2000年,X243A在ATKGASL公司的Hypulse设备上进行了Ma=7的试验,在兰利研究中心的电弧加热设备上进行了Ma=4.5的试验,至此,已获得Ma=4.5~10的地面数据。
2001年4月,NASA在位于加利福尼亚的爱德华空军基地展示了X243A飞行器。
同年6月2日,X243A首次飞行试验因飞马座运载火箭故障而宣告失败。
2004年3月27日,X243A第二次飞行试验成功实现了Ma=6.8316的飞行。
2004年11月16日,X243A第三次飞行试验又成功创造了Ma=9.8的飞行纪录。
在成功的飞行试验中,X243A一体化机身/发动机产生了有效推力,且其运行状态接近于预先分析和风洞试验的结果。
虽然飞行试验连续两次成功,但X243A高超声速飞行器仍有许多实际问题需要考虑,比如其非常窄细的鼻锥采用质量为362.88kg的高密度钨板制成,其目的是将飞行器的重心前移,但它就占飞行器总质量的29%。
这种布局产生的问题是如何使作战中的飞行器保持平衡。
X243A的发动机采用铜吸热器,以水冷方式冷却进气口。
上述方法对于10s的短暂飞行来说是可行的,但对长时间的飞行来说却是个大问题。
氢燃料易燃,且速度快,但实际用的碳氢燃料并没有这些优点等等。
X243A计划共花费2.3亿美元。
图1 X243B高超声速研究飞行器1.1.2 X243BX243B机身长10.05m~12.19m,采用基于火箭的组合循环发动机(RBCC)或基于涡轮的组合循环发动机(TBCC)推进,发动机燃料为液氢,飞行速度Ma=7。
试飞器依旧需要母机投放,但是不采用飞马座火箭助推,而是用自身的火箭或涡轮发动机加速到Ma=3~3.5,之后由亚燃/超燃冲压发动机加速到Ma=7左右。
X243B原计划将耗资约6亿美元,但该计划在酝酿时就被终止了。
1.1.3 X243CX243C机身长4.3m~4.8m,质量为1271.2kg~1362kg,采用3台并联的碳氢燃料超燃冲压发动机推进,飞行速度Ma=6。
其发动机设计以空军HyTech项目技术为基础。
2004年3月18日,X243C计划被取消。
2005年3月,NASA总部又要求X243C项目组提交后续工作计划,因此NASA兰利研究中心于2005年5月起草了一项发展X243C的修正方案。
为了响应美国政府重新恢复对高马赫数飞行器的极大兴趣,波音公司从2005年第二季度开始加紧了高超声速验证机项目的研究步伐,其中之一即“翻修”X243C。
2005年美国从国会指定的专项资金中拨出2500万美元作为NASA2005财年继续X243C研发的专项资金。
图2 X243C高超声速研究飞行器1.1.4 X243DX243D采用氢燃料超燃冲压发动机推进,飞行速度Ma=15。
该计划目前虽已明确提出,但某些要求还在不断变化。
飞行器所要求的一些部件的研究工作已经展开。
1.2 可重复使用的组合循环飞行验证器(RCCFD)计划有资料称RCCFD即为X243B,估计是由X243B计划终止后演化而来的。
该计划的最初目标是组合循环推进技术的演示验证,目前它已经扩展到全球到达技术,而且成为NASA和美国空军联合开发的一个项目,计划在2011年进行Ma=7的飞行。
RCCFD采用(RBCC或TB2CC)碳氢燃料冷却组合/复合循环推进系统。
初步研究表明,飞行器长度大约为10.668m~13.716m。
RCCFD于2004年开始第二阶段研究工作,多项关键技术尚未取得突破。
该计划预计耗资1.25~1.4亿美元。
1.3 从美国本土投送与应用兵力(FALCON)计划FALCON计划由美国国防高级研究计划局(DARPA)和美国空军联合推出。
DARPA 负责整个计划的管理工作,美国空军太空司令部航天与导弹系统中心协助DARPA 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。
该计划旨在发展一种能在2h之内攻击远在16679km之外目标的高超声速武器系统,开发和验证可以使进行全球快速打击的近期和远期目标变为现实的一套技术,与此同时验证低成本响应型太空运输能力。
它包括两大任务:一是开发作为高超声速试验飞行器或小型军事卫星助推器的小型发射飞行器(SLV);二是验证能到2025年实施全球打击的高超声速巡航飞行器(HCV)所需的技术。
FALCON计划分为三个阶段。
第一阶段包括小型发射飞行器(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;第三阶段为武器系统验证,为期30个月。
FALCON计划第一阶段总经费为1000万美元。
目前该计划已进入该阶段。
第二阶段的主要任务是研制并验证高超声速飞行器技术。
这些技术包括耐久性高温材料、热防护系统、先进的制导、导航与控制、高效气动构型和创新的推进概念。
1.4 自由飞行大气层超燃冲压发动机试验技术(FASTT)计划FASTT计划由DARPA和美国海军研究办公室(ONR)联合实施。
该飞行器把超燃冲压发动机集成到导弹结构中,飞行器长约2.69m,直径280mm。
采用碳飞航导弹氢燃料的发动机在18.24km的高空与助推火箭分离后,发动机点火,并以Ma=5.5的速度推进该飞行器飞行。
作为FASTT计划的一部分,2005年12月10日,美国ATK 公司、DARPA和ONR成功进行了以超燃冲压发动机为动力的飞行器的地面发射和飞行试验。
这是以普通液体碳氢燃料超燃冲压发动机为动力的飞行器首次自由飞行。
试验中发动机采用JP210燃料,至少飞行了15s。
1.5 HyFly计划HyFly是一项高超声速飞行验证计划,是DARPA1998年提供给波音公司的可负担得起的快速反应导弹验证器(ARRMD)计划的延续。
其目的是在飞行中开发和验证近期就可应用于导弹上的高超声速飞行的先进技术。
这个为期4年的研究计划由DAR2PA和ONR联合出资实施。
Hy2Fly高超声速导弹为轴对称设计,采用双燃烧室冲压发动机,Ma=6.5,飞行高度27km,射程1100km。
HyFly总共计划进行5次飞行发射试验。
2005年1月26日第一次飞行发射试验,进行了该试验导弹的非动力发射试验,验证导弹与载机的安全分离以及导弹的制导和控制性能。
2005年8月28日第二次飞行发射试验成功地验证了HyFly导弹助推段性能,试验载机为F215E 战斗机,发射后该试验导弹的固体火箭助推器点火,飞行马赫数超过3。
在接下来的3次飞行试验中,试验飞行器将由助推器和双燃烧室超燃冲压发动机(DCR)推进,并且达到Ma=6以上。
1.6 HyTech计划HyTech计划由美国空军、NASA和普惠公司联合开展,项目总金额预计为1.4亿美元,目的是验证能够在Ma=4~8范围飞行、射程1400km的高超声速导弹用液体碳氢燃料双模超燃冲压发动机的实用性、性能和结构耐久性。
该计划始于1996年。
在进入飞行试验之前,该计划有3个重要的步骤,分别是研制性能试验发动机(PTE)、地面验证发动机1号(GDE21)和地面发动机2号(GDE22)。
2003年,该计划完成了世界首台碳氢燃料超燃冲压发动机的飞行质量地面试验,2002年9月到2003年6月期间,GDE21在Ma=4.5和Ma=6.5的条件下进行了大量试验,可靠地产生了巨大的净推力。
2004年采用完全一体化燃油系统的GDE22开始全尺寸试验。