未来飞行器设计 论文
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航空航天领域新一代飞行器的设计与研发近年来,航空航天技术取得了巨大的突破,新一代飞行器的设计与研发成为了该领域的热点话题。
本文将探讨航空航天领域中新一代飞行器的设计与研发,以及相关的关键技术和挑战。
一、引言航空航天工业是一个高度科技化的领域,其技术水平的发展直接影响着国家的综合实力。
新一代飞行器的设计与研发对于推动航空航天技术的发展具有重要意义。
随着科技的进步和需求的不断变化,传统的航空航天器已经无法满足人们对于速度、安全性和环境友好的要求。
因此,设计与研发新一代飞行器成为了航空航天领域的当务之急。
二、设计理念在设计新一代飞行器时,需要考虑以下几个方面的要求和理念:1. 高速与高效:随着人们对于商务和旅行的需求增加,飞行器的速度和效率成为了重要的指标。
新一代飞行器的设计应该具备更高的速度和更高的效率,使人们能够更加快速和便捷地完成空中旅行。
2. 安全与可靠:飞行器的安全性是设计过程中的核心关注点。
新一代飞行器应该采用先进的安全措施,如飞行自动化系统、碰撞警报系统等,以确保乘客和航空人员的安全。
3. 环保与节能:随着环境保护意识的不断增强,新一代飞行器应该更加注重环保和节能。
采用先进的动力系统和燃料技术,减少碳排放和能源消耗,是新一代飞行器设计的重要方向。
三、关键技术设计与研发新一代飞行器需要依赖于多项关键技术的突破。
1. 轻质材料:航空航天领域一直致力于研究和开发轻质材料,如碳纤维复合材料和金属合金。
这些材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点,能够减少飞行器的重量并提高飞行性能。
2. 先进动力系统:新一代飞行器的动力系统需要拥有更高的推力和效率。
燃气涡轮发动机、电动推进系统以及混合动力系统等技术的不断发展和应用,为新一代飞行器提供了可靠的动力支持。
3. 自动化技术:飞行器的自动化程度越高,可以减少飞行人员的负担和飞行中的人为错误。
自动驾驶技术、自动导航系统以及智能飞行控制系统等技术的应用,使飞行器更加智能化和可靠。
飞行器的设计与应用前景探索未来,无处不在的飞行器飞行器,在人类历史长河中扮演着一种非常重要的角色。
人们很早就开始探究如何让人类能够像鸟儿般自由飞翔于天际,这个古老的梦想一直没有停歇,随着科技水平的不断提升,人类在飞行器的设计与应用领域也取得了一系列的进展。
无人机、民用航空飞行器、火箭等飞行器的应用越来越广泛而深入,同时,各种飞行器在航空、军事、地表、海洋、天文等多个领域都有了不同的应用。
因此,本文将探讨飞行器的设计与应用前景。
一、飞行器的设计飞行器的设计是关键性的因素,也是其能够正确执行任务的第一步。
下面将探讨飞行器的设计要素。
1.飞行器的结构在设计任何一种飞行器时,最重要的就是考虑其结构。
通常情况下,压缩性、耐久性和轻量性是几个主要因素。
为了完成任务,飞行器必须经受住一定的压力,因此,构造必须足够坚固,同时又不能太重,以免耗费太多的能量。
因此,设计者必须找到折衷点,平衡所有因素。
2.飞行器推进系统的设计任何可飞行的飞行器,都需要一种推进系统,如喷射推进或螺旋桨。
举个例子,原型的莫斯科眼镜蛇战斗机,以其特有的绕圆飞行姿态而著名。
该飞机采用向尾端喷出喷气推动前进,同时利用扰流板(Canards)和尾翼控制飞行。
这种非常独特的设计完全是为了实现高机动性。
当然,在实现任何一种特殊功能之前,飞行器需要恰如其分的推进系统。
3.飞行器控制系统的设计飞行器控制系统负责在飞行器飞行时掌握其位置和方向。
控制系统通常采用一系列的传感器来掌握飞行器的实时位置,控制器则可用于将飞行器移动到所需的位置,或者对其进行调整。
对于野外应用的飞行器,这一过程可能需要自主完成,而对于一些特定的应用,如无人机,控制系统设计的准确性和稳定性更加重要。
4.飞行器能源系统的设计任何可飞行的飞行器都需要能源,以推进和在飞行时进行其他操作。
飞行器能源系统可以采用内燃机,蓄电池和其他形式的电池,太阳能电池,核发电机组等。
这些不同的能源系统有各自的优缺点,选择的能源系统取决于飞行器的需求。
未来航空器的创新设计与挑战当我们仰望蓝天,畅想未来的航空器时,心中充满了无限的期待和想象。
随着科技的飞速发展,航空器的设计也在不断地突破传统,迈向全新的领域。
从更高效的能源利用到更智能的飞行控制系统,从更舒适的乘客体验到更环保的运营模式,未来的航空器将面临前所未有的创新机遇和严峻挑战。
在创新设计方面,材料科学的进步为航空器的制造带来了全新的可能。
高强度、轻质的复合材料如碳纤维增强聚合物(CFRP)正在逐渐取代传统的金属材料,大大减轻了航空器的重量,提高了燃油效率和飞行性能。
同时,新型的智能材料如形状记忆合金和压电材料也有望在航空器的结构中得到应用,实现自适应的变形和振动控制,提高飞行的稳定性和安全性。
能源系统的创新是未来航空器发展的关键。
传统的燃油发动机正逐渐面临环保和能源可持续性的压力,电动和混合动力航空器的研究成为了热门领域。
电池技术的不断突破使得电动航空器的续航里程逐步增加,而氢燃料电池则以其高能量密度和零排放的优势吸引了众多研究者的目光。
此外,太阳能、生物燃料等清洁能源的应用也在探索之中,为未来航空器的能源供应提供了多样化的选择。
飞行控制系统的智能化是另一个重要的创新方向。
先进的传感器、大数据和人工智能技术的融合,将使航空器能够实时感知周围环境和自身状态,实现自主决策和优化飞行路径。
自动驾驶技术将不再局限于商用客机,而是普及到各类航空器中,提高飞行的准确性和可靠性,减少人为失误。
同时,基于互联网的航空交通管理系统将实现航空器之间的高效通信和协同,优化空域资源的利用,减少拥堵和延误。
在客舱设计方面,未来的航空器将更加注重乘客的舒适和体验。
个性化的空间布局、智能的娱乐系统和健康监测设备将为乘客打造更加愉悦和便捷的飞行之旅。
例如,可调节的座椅和虚拟窗户能够根据乘客的需求和偏好进行定制,提供更加舒适的休息和观赏环境。
而在健康方面,航空器将配备实时监测乘客生理指标的设备,为乘客提供个性化的健康建议和紧急救援服务。
智能控制飞行器毕业设计论文简介
本文旨在设计一种智能控制飞行器,具备自主飞行和避障功能。
通过嵌入式系统和感知技术,使飞行器能够准确感知周围环境并做
出相应的飞行决策。
设计目标
1. 实现自主飞行功能,使飞行器能够在空中稳定飞行,并根据
预设的目标路线进行导航。
2. 实现避障功能,当飞行器接近障碍物时,能够自动避让或停
止飞行,以确保安全性。
3. 优化飞行器的能量消耗,延长飞行时间,提高飞行效率。
设计方案
1. 硬件方面:使用轻量级材料搭建机身,将嵌入式计算机和传感器集成在飞行器中,以便实时感知环境和做出飞行决策。
2. 软件方面:编写飞行控制算法,包括自主飞行和避障算法。
利用感知技术,如视觉和超声波传感器,获取环境信息,结合机器研究技术进行数据分析和决策。
3. 飞行测试:通过模拟和实际飞行测试评估设计的智能控制飞行器的性能和可靠性,对算法进行调整和优化。
预期成果
1. 成功实现智能控制飞行器的自主飞行和避障功能。
2. 飞行器能够准确感知环境并做出相应的飞行决策,达到预设的目标路线。
3. 飞行器能够通过嵌入式系统有效地管理能量消耗,延长飞行时间。
结论
本设计旨在研究并实现智能控制飞行器的自主飞行和避障功能。
通过合理的硬件和软件设计,以及飞行测试评估,预期可以取得良
好的成果。
该设计对于智能飞行器领域具有一定的研究和应用价值。
*注:以上为毕业设计论文的概要,具体内容将在论文中展开
详细阐述。
*。
未来飞行器设计要点[5篇范文]第一篇:未来飞行器设计要点目录一.世界经济的发展等因素,城市的特点二.代步工具的发展历程,以及其类型和特点三.代步工具历史产品介绍四.设计灵感与产品设计五.产品设计六.细节演示七.未来代步工具的材料及其工业设计八.展板人们随着时代的发展,使出行代步工具发展的很快。
要想从一个城市,快速到达另一个城市,人们又想方设法的使“出行代步工具”得到了进一步的发展。
不外乎至使地上跑的,水中游的,天上飞的代步工具,发展的尽乎完美的快捷和舒适。
本次设计基于世界城市发展的背景之下,通过分析和研究城市化进程、城市居民出行方式以及代步工具的发展历程,结合人性化设计、人机工程学和设计心理学等工业设计相关理论来深入分析城市居民代步工具设计中使用者的生理和心理需求,探讨其更符合城市居民人性化设计需求的可行性方案。
一.世界经济的发展等因素,城市的特点我国现代城市交通的发展具有两大特征:城市交通与城市对外交通的联系加强了,综合交通和综合交通规划的概念更为清晰。
随着城市交通机动化程度的明显提高,城市交通的机动化已经成为现代城市交通发展的必然趋势。
1.发展规律现代城市交通重要表象是“机动化”,其实质是对“快速”和“高效率”的追求。
城市交通拥挤一定程度上是城市经济繁荣和人民生活水平提高的表现。
随着城市交通机动化的迅速发展,城市机动交通比例不断提高,机动交通与非机动交通、行人步行交通的矛盾不断激化,机动交通与守法意识薄弱的矛盾日渐明显。
交通需求越来越大,而城市交通设施的建设就数量而言,永远赶不上城市交通的发展,这是客观的必然。
现代城市交通机动化的迅速发展也势必对人的行为规律和城市形态产生巨大影响,城市交通机动化的发展也会成为城市社会经济和城市发展的制约因素。
现代城市交通的复杂性要求我们对城市交通要进行综合性的战略研究和综合性的规划,城市规划要为城市和城市交通的现代化发展做好准备。
2.城市综合交通规划的内容城市人群出行方式的发展,历史与现状,以及促使居民出行方式发生变化的关键因素。
未来的飞行器引言未来的飞行器是人类科技发展中的一项重要成果。
随着科学技术的不断进步,人类对于飞行器的设计和使用已经取得了巨大的突破。
本文将探讨未来飞行器的新技术和应用领域。
新技术无人驾驶未来的飞行器将普遍采用无人驾驶技术。
通过搭载先进的人工智能和无线通信系统,飞行器能够自主完成起飞、巡航、降落等任务,大大减少了人为操作的风险。
这种无人驾驶技术将在交通运输、物流配送和勘测测绘等领域发挥巨大作用。
绿色能源传统飞行器主要依赖化石燃料,对环境造成严重污染。
未来的飞行器将采用绿色能源,如太阳能、风能和氢燃料电池等。
这不仅能够降低环境压力,还能减少能源消耗,推动可持续发展。
磁悬浮技术未来的飞行器可能采用磁悬浮技术,通过利用磁场的吸引和排斥作用,使飞行器在空中悬浮。
这种技术可以减小阻力,提高飞行速度,同时降低飞机噪音,提高旅行舒适度。
磁悬浮技术的应用将极大地提高飞行器的性能和效率。
应用领域城市交通未来的飞行器将在城市交通中发挥重要作用。
通过无人驾驶技术,飞行器能够避开地面交通拥堵,高效地穿梭于建筑之间,实现快速、方便的城市出行。
这将大大改善城市交通状况,缓解交通压力。
物流配送飞行器在物流配送方面也具有广阔前景。
通过无人驾驶技术和自动化装载系统,飞行器能够实现快速、高效的货物配送。
特别是在紧急救援和自然灾害等情况下,飞行器的运载能力和灵活性将发挥重要作用。
环境监测未来的飞行器可以被用于环境监测。
通过搭载各种传感器和摄像头,飞行器可以对大气、水质、土壤等环境参数进行实时监测。
这将帮助环境保护部门及时发现并解决环境问题,提高资源利用效率,保护生态环境。
救援与搜救飞行器的灵活性和快速响应能力使得它在救援和搜救方面具有巨大潜力。
在自然灾害、山区、海洋等环境中,飞行器可以迅速到达并提供救援帮助。
同时,飞行器的高分辨率影像技术和搜索算法也可以帮助搜救人员找到失踪者。
结论未来的飞行器将迎来辉煌的发展时期。
无人驾驶、绿色能源和磁悬浮技术等新技术的应用,使飞行器具备了更高的安全性、环保性和舒适性。
未来的飞行器设计摘要:飞行器的社会角色以及历史角色已经显现出来,而它的发展则受到许多方面的限制和影响。
从外形方面应该突破传统的布局形式,甚至可以消出翼身的区分和概念;从动力方面来看要做到对未来的绝对主导以及在人类探索认识宇宙、外太空的道路上走得更远就要探索一种更加具有时代性的动力方式。
从原始飞行时代到活塞发动机时代再到现在的喷气飞机时代,从亚声速到跨声速再到超声速和高超声速,未来的飞行器将进入核动力时代、离子推进时代;从武器方面来看,未来的飞行器将由火力及爆炸性的物质性武器转变成激光、光子等能量性武器。
不仅如此,还会建立一种能量防护的概念。
对于外部攻击或者危险、意外等可以通过防护罩的能量防护形式来解决。
关键词:气动外形内部结构动力系统武器系统引言:人类的发展正走在新的发展道路上。
站在新的起点,我们面对的不仅仅是经济人文等方面的发展,全球化成为人类现阶段着力追求的目标。
陆海空全面发展不仅是资源利用的需要,更加是维护人类利益、追求本质发展进步的必然需求。
而从现代社会的发展趋势来看航空航天力量的发展又是现阶段、以及未来社会发展不可或缺的一部分。
宇宙的纵深探索、现代化国防建设、未来战争形势都将和航空力量无法分开。
由此飞行器设计和开发就是一个很重要的问题了。
而飞行器在气动外形、动力系统、武器系统的创新就尤为重要。
从飞行速度、隐身性能、防护措施、武力打击能力等各方面实现全新突破。
正文:1.作品核心创意人类的发展正走在新的发展道路上。
站在新的起点,我们面对的不仅仅是经济人文等方面的发展,全球化成为人类现阶段着力追求的目标。
陆海空全面发展不仅是资源利用的需要,更加是维护人类利益、追求本质发展进步的必然需求。
而从现代社会的发展趋势来看航空航天力量的发展又是现阶段、以及未来社会发展不可或缺的一部分。
宇宙的纵深探索、现代化国防建设、未来战争形势都将和航空力量无法分开。
由此飞行器设计和开发就是一个很重要的问题了。
而飞行器在气动外形、动力系统、武器系统的创新就尤为重要。
未来航空器的设计理念与趋势在科技飞速发展的时代,航空器的设计也在不断演进和创新。
从早期的简单飞行器到如今的先进喷气式客机和高性能战斗机,航空器的发展历程令人惊叹。
而展望未来,航空器的设计理念和趋势更是充满了无限的可能性和挑战。
未来航空器设计的一个重要理念是绿色环保。
随着全球对环境保护的重视日益增强,航空业也面临着减少碳排放的巨大压力。
为了实现这一目标,设计师们将致力于开发更高效的发动机技术。
传统的燃油发动机将逐渐被电动或混合动力系统所取代。
电动发动机具有零排放的优势,而混合动力系统则可以在不同的飞行阶段灵活切换动力来源,以达到最佳的燃油效率和减排效果。
此外,新型的航空燃料也在研发之中。
例如,生物燃料因其可持续性和低碳排放的特点,有望在未来成为航空燃料的重要组成部分。
通过利用植物废料和藻类等可再生资源生产的生物燃料,可以显著降低航空器的碳足迹。
智能化也是未来航空器设计的关键理念之一。
随着人工智能和自动化技术的不断进步,航空器将具备更高的自主飞行能力。
自动驾驶系统将能够更加精确地控制飞行姿态、航线规划和应对突发情况。
这不仅可以提高飞行的安全性和可靠性,还能减轻飞行员的工作负担,使他们能够更加专注于复杂的任务和决策。
在智能化的设计中,航空器的感知能力也将得到大幅提升。
先进的传感器和监测系统将实时收集飞机的各种数据,包括飞行状态、气象条件、机械状况等。
通过对这些数据的分析和处理,飞机能够提前预测潜在的故障和风险,并及时采取措施进行修复和防范。
材料科学的进步也将为未来航空器的设计带来重大变革。
高强度、轻质的复合材料将被更广泛地应用于飞机的结构制造。
这些材料不仅能够减轻飞机的重量,提高燃油效率,还能增强飞机的结构强度和耐久性。
例如,碳纤维复合材料已经在现代航空器中得到了一定的应用,未来其性能还将不断优化和提升。
另外,形状记忆合金和智能材料的出现也为航空器的设计提供了新的思路。
形状记忆合金能够在特定的条件下恢复到预设的形状,这使得飞机的部件可以根据不同的飞行条件进行自适应调整,从而优化飞机的气动性能。
多功能智能无人飞行器设计毕业设计(论
文)
简介
本文档旨在介绍一种多功能智能无人飞行器的设计,该设计用
于毕业设计(论文)项目。
无人飞行器是一种可以自主飞行的机器,通过搭载各种传感器和设备,能够执行多样化的任务。
设计目标
本设计的主要目标是开发一种具备多功能和智能化特性的无人
飞行器。
以下是设计的主要特点:
- 自主飞行能力:飞行器能够自主进行航行,并能够自动避开
障碍物和无人机。
- 多功能应用:飞行器可以用于各种应用场景,包括航拍摄影、物流运输、环境监测等。
- 远程操控:除了自主飞行,飞行器还可以通过远程操控进行
操作,提供更多灵活性。
设计要点
为了实现上述目标,设计过程将涵盖以下要点:
1. 硬件选择:选择适当的无人飞行器平台,以及相应的传感器和设备。
2. 软件开发:开发飞行控制软件,实现自主飞行和远程操控功能。
3. 感知与决策:设计飞行器的感知和决策系统,使其能够根据传感器数据做出智能决策。
4. 多功能应用:针对不同的应用场景,设计相应的功能模块和算法,以实现航拍、物流等功能。
成果展望
通过本设计,预期达到以下成果:
1. 设计出一款具备多功能和智能化特性的无人飞行器原型。
2. 验证飞行器的自主飞行和远程操控功能。
3. 实现至少一个具体应用场景的功能展示,如航拍摄影或环境监测。
设计过程中将遵循简单策略,并确保没有法律纠纷和复杂性问题的出现。
任何引用都将经过确认,确保内容的准确性。
参考资料。
未来飞行器的设计与制造第一章:引言随着科技的不断进步和人们对于探索未知的渴望,飞行器在人类的生活中扮演着越来越重要的角色。
从最初的热气球到现在的喷气式飞机,飞行器的设计与制造经历了长足的发展。
然而,随着科技的飞速发展,未来飞行器的设计与制造面临着更多的挑战和机遇。
本章将介绍未来飞行器设计与制造的背景和意义。
第二章:未来飞行器的设计需求未来飞行器的设计需求与当前的飞行器有着很大的不同。
首先,随着人类对太空的探索不断深入,未来的飞行器需要具备在太空环境下进行长时间任务的能力。
其次,随着人类对环境保护的重视,未来的飞行器需要具备更高的能源效率和更低的排放水平。
再次,随着城市化进程的不断加速,未来的飞行器需要具备垂直起降、低空飞行等特性,以适应城市交通的需求。
第三章:未来飞行器的设计原则未来飞行器的设计原则包括安全性、可靠性、高效性和可持续性。
安全性是未来飞行器设计的首要原则,飞行器应具备完善的飞行控制系统和紧急救援功能,以确保乘客和货物的安全。
可靠性是指飞行器在长期使用过程中保持技术状态的能力,飞行器的设计应考虑到材料的耐久性、机械结构的强度等因素。
高效性是指飞行器在任务执行中能够最大化利用能源和资源,降低运营成本。
可持续性是指飞行器的设计应考虑环境保护和资源利用的问题,减少对环境的负面影响。
第四章:未来飞行器的制造技术未来飞行器的制造技术需要满足设计需求和设计原则,以保证飞行器的性能和质量。
首先,新材料的应用是未来飞行器制造技术的关键。
新材料具有更高的强度、更轻的质量和更好的耐久性,可以提升飞行器的性能和可靠性。
其次,先进的制造技术如3D打印、纳米技术等也将在未来飞行器的制造中发挥重要作用。
这些技术可以实现零部件的精密制造和定制化生产,提高生产效率和产品质量。
第五章:未来飞行器的设计案例为了更好地说明未来飞行器的设计与制造,本章将介绍一些现有的未来飞行器设计案例。
例如,融合了太阳能充电技术的无人机,使其在太空环境下能够长时间执行任务;具备可变机翼设计的客机,可以根据航线和飞行阶段的需求调整机翼形状,实现更高的飞行效率;具备垂直起降功能的城市飞行器,可以解决城市交通拥堵的问题。
基于未来飞行器设计的探索与研究摘要:本文就我们所设计的未来飞行器——空天飞机设计的背景和现状,空天飞机研发上的创新点、工作原理以及存在的问题等方面出发进行介绍。
旨在克服现在已经退役的航天飞机的所存在的火箭一次性,花费并不比一次性飞船少等缺点。
考虑到现有航天飞机要采用火箭运载,而火箭在运载过程中要进行脱离,也就是说火箭提供完动能后就会被遗弃,这样就和平常的航天器缺乏了明显的可循环利用的优势,使得航天飞机的花费并不比预想到的节省。
为此我们创新型的提出了“以机送机”的思想,并将小型航天飞机与大型运载飞机进行一体化的设计。
关键词:飞行器;设计创新;以机送机;空天飞机1研究背景和意义1.1未来飞行器设计的背景1.1.1空天飞机简介空天飞机是既能航空又能航天的新型飞行器。
它像普通飞机一样起飞,以高超音速在大气层内飞行,在30~100公里高空的飞行速度为12~25倍音速,并直接加速进入地球轨道,成为航天飞行器,返回大气层后,像飞机一样在机场着陆。
在此之前,航空和航天是两个不同的技术领域,由飞机和航天飞行器分别在大气层内、外活动,航空运输系统是重复使用的,航天运载系统一般是不能重复使用的。
而空天飞机能够达到完全重复使用和大幅度降低航天运输费用的目的。
1.1.2航天飞机与空天飞机航天飞机,其原意为太空往返航班。
美国人在完成阿波罗登月计划后,紧接着实施空间站计划,1973年5月发射了“天空实验室”实验性空间站,并为此研制了航天飞机,作为可重复使用的天地往返运输系统,逐步取代了一次性使用的运载火箭。
在当时的技术条件下,要使整个航天飞机系统都能重复使用,有很大困难。
因此,美国将其分为三部分:轨道飞行器可重复使用100次,固体火箭助推器可重复使用20次,外挂燃料箱为一次性使用。
但是,直到1981年4月,航天飞机才试飞成功,而且以后的飞行表明,并没有达到降低运输费用的目的。
主要是解决防热、安全等技术问题,并降低发射、维护费用。
除美国外,世界上计划进行航天飞机研制的还有:苏联(俄罗斯)的“暴风雪”号航天飞机,其轨道飞行器可重复使用,它由一次性使用的“能源”号火箭发射,返回时像飞机一样水平着陆;1988年10月,无人驾驶轨道试飞成功后,计划被取消。
欧洲航天局的“赫尔墨斯”航天飞机计划,也放慢了步伐。
日本计划的“希望”号无人驾驶航天飞机,也只进行了缩比模型试验。
实现空天飞机的技术难度比航天飞机更大,主要是三种动力装置的组合和切换,高强度、耐高温的材料(高速飞行时,其头锥温度可达2760℃,机翼前缘达1930℃,机身下也可达1260℃)和具有人工智能的控制系统等。
这些都需要进行大量的研究和技术攻关。
1.2.航天飞机普通化与普通飞机航天化1.2.1飞行器设计目前存在的困难技术难度和资金短缺,使各国的空天飞机计划难有进展。
如英国的“霍托”号空天飞机,最终也与德国的“桑格尔”空天飞机一样,先由大型飞机驮至高空,然后从飞机上起飞进入太空。
美国也决定重新确定国家空天飞机(NASP)计划进程,暂不研制X-30验证机,而先研究解决技术问题。
最近一段时间,关于空天飞机试验的消息又不时传来。
分为两种情况,一种是纯粹空天飞机试验,如美国国家航空航天局,计划对新研制的极超音速X-43A无人机进行最后一次试飞,以验证其技术性能和指标。
这一次试飞的目标,是为检测这种飞机能否在10倍音速的条件下飞行。
另一种是以最先进的普通战斗机进行执行某些航天任务的试验,以使这类普通战斗机带有某种空天飞机的特征。
例如,继美国利用L-1011型运载飞机和B-52飞行实验室承载“飞马座”运输航天系统,将重量为347公斤的STEP-1型卫星送上地球轨道。
俄罗斯也计划利用米格-31重型歼击机发射小型卫星,即把米格-31作为向低轨道发射卫星的第一级“可返回式火箭”。
米格-31现在可以将8~10吨的火箭携带到20多公里的高度,保证其发射初速达到3000公里/小时。
1.2.2飞行器设计的趋势上述情况反映出一种趋势,不仅存在着航天飞机向普通飞机转换的工业路线,而且也存在着普通飞机向航天飞机转换的工业路线,使高性能军用飞机向着兼具航天功能的方向发展。
这种趋势预示着未来高性能战斗机将具有航天功能,这将是第六代战斗机所要实现的革命性跨越。
可多次使用的航天发射载具——空天飞机将是建立外层空间基地的主力军。
2.研究飞行器设计的内容2.1整体机型构造及控制2.1.1机型的相关分析机型采用合体型,即大型飞机与小型飞机的一体化设计,采用通体流线型设计外形,既满足了高速飞行时的速度和稳定的要求,又充分了体现了其外观的美观化。
其合理化的气动布局,充分考虑了该空天飞机在大气层中飞行时(推动阶段)的巡航能力;而它的一体化合体型设计则是充分考虑到,采用运载火箭的一次性不可回收所带来的浪费,取而代之采用“以机送机”的创新发送方式,实现航天飞机的重复利用。
机身未分离前表现为一个整体,小型飞机镶嵌于大型飞机的头部,其的机翼可当做两者整体的鸭式前翼,同时也为分离后小型飞机和大型飞机的正常飞行提供保障。
其主翼采用了前缘中等后掠角、后援前掠、小展弦比切尖三角翼,在机翼前缘布置了近乎于全展向的机动襟翼,在后缘分段布置了副翼(外侧)和襟翼(内侧)。
采用中等后掠角是超音速升阻比和亚音速升力特性妥协的结果,是为了保持飞机在亚音速条件下的低诱导阻力、高升阻比和机动性,以便保证飞机的亚音速稳定盘旋航程性能。
全动外倾双垂尾的作用,一方面要维持航向稳定性,保证飞机不会因为强烈不对称的气流分离进入螺旋。
飞机外倾的全动垂尾除了作为高效的偏航控制面之外,还一定程度上承担了传统水平尾翼的工作,并且参与了整机配平。
2.1.2飞行设计整体气动外形的创新我们飞机设计整体气动外形复杂且结构新颖,导致整体外形稳定性不足,所以我们飞机采用电传飞控系统。
电传飞控系统克服了传统机械操纵系统的很多缺点、例如重量大、占据空间大、机构复杂、存在非线性(机件之间存在摩擦和间隙)和弹性变形。
电传操纵不存在传动设备热胀冷缩的问题,不需要润滑,去掉了百余个铰支点。
更重要的是能实现静不稳定飞机的主动控制,我们可以为战斗任务选择和优化布局,然后由飞机控制计算机根据相应控制规律保证飞机的稳定飞行。
如果没有电传飞行控制系统,估计它就很难飞起来电传飞控是一个很大的概念,包括了各种增稳器、传感器、自动驾驶仪,等等。
在电传操纵系统中,飞机各个控制面对驾驶员操纵的反应不仅仅取决于飞行员的动作,还必须参考各种机载传感反馈的飞行状态,如速度,迎角等等。
更先进的电传飞控系统还要考虑发动机的工作状态信息,即发动机数字控制系统(FDEC)。
飞控系统可以综合判断各种信息,决定控制面应该做出什么反应。
换句话说,在自动驾驶状态下,如果计算机认为驾驶员的动作不正确,就可以不执行这个操作,这对安全有力。
2.2空天飞机的启动该空天飞机采用“超声速燃烧冲压式发动机”,它简称超燃冲压发动机,可以在攀升过程中从大气里攫取氧气。
放弃携带氧化剂,从飞行中获取氧气,节省重量,就意味着在消耗相同质量推进剂的条件下,超燃冲压发动机能够产生4倍于火箭的推力。
这样飞机就可以在相对较小的时间内获得较大的速度。
2.3飞机的脱离在飞机整体速度达到相对较高速度时,前段小飞机与后端挂钩分离,一定距离后嵌于小飞机机翼上的火箭发动机点火,使小型飞机的速度大于大型运输飞机的速度,从而实现与大型运输机分离。
分离后大型运输机改变飞行路线,返回地面,而小型飞机在火箭发动机的带动下最终突破第一宇宙速度实现穿越大气层并在大气外飞行。
通过几次机动轨道调节后进入预定轨道,进而完成空间任务。
2.4飞机的返回完成空间任务后,空天飞机要离开空间轨道返回地面。
首先要将座舱内物品收好,重新按上座椅,关闭有效载荷舱门然后穿上压力服。
完成这些后,驾驶员就开始操纵轨道器进行返回制动。
首先,机载小型火箭启动,产生与原定飞行方向反向的推力,使空天飞机的速度低于在预定轨道飞行所需的环绕速度。
此时,在地球引力的作用下,空天飞机做近心运动进入大气层。
特别的是,空天飞机在进入大气层时,其飞行速度应与大气层面平行飞入。
只有这样才能避免飞机垂直飞入时产生的过高速度,造成机毁人亡的悲剧。
同时因为空天飞机在返回大气层飞行时,是没有动力装置的,此时大气层对其机底面的垂直作用提供了空天飞机滑翔所必需的升力,在这种升力作用下空天飞机在大气层内滑翔减速。
而在这一过程中,驾驶员要必须精确地操纵轨道器,将其引导到跑道上来,如果出现任何的疏忽没有对准跑道,将不再有第二次机会返回轨道。
为了是空天飞机尽快的减速,驾驶员会做数个S型转弯以降低其速度。
尽管在着陆过程中驾驶员已经作出了机动来降低速度,但在落地瞬间,其仍具有每小时几百千米的的速度,这显然要高于一般飞机的着陆瞬间的速度,所以空天飞机的跑道要比一班飞机的长出许多。
3结论:通过对空天飞机的初步外形设计、动力控制系统设计以及返回技术等的设计初步实现了其循环重复利用的可能性,通过“以机送机”创新方式初步解决了运载火箭的不可循环问题。
但是,小型飞机进入大气层外后,由于现代技术水平的限制,只能用小型火箭进行动力推动。
但是火箭推动时,由于大气层外没有氧气作为氧化剂,因此必须携带氧化剂增加了飞机本身的重量。
同时小型飞机的小型火箭,由于重量较重在返回过程中要进行脱弃,因此也还是会造成浪费。
所以,对此我们提出了弹射思想。
但是弹射技术的可操作性有待验证。
为此,我们在此补充:在将来技术提高后,有望使用轻小、循环可用的动力发动机,例如等离子发动机、反物质发动机等正在研制的此类发动机的运用,可以从根本上解决这个问题。
但是,空天飞机的未来作用及运用前景绝对是不可取代的。
未来将是一个“空间时代”,各个国家将空间中展开无烟的战争。
在这种形势下,空天飞机既可以运用在空中,也可以运用于空间站的物质资源以及工作人员的运输。
因此,做好空天飞机,将是一个国家在未来空间战争中的利器。
可以说谁掌握了空天飞机谁就掌握了空间霸权。
参考文献[1]云中子.[御风而行].兵器.2011年.3月.34-35[2]黄克男.[精于形功于新].兵器.2011年3月.20-22。