美国高超声速研究动态

航空科学技术Aeronautical Science &TechnologyNov.252020Vol.31No.1147-53高超声速飞行器气动布局与操稳特性研究左林玄*，尤明航空工业沈阳飞机设计研究所，辽宁沈阳110035摘要：本文介绍了高超声速飞行器气动布局分类,对钟形体布局、升力体布局、乘波体布局、翼身融合布局进行了分析说明，总结了高超声速飞行器气动布局的发展方向。

从稳定性和操纵性的维度对高超声速飞行器的操稳特性进行了分析，重点分析了在纵向静稳定性、航向静稳定性、副翼操纵效率、方向舵操纵效率等方面，高超声速飞行器区别于传统飞机的特点。

基于高超声速飞行器的操稳特性，给出了高超声速飞行器可行的升降舵、副翼、方向舵的使用策略。

关键词：高超声速飞行器；气动布局；操稳特性；乘波体布局；翼身融合布局中图分类号：V221.3文献标识码：A DOI ：10.19452/j.issn1007-5453.2020.11.006高超声速飞行器是指飞行高度在20~100km 之间，速度超过马赫数5的快速新型飞行器[1]，高超声速飞行技术是继发明飞机实现飞行、突破声障实现超声速飞行后，航空航天史上又一项具有划时代意义的新技术。

高超声速飞行器既包含以吸气式发动机为动力的飞行器，也包含无动力或采用其他推进方式的可重复使用运载器、再入飞行器等。

高超声速技术涉及总体、气动、推进、结构、材料、热防护、控制等众多学科，对科技和工业的发展具有极大的带动作用。

因此，世界各军事强国积极探索高超声速技术，按照近期目标为高超声速巡航导弹、中期目标为高超声速飞机、远期目标为空天飞机持续开展相关技术研究，包括美国的Hyper -X 计划、HyFly 计划、HyTech 计划等，俄罗斯的“冷”计划、“鹰”计划等，法国的组合吸气式发动机计划（JAPHAR ），英国的“云霄塔”等[2-6]。

本文从高超声速飞行器气动布局与操稳特性角度出发，对典型的高超声速飞行器气动布局进行分析，并分别从稳定性、操纵性、机动性等方面对高超声速飞行器的操稳特性进行分析与评估。

体化的轴对称高超声速导弹气动布局。

图1X-43A高超声速飞行器
X-43A(如图1)计划是由DRAPA主导的以氢燃料为。

Science&Technology Vision科技视界
9
将提供一种全新的快速全球打击能力。

图2X-51A高超声速飞行器
1.2无动力高超声速计划
无动力高超声速计划通常采用助推器将高超声速无动力滑翔飞行器助推到预定的分离点,无动力滑翔飞行器通过长时间的高超声速滑翔飞行实现快速的投送和打击。

HTV-2(Falcon)计划是由DRAPA主导用来验证全球快速打击武器的关键技术,驻澳包括远程高超声速助推滑翔飞行器气动布局技术、热防护技术、先进GPS制导技术和碳/碳减速伞技术等。

HTV-2计划的目标是通
然要求;
图3高超音速飞行器典型弹道(3)精确打击能力,对点目标、机动目标的直接命
中打击能力,对目标"点穴式"小附带损伤打击能力,是现代战争和未来信息化战争的基本要求,是精确打击和常规威慑的技术保证;
(4)有效突防能力:导弹速度越高,其突防能力越强;关于飞行高度,其突防能力与拦截武器类型有关,对于靠气动力控制的拦截弹而言,其拦截能力随导弹飞行高度增高而下降,对于靠直接力控制的拦截弹而言,其拦截能力随导弹飞行高度增高而增强(5)高作战效能,具备包括高射前生存能力、有效。

美国X-51A飞行器及总体设计及其关键技术简介Xxx摘要：从计划的背景、飞行器的构造、热防护材料研发测试以及实际飞行试验等方面对X-51A 的发展计划作了较为详细的介绍,并据此对美国发展高超声速飞行技术的研究流程和理念有个一定的了解与认识。

关键词：X-51A 高超声速导弹热防护系统结构材料飞行器引言：美国自二十世纪九十年代启动“全球敏捷打击”计划以来，一直处于低速发展过程中，该计划近期开始迅速升级，从改造“三叉戟”导弹开始，美国正推出一系列先进攻击武器概念，包括飞机、无人机和导弹。

其中，X-51高超声速巡航导弹是美国武器库目前速度最快的全球打击武器，可以在一小时内攻击地球上任一目标。

1项目概况巡航导弹在美国武器系统中具有特殊的地位，在未来信息化战争中，巡航导弹不要要成为首选的打击武器，也是美军实行远程军事打击的必备武器。

美国于20世纪90年代启动的“全球敏捷打击”计划自推出以来一直处于低速发展过程中,直至近年该计划开始迅速发展。

美国从改造三叉戟导弹开始,陆续推出一系列的先进攻击武器概念,包括新一代的飞机、无人机和导弹。

X-51A计划是由美国空军研究试验室(AFRL)、国防高级研究计划局(DARPA)、NASA、波音公司和普惠公司联合实施的旨在验证高超声速飞行能力的计划。

终极目标是发展一种马赫数达到5~7的可以在1 h内进行全球打击的武器,包括快速响应的空间飞行器和高超声速巡航导弹。

X-51A于2010年2月中旬进行了首次高超声速飞行试验。

X-51A的首飞创造了又一个人类历史记录———超燃冲压发动机推进的历时最长的高超声速飞行,刷新了X2 43创造的12 s的记录。

X2 51A首飞的成功意味着, 超燃冲压发动机将提供一种全新的快速全球打击能力。

据称,该高超声速导弹将能够在60 min内实施全球打击。

美国国防部/NASA的X2 51A项目则是这一新型武器系统方案的关键部分。

X2 51A 的飞行试验对于空间进入、侦察、打击、全球到达以及商业运输等都有重要意义。

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。

第 50 卷第 2 期2024 年 4 月Vol. 50 No. 2Apr. 2024航空发动机Aeroengine高超声速动力能热管理技术综述梁义强，范宇，周建军，刘太秋（中国航发沈阳发动机研究所，沈阳 110015）摘要：高超声速飞行器因良好的高速突防和快速打击能力成为重要的装备发展方向，但高超声速飞行工况的特殊性使其动力系统对热管理和能源供给提出了严苛的需求。

通过分析文献对高超声速动力的热防护、燃油热管理和进气预冷等技术进行了详细评述。

热管理对高超声速动力装置的功能和性能实现具有重要影响，但其目前在该领域研究技术的成熟度较低，飞发一体化是解决问题的重要技术途径之一。

通过文献综述对能源供给的生成及利用等技术与传统飞行器进行了对比，概述了现有高超声速动力主要的能源供给方式的关键技术为燃油裂解气涡轮等，在此基础上总结了能热（能源与热）管理的未来发展趋势为热电转换等，为高超声速动力能量综合能热管理技术的发展提供借鉴。

关键词：高超声速动力；能热管理；推进系统；发电技术中图分类号：V231.1文献标识码：A doi：10.13477/ki.aeroengine.2024.02.002Overview of Power and Thermal Management Technology for Hypersonic EngineLIANG Yi-qiang， FAN Yu， ZHOU Jian-jun， LIU Tai-qiu（AECC Shenyang Engine Research Institute，Shenyang 110015，China）Abstract：Hypersonic aircraft represents a crucial focus in equipment development, owing to their exceptional high-speed penetra⁃tion and swift strike capabilities. However, stringent requirements for thermal management and power supply are imposed by hypersonic flight conditions. A comprehensive review of technologies concerning thermal protection, fuel thermal management and inlet air precooling is conducted. Thermal management significantly impacts the performance and function of hypersonic engines, but its current technical maturity level in this field is relatively low. The integration of airframe and engine is identified as one of the important approaches for addressing these challenges. A literature review was conducted to compare the generation and utilization technologies of power supply with traditional aircraft. Key technologies of primary power supply methods in existing hypersonic engines are outlined, including the fuel vapor turbine. The future developmental trends in power and thermal management are summarized, such as thermoelectric conversion, providing a reference for the development of integrated power and thermal management technologies for hypersonic engines.Key words：hypersonic engine; power and thermal management; propulsion system; power generation technology0　引言未来战争要求战机在极具复杂的空天战场态势下“快速响应、远程打击”、“先敌发现、先发制敌”，形成对敌全面压制的战略优势[1-2]。

美国政府耗费巨资支持的造假—超高速飞机的神话柝解以综合学术角度剖析美国X-43A超高声速飞机试验作者深圳刘昌喆注：本文是应《中国军事》杂志建军八十周年记念约稿而作（2007）。

因观点非主流而被拒载。

留此存照，亦期交流。

2008年上传此文，因博客字数所限分成上下两部分，阅读不方便。

如今网站进步又重新整篇上传，—2010年的说明。

又注：当年文档中插不进图片，如今网站功能强大，所以加进图片整理重发。

美国的超高速骗局还在继续重演，2012年又有X-51试飞报道。

所以这篇写于2007年的文章仍有现实参考意义。

关键词：超高音速激波燃烧速度混合过程动量结构空气动力学飞行姿态稳定性学术结果不真实摘要：美国超高音速飞机X-43A在2001年曾试飞失败，当时舆论界在将信将疑中毁誉参半。

在2004年发布的X-43A飞机两次试验成功的结果以后，全世界舆论都为之贺彩；美国舆论称之为莱氏兄发明飞机后又一航空史上的重大突破。

各国航空学界多为美国科技之高超而折服，进而引发一轮包括中国在内的全世界范围的超高音速冲压发动机研发跟风热潮。

本文以严谨的多学科理论根据分析，证明该耗资1.8亿美金、轰动世界的试验原理上就存在多方面致命错误。

而关于所谓“试验的成功”的各种报道，也破绽多多，经不起推敲。

事实并非如报道的那样辉煌。

这应该是在美国政府出于政治利益而默许的、研究单位出于对耗掉如此巨资而无果，因利益需要的一起毫门学术造假。

一、X-43A超高音速飞机的“试验飞行”成功报道中的疑点X-43A超高音速飞机的“试验飞行”成功，在网上、报刊和电视的所有新闻媒体都有一段时间醒目的报道。

但在所有关于X-43A报道却有着共同的疑点：1、为什么耗此1.8亿巨资的，又是“成功”的试验项目最有价值的试验飞机不回收？这在技术上和经济上都应没有障碍（现代技术人造卫星都可以收回）,尤其X-43A是在海面溅落，回收相对更容易。

如回收飞机实体，一是有助技术总结的巨大科研价值，二是可与莱氏兄弟的飞机同样陈列在美国国家博物馆，其里程碑式“成功”使该试验飞机文物价值应该无法估量。

超强科普：漫谈高超音速武器及其防御高超音速飞行器是近一段时间军坛上的热点话题。

8月7日网传我国“Wu-14高超音速滑翔式导弹"(网传不做证实)试验失败;8月25日美国陆军高超音速武器(AHW)进行试射，导弹升空后4秒因故障被迫引爆。

至此中美成为了这领域全球的焦点，高超音速武器的研发拉开了21世纪空天进攻和防御对抗的大幕，势必成为未来几十年最耀眼的军事科技项目之一。

一、什么是高超音速?我们知道几十年来传统的飞机和导弹发动机在3至4倍音速时就会遇到速度瓶颈。

为了打破速度极限，人类开始研发高超音速的飞行器。

那么高超音速飞行器要有多快呢?我们说要起码达到每小时6 000千米的飞行速度，也就是5倍音速以上才算是高超音速，因为以5马赫为界的飞行气流性质不同，飞行器的设计也势必不同。

高超音速飞行器要达到5倍以上的因素，就必须使用重新设计的专用发动机，在3-4倍音速上的超音速导弹系统使用的冲压发动机，是不能直接用于高超音速飞行器的，所以研发所谓的超燃冲压发动机就是整个高超音速飞行器设计的重中之重，这类发动机如果能成熟应用到未来的高超音速飞行器中将是一场新的动力革命。

另外高超音速飞行器在跨越超音速和高超音速的时候，飞行器的控制能力要求是不同的，对飞行器的外形要求非常苛刻，因此如何设计兼容不同速度的飞行器外形和控制操作系统，让飞行器稳定的进行飞行是另一个巨大的设计难点。

二、什么是高超音速武器?最有威胁的高超音速武器一般在临近空间高度飞行。

所以我们先讲一下临近空间，临近空间是指高于一般航空器飞行高度，而又低于航天器轨道高度的空间区域。

目前，国际上对临近空间区域具体高度范围尚无统一的定义，大多数观点认为其高度下限为20 km——30 km，上限为100 km ——150 km。

这个高度区间大气层大致包括: 大部分大气平流层、全部中间层和部分热层区域。

飞行在该空间区域，既可以避免绝大多数的地面防空武器和大部分战斗机防御攻击，又可以提高军事侦察和对地攻击的精度。

高超声速球模型及流场光辐射和电磁散射特性测量马平;石安华;杨益兼;于哲峰;孙良奎;黄洁【摘要】为了研究高超声速目标及其流场对目标探测和识别的影响,在弹道靶设备上开展了球模型光辐射和电磁散射特性测量.由二级轻气炮发射模型,模型为φ15 mm的球,材料为Al2O3,速度范围4.2～6.1 km/s,靶室压力范围2.0～15.4 kPa,光电倍增管探测器分别测量中心波长为254 nm、365 nm、430 nm的紫外辐射强度和可见光辐射强度,红外InSb探测器分别测量波长为3～5 μm、8～12 μm的红外辐射强度,X波段单站雷达系统测量在视角为40°的全目标雷达散射截面积(RCS).实验结果表明:在给定的实验条件下,模型及流场的光辐射强度和电磁散射特性强烈依赖于模型飞行速度和实验压力;模型及流场紫外辐射、可见光辐射主要为头部激波帽辐射,尾迹基本没有紫外辐射、可见光辐射;模型及流场红外辐射主要集中在模型头部区域,尾迹在3～5 μm波段红外辐射明显且持续时间较长,尾迹在8～12 μm波段辐射不明显;在模型飞行速度较低时,模型及流场的电磁散射能量主要集中在有绕流的模型区域;当模型飞行速度较高时,模型及流场电磁散射能量分布在有绕流的模型区域和尾迹区域;在一定的实验条件下,模型尾迹总目标RCS比等离子鞘套包覆的模型目标RCS大约1个数量级.%The ray radiation and electromagnetic scattering of the sphere models in the ballistic range are measured to investigate the effects of hypervelocity vehicle and flow field on the target detection and recognition.The models are launched from a two-stage light gas gun.The models are the spheres with the diameter of 15 mm,which are made of Al2O3.The velocity ranges from 4.2 km/s to 6.1 km/s,and the target chamber pressure ranges from 2.0 kPa to 15.4 kPa.The intensities of ultraviolet radiation (254 nm and 365 nm) and visibleradiation (430 nm) of the models are measured by the photomultiplier detectors,respectively.The intensities of infrared radiation (3-5 μm and 8-12 μm) of the models are m easured by using InSb detectors.The radar cross section (RCS) of the full targets is measured by the monostatic radar system working at X waveband,of which the visual angle between the main beam and the flight direction is 40°.The results show that the ray radiation intensities of the models and flow field and the electromagnetic scattering characteristics depend on the flight speeds of the models and the chamber pressure.The ultraviolet radiation intensity is the same as their visible light radiation intensity.The difference of radiation intensity between 3-5 μm and 8-12 μm is within one order of magnitude.The ultraviolet radiation and visible radiation mainly come from the shock wave radiation,which do not present in the wake radiation at all.The intensity of infrared radiation of the wake in the range of 3-5 μm is higher and its duration is longer compared to that of 8-12 μm.The electromagnetic scattering energy mainly comes from the regions of the models surrounded by the flow field when the flight speed is lower,and the electromagnetic scattering energy of the wake is markedly strengthened when the flight speed is higher.The electromagnetic scattering energy mainly comes from the regions of the models surrounded by flow fields and wakes when the flight speed is high.The total RCS of wake is about one order of magnitude larger than that of the model surrounded by flow fields under certain conditions.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2017(038)006【总页数】8页(P1223-1230)【关键词】兵器科学与技术;光辐射;电磁散射;弹道靶;流场;测量【作者】马平;石安华;杨益兼;于哲峰;孙良奎;黄洁【作者单位】中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所,四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所,四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所,四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所,四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所,四川绵阳621000;中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所,四川绵阳621000【正文语种】中文【中图分类】V411.7高超声速目标再入大气层或在临近空间飞行时，由于与空气的剧烈相互作用，将在目标表面形成激波层，目标驻点周围的气体温度最高可达8 000～10 000 ℃以上，高温使目标附近空气发生电离，形成等离子体鞘套和尾迹。

20km 100km 临近空间超高声速飞行器控制的关键技术0. 引言临近空间是指传统的航天和航空之间的空白区域，一般认为在20~100km 之间的空间领域，包括平流层的大部分区域、中间层和热层的部分区域。

其下面的空域我们通常称之为“天空”，是传统航空器的主要活动空间；其上面的空域就是我们平常说的“太空”，是卫星等航天器的运行空间。

临近空间飞行器特指能在临近空间作持续飞行并完成一定使命的飞行器, 因此不包括只是穿越该区域飞行的飞行器。

临近空间飞行器根据飞行速度的不同，可分为低速临近空间飞行器和高速临近空间飞行器。

低速临近空间飞行器类型主要有：气球、飞艇、无人机和太阳能飞机等；高速临近空间飞行器一般包括超声速、高超声速临近空间飞行器和亚轨道飞行器等。

临近空间高超声速飞行器是指主要在临近空间内飞行，并且完成特定任务的马赫数大于5图2 临近空间飞行器的分类 图1 临近空间示意图的飞行器。

本文重要以X-51巡航导弹为代表，对临近空间高超声速飞行器进行了介绍，并系统地分析了其导航与控制的关键技术，最后给出了临近空间高超声速飞行器的发展趋势。

1.临近空间高超声速飞行器高速临近空间飞行器主要可分为两大类:以火箭为动力的高超声速飞行器(hypersonic rocket vehicles,HRV)和以吸气式发动机为动力的高超声速飞行器(hypersonic air-breathing vehicles,HAV)，如:高超声速巡航导弹、远程机动弹道导弹、高超声速飞机、可重复使用的高超声速空天飞行器等。

20世纪60年代以来,以火箭为动力的高超声速航天飞行器(如:各类导弹、卫星、载人航天器、空间实验室、空间站和大型运载工具等),有了很大发展,目前技术已达到成熟。

以吸气式发动机为动力的高超声速飞行器,受到广泛关注。

从20世纪50年代末开始对超燃发动机的探索性研究,70年代后期,出现低潮,几经周折,到80年代后期、90年代初中期,关键技术问题取得突破性进展,目前已进入飞行演示验证阶段。