功能梯度防热材料在高超声速飞行器热防护上的设计研究

研究梯度型防热材料的烧蚀/温度场计算方法,基于分层法,将梯度型防热材料平面结构划分成若干层,每层的材料参数按函数形式变化,在此基础上对材料的热防护方案进行烧蚀/温度场计算。通过与单层均质防热材料、单层均质低密度防热材料、双层式防热材料和夹层式防热材料计算结果的对比分析,指出梯度型防热材料的优势,以及运用于高超声速飞行器需关注和解决的问题。研究结果表明,梯度型防热材料在不增加表面的热解烧蚀量的情况下,能明显减少向内部结构传导的热量,大大减轻防热结构的重量,显示了在高超声速气动热防护领域极高的防热效率和应用前景。     

超声速气流中多孔逆向射流减阻防热机理研究

为提高高超声速飞行器头部的减阻防热性能,对钝化前缘多孔逆向射流方案进行参数化研究。基于雷诺平均三维可压缩N-S方程,采用SST k-ω湍流模型对流场进行数值仿真,通过与公开文献中的实验数据进行对比,验证了数值方法的可靠性。重点对比分析了有无多孔逆向射流方案下钝化前缘的流场结构,多孔逆向射流的引入使飞行器头部流场发生变化,将飞行器头部前缘的弓形激波向外推移,使前缘展向壁面处于一个连续的低温环境中。结果表明,多孔逆向射流在减阻和热防护方面均能起到良好效果。     

高超声速飞行器热防护结构研究进展

热防护结构设计是实现与推进高超声速飞行器发展的关键技术之一。介绍了高超声速飞行器热防护结构技术研究现状,指出了其发展趋势:由单一的热防护结构向承载/防热一体化结构及多功能一体化结构发展;超高温材料、相变材料、仿生概念和热电技术开始引入热防护结构,并给出了高超声速飞行器热防护结构设计相关建议。     

碳酚醛材料烧蚀特性分析与工程计算

为构建球双锥飞行器使用碳酚醛烧蚀防热材料的热环境与烧蚀特性的数学物理模型,建立相关计算软件,研究飞行器在高超声速流场中的热环境及烧蚀特性,应用几何流线法建立了有攻角情况下球双锥体表面热流密度计算方法;基于碳酚醛防热材料的烧蚀机理,建立了对应的烧蚀模型,构造了壁面烧蚀的工程计算方法.     

刚性陶瓷隔热瓦研究状况及启示

刚性陶瓷隔热瓦是高超声速飞行器的潜在热防护材料之一。介绍和分析了美国刚性陶瓷隔热瓦的发展历程、应用相关技术以及在X系列飞行器上的应用,对其在高超声速热防护技术方面的借鉴作用进行思考。     

高超声速飞行器若干问题研究进展

介绍了国外高超声速飞行器的发展现状,并总结了未来一段时期高超声速飞行器的发展方向和趋势.分析了高超声速飞行器的外形选择及其气动问题,发动机的选取与机体一体化问题和气动加热及防热问题.最后提出了未来高超声速飞行技术发展的几个方向.     

高超声速飞行器发展困境分析

介绍了高超声速技术的一些基本概念。在此基础上,说明了不同高超声速飞行器经历的不同飞行环境,以及不同的热防护系统需求。阐述了高超声速技术的发展历程,对推动高超声速技术发展的不同飞机和导弹技术进行了概括。根据当前高超声速飞行器发展现状,分析了高超声速飞行器的发展瓶颈。     

从头部外形的变迁看高超声速飞行器热防护系统的发展

以高超声速飞行器头部外形设计的变迁为背景,介绍了高超声速飞行器热防护系统的发展历史与现状,探讨了高超声速飞行器热防护系统的发展趋势。     

高超声速飞行器结构材料与热防护系统

随着人类对高超声速飞行器的不断探索,结构材料和热防护系统已成为高超技术发展的瓶颈。首先介绍了X-51A和X-43A的项目概况、结构材料和热防护系统,然后分别从高超声速试飞器超高温热防护材料、大面积热防护材料和热防护系统等几方面对X-51A和X-43A试飞器进行了分析,最后提出了结构材料和热防护系统发展的关键技术。     

HTV-2飞行器热防护技术分析

HTV-2是美国国防高级研究计划局(DAR-PA)和美国空军合作研制的高超声速飞行器。回顾了HTV-2飞行器热防护技术研究历程,概述了HTV-2两次热防护飞行试验情况,并对HTV-2热防护技术进行了简要分析,最后讨论了高超声速飞行器热防护研制所面临的问题与挑战。     

国外高超声速飞行器气动弹性和气动热弹性概述

概述了国外在高超声速飞行器气动弹性和气动热弹性领域进行的研究活动,重点关注对非定常高超声速气动力学的建模和把流体与结构之间的热传递纳入气动弹性求解等两个问题,归纳出了未来高超声速气动弹性力学和气动热弹性力学的发展方向。由于吸气式高超声速飞行器机体、推进系统和控制系统的强耦合性,未来的发展趋势是把先进计算气动热弹性法纳入飞行器的综合分析。     

美国高超声速风洞试验能力发展综述

风洞试验对高超声速飞行器的研制发展起着重要作用.近年来,美国国防部不断加大基础试验设施投资,通过对现有高超声速风洞设备现代化升级改造,极大地弥补了其高超声速地面试验能力的不足.调研了美国高超声速风洞试验能力发展背景,重点阐述了近期美国高超声速风洞地面试验在气动力/热、推进一体化、材料与结构等领域能力提升的主要动向,以及...     

再入体碳基材料烧蚀特性分析与工程计算

针时使用碳基烧蚀防热材料的球双锥再入飞行器,构建了飞行器的热环境与烧蚀特性的数学物理模型.利用几何流线法,计算了有攻角情况下球双锥再入体的表面热流密度;基于碳基防热材料的烧蚀机理,建立了对应的烧蚀模型,构造了再入体壁面烧蚀的工程计算方法.分析了高超声速情况下球双锥再入体选用碳基防热材料的热环境和烧蚀特性.实验证明建立的算法具有很好的鲁棒性,可为再八体的防热结构设计提供理论依据.     

高超声速飞行器精确制导对雷达技术的需求

根据高超声速飞行器的特点和高超声速飞行器精确制导技术面临的问题,探讨了高超声速飞行器精确制导对雷达技术发展的需求,内容涉及电气系统一体化设计、末端高精度打击、严酷的热约束、复杂战场电磁环境、信息化体系作战等方面。     

国外高超声速飞行器气动布局发展分析

介绍了国外高超声速飞行器的发展历程。从气动布局角度对高超声速飞行器进行分类,重点对典型高超声速飞行器的气动布局特点及关键技术进行分析,得出对高超声速飞行器技术发展的启示。     

临近空间高超声速飞行器作战应用研究

临近空间高超声速飞行器是21世纪武器系统的重要组成部分,是未来联合作战的重要作战平台。分析了临近空间高超声速飞行器的作战任务,研究了高超声速飞行器的作战样式,并对高超声速飞行器的对未来联合作战产生的影响进行了讨论,总结了对抗高超声速技术的一些策略。     

高超声速飞行器姿态控制研究进展与展望

结合高超声速飞行器发展状况,对其姿态控制问题的研究进展进行归纳总结。首先,对高超声速飞行器现有的姿态动力学模型进行分类,总结了当前高超声速飞行器模型的几类常用的构型,以及使用较多的动力学模型。其次,详细分析了目前高超声速飞行器姿态控制系统设计所面临的主要控制问题以及相应的对策。最后,对高超声速飞行器姿态控制设计进行展望。     

RBCC高超声速飞行器粘性效应分析研究

针对高超声速飞行器飞行过程中粘性对气动特性的干扰效应,探讨了高超声速粘性效应的相关理论,应用CFD数值模拟方法对RBCC高超声速飞行器巡航阶段的粘性效应进行了研究,在此基础上考察了粘性对高超声速飞行器轴向力系数和升阻比的影响.计算获得了飞行器巡航阶段下的气动特性曲线.将其应用于高超声速飞行器概念设计中,数值模拟结果作为高超声速飞行器结构和气动分析的初步准备工作是必须及合理的.     

日本高超声速导弹发展计划分析与研究

高超声速飞行器技术已经成为世界各国竞相发展的重要技术。最近日本也宣布了高超声速飞行器发展计划,按照规划,日本高超声速飞行器发展将分为两个阶段,将分别于2026年和2028年左右完成计划。结合日本在相关技术领域发展现状,对其高超声速飞行器发展计划进行了分析。在此基础上,对日本高超声速飞行器发展计划所带来的影响进行了论述。     

高超声速飞行器制导控制及一体化设计方法

针对高超声速飞行器制导与姿态控制问题,从慢回路质心制导、快回路绕质心姿控、制导控制联合设计和制导控制一体化设计四个层面对高超声速飞行器制导控制方法进行了总结综述。基于当前各国高超声速飞行器的发展脉络和高超声速飞行器典型飞行特点归纳总结制导与姿态控制方法的重难点;以飞行阶段为准则分别阐述了高超声速飞行器助推段、滑翔段和俯冲段的制导策略及其内涵,结合现代控制理论剖析了已成功用于高超声速飞行器姿态控制的非线性控制过程;基于已公开的有限数目的文献,对高超声速飞行器制导控制联合设计和制导控制一体化设计方法进行了分析。最后,对高超声速飞行器制导控制一体化全集成设计的思路和趋势进行了探索总结。