临近空间乘波体飞行器弹跳瞬间特性研究

以临近空间乘波体飞行器弹跳瞬间的特性为研究对象,论证临近空间乘波体飞行器飞行轨迹属于非开普勒轨道的研究范畴;推导基于非开普勒轨道的该飞行器巡航段和再入段的动力学方程,研究弹跳瞬间临近空间乘波体飞行器的位置矢量求解问题;进而论述弹跳瞬间特性,提出弹跳系数的概念,最后进行仿真分析,结果表明临近空间乘波体飞行器弹跳瞬间有明显的拐点特性并且加速度必须满足一定的条件才能弹跳,所得结论对临近空间乘波体飞行器弹跳飞行的研究具有一定的参考价值。     

空天飞行器气动外形构想

对翼身组合体、融合体和乘波体等三种高升阻比空天飞行器外形进行了分析,针对不同的任务使命提出了不同的空天飞行器外形方案,并对空天飞行器外形设计时需注意的几个问题进行了分析。     

类乘波体飞行器气动加热的T程计算方法

针对类乘波体总体优化设计的需要,采用参考温度法和经验公式,计算了类乘波体飞行器在助推段和巡航段的气动加热.利用气动加热、蒙皮表面热辐射以及蒙皮内部热传导建立了热流量方程,求出了机身驻点和机翼前缘在助推段的温度-时间历程,以及巡航段内机身机翼迎风面中心线上的温度分布.结果表明,助推段驻点温度上升很快,在巡航一段时间后温度逐渐达到平衡;沿机身方向边界发生转捩,转捩区内温度增加,高马赫数可推迟转捩点,大攻角则提前转捩点.该方法可应用于高超声速类乘波体飞行器的概念研究和多目标优化设计.     

巴西14-X高超声速飞行器计划发展综述

全面阐述了巴西14-X高超声速空天飞行器设计、研发、制造以及演示验证的全过程.首先简要介绍了14-X飞行器设计的基本方面,包括乘波体外形设计、超燃冲压喷气式推进系统、飞行轨道设计、助推器选择和级间适配器设计；然后介绍了飞行器设计过程中使用的地面试验设备、试验技术以及未来的飞行试验安排；最后在全面综述巴西14-X飞行器计划现有进展和未来规划的基础上,全面总结了其发展特点及启示.     

钝化对高超声速乘波体飞行器升阻比的影响

飞行器在高超声速飞行时,来流会对其前缘产生严重的烧蚀,因此需要对前缘进行钝化处理。而钝化会引起飞行器周围流场的变化,影响飞行器的性能。通过运用数值计算的方法,验证了加大钝化半径可以降低前缘的热流密度,研究了钝化对高超声速乘波体飞行器升阻比的影响,比较了不同钝化半径情况下飞行器的升阻比变化。研究表明钝化导致飞行器的升阻比下降且随着钝化半径增大升阻比降幅增大。     

X-51A超燃冲压发动机及飞行验证计划

美国空军研究试验室(AFRL)/国防部预研局(DARPA)联合推出的X-51超燃冲压发动机演示器—乘波体(SED-WR)飞行器是美国空军研究试验室高超声速技术项目(HyTech)的飞行验证计划。对X-51A计划进行一个全面综述,主要叙述X-51A飞行器和推进系统的外形、完成计划情况以及还未展开的飞行试验计划等。     

X-51A将进行飞行试验

波音公司计划在2009年4月份完成首架X-51A乘波体静态试验飞行器的组装工作, 为下一步的高超声速飞行试验做准备. 高超声速飞行试验的目的是验证超燃冲压发动机在导弹和空间运载器上应用的可行性.     

6马赫锥导乘波体速度范围与气动特性研究

乘波体在飞行中马赫数变化会对乘波体产生很大影响,不同马赫数对应不同乘波体外形,获得稳定飞行马赫数范围,对于乘波体气动特性研究将具有重要的指导意义.利用数值模拟方法对无粘锥体流场乘波体进行设计并分析其基本气动特性,得出基于Ma =6,α=0°流场乘波体在满足稳定性飞行的马赫数范围.并在此范围内对乘波体进行分段数值模拟得到升力系数、阻力系数及升阻比变化特性.研究结果为提高乘波体升阻比和控制飞行速度提供了理论基础.     

高超声速锥导乘波体流场的数值模拟研究

为了验证乘波体的设计方法,对设计马赫数6的锥导乘波体的三维流场进行了数值模拟.研究表明:设计点无粘流场与基准流场吻合,符合乘波体的设计理论;粘性对锥导乘波体的升力系数的影响不大,对阻力系数有较大影响;数值模拟方法对乘波体的流场和性能计算是适用的.     

乘波体飞行器低复杂度预设性能反演控制方法

针对传统神经网络预设性能控制方法结构复杂、 控制实时性不高等问题,为乘波体飞行器(Waverider Vehicle,WV)提出了一种低复杂度的预设性能反演控制方法.首先,设计了一种形式简单、不依赖初始误差的新型性能函数,对跟踪误差进行包络约束.其次,采用转换误差策略,通过引入一种转换误差,将对跟踪误差的不等式约束等价...     

类乘波前体／进气道一体化设计与仿真研究

设计了一种以超燃冲压发动机为动力的吸气式高超声速飞行器,针对推进／气动一体化设计的问题,提出了类乘波前体／进气道,采用数值仿真的方法评估了前体／进气道的典型性能,对类乘波前体／进气道在设计状态和非设计状态的流场结构进行了分析。结果表明：类乘波前体／进气道在避免完全乘波前体／进气道带来的结构和热防护问题的同时,也有利于进气道的流量特性和总压恢复性能的提高,且能够体现乘波体的优势,为飞行器提供更大的升阻比。     

高超声速技术即将实现跨越式突破

2004年,由超燃冲压发动机推进的X-43A在太平洋上空创造了以Ma=9.8的速度飞行10 s的记录.2009年10月27日,X-51A乘波体巡航飞行器将在同一空域创造新的飞行记录,届时,它将在超燃冲压发动机推进下飞行5 min,从Ma=4.7加速到Ma >6,验证持续高超声速飞行的可行性.     

典型尾翼布局的类乘波体气动与流场特性研究

通过数值模拟方法,深入对比研究了高超声速情况下类乘波体机身带单垂尾、双垂尾、三垂尾3种典型尾翼布局的气动特性,并揭示了机身对尾翼的干扰流动机理.研究表明:从全机的气动性能角度分析,双垂尾布局气动特性最优;从尾翼的纵向气动性能角度分析,单垂尾布局下尾翼的气动特性较好.最后揭示了机身对垂直翼、倾斜翼和水平翼的干扰流动机理.文中的研究结果能够对高超声速飞行器的尾翼布局设计提供有价值的参考.     

乘波体一体化特性的实验与计算研究

文中对发动机/机身一体化乘波体外形的气动特性,采用SST湍流模型求解N-S方程进行了数值计算,并在FD-07风洞中进行了详细的测压试验验证。试验和计算的状态有Ma=6,α=-2°,0°,2°,4°,6°。结果表明:在计算状态下,计算与试验吻合良好,飞行器前体达到预压缩设计要求,进气道入口流动均匀,后体膨胀效果明显,并且保持了良好的气动特性。     

加强教学基本建设为国防工业培养“复合型”人才

“服务国防，强化航空航天特色”是我校一贯的服务面向和学科发展定位，也是我校的特色所在。“十五”期间，我校与中国一航共建了“航空材料热加工技术”和“航空检测与评价技术”两个重点实验室。为了拓展办学渠道，办出航空特色，我校设置了飞行器制造工程、飞行器动力工程、飞行器设计与工程等专业，其中飞行器制造工程专业被国防科工委确定为重点建设专业。在积极为国防企事业培养人才方面，“十五”期间，     

高超声速飞行器关键技术发展分析

分别从气动布局、推进系统、热防护系统和导航制导与控制系统四个方面介绍了美国高超声速飞行器关键技术发展历程,并对其关键问题的不同解决方案进行了对比分析,明确了各个方案的优缺点。根据当前美国高超声速研究计划及关键技术的发展趋势进行了预测,得出了如下结论:高超声速飞机和弹道式助推滑翔导弹的气动构型分别向翼身融合布局和乘波体布局方向发展;吸气式推进系统向双模态碳氢燃料超燃发动机和组合循环发动机方向发展;热防护系统向承载防热隔热一体化方向发展;导航制导与控制向智能化方向发展。     

高超声速飞行器鲁棒多目标线性变参数控制

针对具有“乘波体”构型的吸气式高超声速飞行器纵向飞行姿态控制问题,提出了一种基 于区域极点配置的鲁棒多目标线性变参数（LPV）控制系统设计方法。给出吸气式高超声速飞行器纵向非线性机理模型,在此基础上建立了刚性LPV模型;针对此类LPV模型,提出了基于区域极点配置的LPV状态反馈控制系统设计方法,将系统的鲁棒稳定性、干扰抑制、跟踪性能等性能指标通过扩展线性矩阵不等式约束的方式,实现了LPV系统的多目标鲁棒跟踪控制。同时,通过引入松弛变量的方法,解除了Lyapunov函数矩阵与系统矩阵之间的耦合影响,从而降低了控制系统设计的保守性,得到了满足期望性能要求的LPV状态反馈鲁棒跟踪控制器。所设计的控制器应用于高超声速飞行器的非线性机理模型进行数值仿真验证,仿真结果表明：所设计的控制器能够使得闭环反馈控制系统有效地跟踪指令信号变化,系统动态性能良好且具有较强的抗干扰能力。     

基于分布水动压力的飞行器水下载荷计算方法研究

为了研究飞行器水下载荷环境，将离散的飞行器表面压强利用波形理论和余弦理论插值获得了时间-空间连续的表面压强场，根据飞行器的质量刚度分布特性，建立了飞行器的变质量-变刚度有限元模型。将表面压强场加载在飞行器的有限元模型后，对其进行动力学响应分析，得到飞行器各截面随时间和空间变化的弯矩和剪切力，证明该方法可用于飞行器水下载荷辨识，其结果对于发射条件选择和飞行器结构设计具有重要的参考价值。     

VTVL高超声速航天飞行器优化气动布局研究

针对垂直起飞、垂直降落飞行器－一种先进的、能重复使用航天飞行器的选型和气动经布局，研究分析了飞行器外形尺寸参数高超声速再入气动性能的影响，给出了优化气动布局，并通过实验验证了布局的正确性，结构实验和理论分析给出了飞行器高超声速气动特性参数。     

空降兵“插翅”飞行不再是梦想——德国“狮鹫”新型单兵飞行器

近日，德国ESG电气系统公司对外公开展示了一款最新研发的“狮鹫”单兵飞行器，该公司表示，有了这个飞行器的帮助，未来的空降兵可以不必再使用传统的降落伞，而能在天空中滑行距离更远，落点更为精确，可以说是未来空降兵代替传统降落伞的最理想工具。