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,以及对特色高超声速设备建设的探索研究,并分析美国高超声速试验能力提升的举措及设备能力变化,得出了几点启示。     

印度新建高超声速风洞

从新建、已有和在建三个层次介绍了印度高超声速风洞设施的发展状况;分析了印度地面试验能力;认为印度目前地面试验设施未形成体系,尚难承担全部高超声速地面试验任务。     

高超声速飞行器声载荷风洞试验方法

鉴于高超声速飞行器特有的外形布局和飞行状态限制,高超声速飞行器声载荷试验存在模型头部气动加热较强、弹舱内走线空间有限、弹翼声载荷测量难度较大等困境。针对这些难点问题逐一进行了分析研究,并提出相应解决方案,满足了试验的要求。通过风洞脉动压力试验,获得飞行器表面脉动压力系数分布、频谱特性、相干函数等重要衡量非定常载荷特性的参数,为高超声速飞行器结构设计提供数据支持。     

日本自由活塞激波风洞HIEST概述

日本JAXA角田宇宙中心的高温自由活塞激波风洞HIEST开始运转至今十五年来,一直进行着高超声速流场气动热方面的研究。按照新开发的风洞内自由飞试验测量方法,成功对高温实际气体效应的气动特性影响进行了高精度检测,该测量方法适合于钝头圆锥模型的气动特性研究。热防护系统设计最重要的是高超声速气流附面层转捩,以及附面层强制转捩分离装置对热通量测量精度有很大影响的高热通量现象。另外,对设备运转初期及改进后的应对高温高压状态气流特性的方法进行了介绍。     

超声速风洞的启动特性与流路形状的影响

为改善超声速风洞的启动特性,研究了风洞下游形状对风洞起动特性的影响。以1 m×1 m超声速风洞为例,利用数值计算和试验进行了探讨,提出并验证了满足性能要求的高效风洞扩散段设计方案。介绍了风洞结构、数值分析与试验方法及其结果等。     

超声速风洞的启动特性与流路形状酌影响

为改善超声速风洞的启动特性,研究了风洞下游形状对风洞起动特性的影响。以1m×1m超声速风洞为例,利用数值计算和试验进行了探讨,提出并验证了满足性能要求的高效风洞扩散段设计方案。介绍了风洞结构、数值分析与试验方法及其结果等。     

世界4.9m大型跨声速风洞建设研究

大型跨声速风洞在航空航天飞行器研制中具有重要地位。追溯了世界4.9 m大型跨声速风洞的建设背景和目的,研究了这些风洞的主要特征、差异和特殊试验能力。     

印度建成新的高超声速风洞设施

正据英国《国际防务评论》2014年4月10日报道,印度科学研究所在班加罗尔基地为印度最新的高超声速风洞进行了揭牌仪式,印度科学研究所航空航天工程部操作高超声速风洞,向政府官员和媒体成功演示了马赫数为8.4的测试。高超声速风洞设施首席研究科学家和负责人Vasudevan称,高超声速风洞能够模拟马赫数6~10。该风洞设施于2014年1月建成,建造成本约     

高超声速技术验证飞行器HTV-2综述

HTV-2是美国空军重点发展的高超声速技术验证飞行器,尽管其两次飞行试验均以失败告终,但对美国发展高超声速技术及未来的高超声速巡航飞行器具有重要意义.文中从发展背景、气动特性和主要研究工作等方面对高超声速技术验证飞行器HTV-2作了较为详细的介绍,并对高超声速技术的发展方向和研究方法进行了分析.     

大型跨声速风洞配套试验技术研究

世界上大型跨声速风洞仅存三座,即美国的TDT、16T和UPWT-11ft风洞。概述了世界大型跨声速风洞建设情况,归纳并分析了现存三座大型跨声速风洞性能特点及其各自配备的试验技术,如特种试验技术、模型支撑技术、流动显示技术等。     

一种滚转控制装置在高超声速风洞中的应用

为了在高超声速风洞试验中实现自动变滚转角度,提出一种滚转控制装置的设计方法。对自动变滚转角的必要性进行分析,采用内置中空式力矩伺服电机直接驱动模型转动,对电机性能特征进行测试分析,针对装置的抗电磁干扰措施和性能拓展情况,在风洞试验环境下进行验证。试验结果表明:该装置的应用能拓展试验能力,提高试验效率,降低试验成本,具有较高的应用价值。     

国外大型风洞中的粒子图像测速技术发展

粒子图像测速(PIV)技术已成为大型工业风洞重要的流动测量和显示工具。综述了PIV技术在典型亚声速、跨声速、超声速和高超声速工业风洞中发展情况。研究了国外PIV技术在不同类型风洞中应用遇到的难点和解决办法。探讨了PIV技术在大型风洞中应用需注意的问题。     

2023年国外高超声速技术领域发展综述

为研究国外高超声速领域最新发展现状和趋势,系统梳理了2023年世界主要国家在高超声速技术领域的重要动向。通过综合分析国外官方机构和权威网站报道,以及预算文件等信息,从发展规划、预算投入、组织管理、装备研发、技术创新、试验能力、工业能力、基础/应用研究等多维度,梳理了美国、俄罗斯、英国、法国、日本、加拿大、瑞士和伊朗等国家2023年在高超声速技术领域的重大进展。研究结果表明,2023年,国外高超声速技术发展势头依然强劲,高超声速导弹仍是多国当前发展重点,重复使用高超声速飞行器研制获得重视,并提速发展。高超声速试验能力增强,高超声速工业基础不断夯实,保障高超声速技术长远发展。     

壁面催化条件对气动热环境的影响研究

为考察再入过程中壁面催化效应对气动热环境的影响,针对高超声速热化学非平衡流动条件下不同壁面条件（全催化壁面/非催化壁面）对气动加热的影响规律展开了研究。基于热化学非平衡流动特征构造了数值算法,并通过激波-膨胀风洞中开展的高焓高超声速地面试验结果进行了验证,然后考察了不同飞行高度下和典型几何外形下不同壁面条件对气动热环境的影响并分析了其影响机制。研究结果表明在50 km的飞行高度上催化效应明显,此时全催化/非催化壁面条件下热流存在明显差异,这种差异随着高度降低而减小。     

高超声速流动模拟需求及地面试验能力分析

概述了高超声速流动现象特征,较详细地介绍了各类地面试验的模拟需求,以及不同类型风洞模拟的特点及能力。最后,综合分析了国外高超声速试验设备的能力、不足和解决方案。     

高超声速国际飞行研究试验(HIFiRE)项目

介绍了美澳合作的高超声速国际飞行研究试验项目(HIFiRE)的目的、意义和试验安排,阐述了部分试飞器的结构方案,并对飞行试验的过程、试验靶场、运载器以及地面风洞设备的情况进行了分析。     

串联式超声速环形引射器的设计与分析

为了满足高超声速风洞建设的需要,开展了串联式超声速环形引射器系统的状态模拟及方案论证。结合已有的风洞尺寸,采用一维处理方法,针对试验马赫数4、6、8,对Φ2m高超声速风洞两级串联式超声速环形引射器进行方案设计,得到各级质量流量、前室总压和临界截面马赫数等参数。结果表明:Φ2m高超声速风洞采用串联式超声速环形引射器方案能保证风洞的正常运行,但气源系统和场地要求苛刻,风洞运行成本偏高。     

AFRL高超声速试验低弹道发射系统试验窗口分析

主要对美国空军研究实验室针对美国空军2014财年"高超声速试验低弹道发射系统"的小型探索性研究项目提出高超声速试验窗口需求进行了情报研究,重点关注了其推进与动力、边界层、气动热、火箭返回等试验窗口形式,并对美国空军针对相关发射系统所提出的要求进行了分析。认为美国空军不仅希望改善现有发射能力,还希望可以借此获取高超声速作战能力。     

2022年国外高超声速领域发展研究

为研究国外高超声速领域发展现状，系统地梳理和分析了2022年世界主要国家在高超声速领域的重要发展动向。通过综合分析国外官方机构和权威网站报道、战略规划文件及预算投资文件等信息，从战略规划、预算投入、装备研制、技术进展、作战能力、试验能力、工业能力、基础/应用研究等多维度，梳理了美国、俄罗斯、英国、日本、朝鲜、澳大利亚、加拿大、瑞士等国家2022年在高超声速领域的重大进展及发展态势。2022年，国外高超声速导弹发展势头强劲，高超声速飞机概念布局广泛，高超声速试验技术持续发展创新，高超声速工业基础不断夯实，高超声速技术发展整体持续加速。     

高超声速风洞五自由度机构技术改造

五自由度机构是某高超声速风洞的关键设备之一。针对风洞长期频繁使用五自由度机构暴露的问题,对五自由度机构进行改造,改造内容包括：控制系统改造、Y 轴速度提升、隔热板机构改造和线缆更新。技改后对五自由度机构进行了测试和标模试验,结果表明：五自由度机构性能有明显提高,标模测力试验结果良好、满足国军标值。