高超声速飞行器周期巡航与总体参数关系研究

考虑防热和节能等因素,高超声速飞行器在巡航段应采取周期巡航.采用无量纲参数,将飞行器动力学方程归一化,用胞映射法确定了高超声速飞行器周期巡航的初始条件,并分析了周期巡航与推重比、升阻比等总体参数的关系.得出了大升阻比、高推重比有利于飞行器实现周期巡航以及巡航燃料消耗率主要与升阻比有关等结论.     

近空间飞行器巡航方式对比分析

针对设想的三种近空间飞行器巡航方案,分析了不同巡航方式可能采用的推进系统,建立了相应的动力学模型,对各方案进行了弹道计算,研究了巡航高度对动力巡航方案航程的影响。依据计算结果,对不同方案的弹道特性进行了比较分析,结论认为现阶段应优先发展无动力滑翔和弹道跳跃式近空间飞行器。     

RBCC巡航飞行器气动耦合特性数值分析

以火箭基组合循环（RBCC）发动机为动力的高超声速巡航飞行器的气动力、推进系统、结构之间存在很强的耦合作用,文中基于二维无粘可压缩流理论和单步有限化学反应模型对此飞行器在巡航状态进行了一体化数值计算以分析这种耦合特性.考虑了不同飞行攻角、不同燃料流率下气动参数,包括升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数的变化规律.结果显示,增加飞行攻角,可以提高飞行器升力,同时阻力也相应提高,但升阻比是先快速增加,然后逐渐达到某一最大值,俯仰力矩随飞行攻角的增大而减小;增加发动机的燃料流率,飞行器升力将相应提高,而阻力基本没有变化,升阻比提高,而俯仰力矩降低.     

双燃料升力体巡航飞行器设计

叙述了Ma＝10的双燃料(吸热碳氢燃料/低温氢燃料)升力体巡航飞行器的设计,最终结构质量不超过277 t,可携带4 540 kg有效载荷,作战半径可达15 750 km.设计要求根据其任务要求、操作方面考虑和性能问题而确定.给出了气动方法和性能结果,同时给出了参数进气道设计研究的结果.飞行器外形的长细比优化是通过飞行器宽度和高度变化的参数研究来完成的,在进行长细比研究时,除了考虑壳体质量和平面形状对飞行器起飞和巡航性能的影响外,还引入了流迹性能特性的CFD(计算流体动力学)计算结果.     

高超声速临近空间飞行器跳跃飞行轨迹优化

以高超声速临近空间飞行器的连续跳跃飞行为研究对象,建立了其纵平面运动模型和弹道优化模型,在考虑攻角值、攻角变化率、法向过载、动压、热流及落地条件等约束下,利用遗传算法对一个飞行周期的跳跃飞行轨迹进行优化,并给出了燃料消耗率最小的飞行轨迹.最后与常值稳态巡航飞行进行比较分析.结果表明,连续跳跃飞行可以大量减少燃料消耗.     

有限推力登月飞行器燃料消耗研究

首先介绍了使用基于双二体问题的圆锥曲线拼合法和齐奥尔科夫斯基公式进行登月飞行器燃料消耗量的计算方法;接着导出了地月固联三体坐标系中最优轨道情况下登月飞行器燃料消耗量的计算方法;最后给出了在一定推力范围内不同比冲常规发动机分别使用上述第1种方法得到的燃料消耗和使用上述第2种方法得到的发动机工作时间和燃料消耗的仿真结果。结果表明两种方法得到的结论吻合得很好。     

临近空间高超声速巡航飞行器红外特征

针对现有天基红外预警卫星对临近空间高超声速巡航飞行器的可探测性分析和未来天基红外预警卫星规划建设对临近空间高超声速巡航飞行器的光学特征数据需求,采用高超声速空气动力学、燃烧学、传热学、气体辐射理论等相结合的计算分析方法,研究类X-51A高超声速巡航飞行器在典型飞行状态下的流场参数、本体温度、红外辐射光谱及红外辐射亮度和红外辐射强度。结果表明：类X-51A高超声速巡航飞行器辐射特征受飞行时间及弹道影响,本体红外辐射受气动加热影响明显,以航空煤油为燃料的飞行器喷焰红外辐射以CO₂、H₂O、CO的1.52 μm、2.68 μm、 4.39 μm辐射带特征最为显著;在包含CO₂、H₂O、CO分子强特征辐射谱的窄带总辐射中,喷焰辐射是主要贡献,而在非喷焰特征辐射谱带内的总辐射中,飞行器本体辐射占主导。     

高超声速飞行器周期飞行条件的确定

针对某一高超声速飞行器模型,用遗传算法优化了飞行器飞行航迹,优化得到的航迹为周期飞行航迹。结果表明,这种飞行航迹具有能耗小、热管理要求低等优点,是高超声速飞行器首选的巡航航迹。     

考虑多重影响因素的巡航飞行器增程优化设计研究

为有效提升现有巡航飞行器的航程,在不改变飞行器总体布局的情况下,考虑气动特性、质量等多重因素影响,研究了某巡航飞行器增程优化技术。首先,分析了巡航飞行器在典型飞行任务下的气动特性以及优化所需的有效参数;其次,构建了机翼翼展变化时翼展长度与机翼面积的映射模型,估算了不同翼展长度情况下飞行器质量的变化;然后,以翼展长度作为直接设计变量,考虑计算精度与优化效率,设计了基于遗传算法与神经网络相结合的优化方法,完成特定飞行条件下的航程优化。仿真分析表明,在设计约束范围内,当翼展长度增加到原来的1.16倍时,其航程相比原来可以增加18.03%,达到性能最优,同时,将影响航程变化的质量要素纳入设计优化,提高了性能优化的精准性。本文方法具有一定的理论和应用价值。     

基于乘波技术的高超声速巡航飞行器发展趋势与管理模式

高超声速巡航飞行器设计在航空航天领域是一项庞大的系统工程.在对美国HyTech/HySET项目、HyFly项目、Hyper-X项目、X-51A项目以及HiFire项目研究进展进行阐述的基础上,分析了其在高超声速巡航飞行器研制上的组织管理模式,并针对国情,提出了更加有效的方法和措施.     

高超声速飞行器的红外辐射特征及其红外探测预警

分析了高超声速飞行器（巡航导弹）的红外辐射特征.当巡航导弹飞行速度Ma〉5时,其辐射峰值波长位于短波红外的波段范围,并且具有辐射功率大、随时间变化快等显著特征,最适于被短波红外传感器探测.说明了探测距离依赖于高超声速飞行器的红外辐射特征以及红外系统的性能参数.讨论了实现高超声速飞行器红外探测预警的思路和数学模型.     

高超声速飞行器巡航段拦截作战需求分析

运用高超声速动力学和系统分析等理论和方法,分析了高超声速飞行器的主要性能特点、航路特点和拦截特点,指出其巡航段飞行时间长、航迹最平稳,巡航段拦截是最有效、最理想的拦截方式。提出巡航段拦截方法,并依此分析了传统防御系统存在的不足。最后,概括总结出高超声速飞行器巡航段拦截预警探测、指挥控制、拦截打击方面的能力需求。     

临近空间环境对高超声速巡航导弹约束性研究

临近空间独特的环境特点对高超声速巡航导弹的作战使用产生较大影响,需要明确影响的方面和程度.分析临近空间环境要素,提出临近空间高超声速巡航导弹作战能力与优势.针对临近空间环境对高超声速巡航导弹弹道特性、射程、飞行控制的影响开展研究.研究结论具有一定的理论意义与实际价值,可以为高超声速巡航导弹发展提供军事需求牵引和技术发展借鉴.     

基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化

建立了基于试验设计理论和响应面近似的超燃冲压发动机推进的高超声速巡航飞行器多学科设计优化方法。首先建立外形尺寸、质量估算、气动力性能、气动热性能和推进性能学科的分析模型。模型考虑了学科间的耦合效应，结合弹道方程，形成了飞行器的总体性能模型。然后分别采用D—Optimal设计、Taguchi设计和均匀设计选择设计点，通过多机并行计算完成高超声速巡航飞行器性能分析。根据分析结果，构造响应面近似模型。通过响应面近似模型的优化，完成了高超声速巡航飞行器的多学科设计优化。计算表明，基于试验设计的多学科设计优化方法可以用于高超声速巡航飞行器的优化设计。     

高超声速飞行器

介绍了高超声速飞行器的特点和关键技术。总结了目前研制的各种类型高超声速飞行器,如高超声速巡航导弹、高超声速侦察机等,并对其在未来军事领域的应用前景做出预测,为高超声速飞行器的研发提供参考。     

实现高超声速跳跃式弹道关键问题的研究

为提高高超声速导弹的突防能力,使常规布局空中发射的高超声速巡航弹能采用跳跃式弹道突防,采用了在导弹再入段附加相应的正攻角产生气动升力的方法,找出了实现弹道起跳的关键参数,讨论了这些参数对弹道性能的影响.通过弹道仿真,针对初始质量为800 kg的空射导弹,实现了射程大于500 km,最大法向过载不超过10g,最大动压不超过1.5 MPa的跳跃式机动弹道.仿真结果表明,该文的飞行程序易于实现,只要关键参数在合理范围内,空射高超声速巡航弹就可在再入阶段实现跳跃机动.     

超声速弹丸高空流场数值模拟与稀薄气体效应研究

利用直角坐标网格技术研究高超声速稀薄气体流动的DSMC模拟方法,编制了高空弹丸外流场数值模拟通用计算程序,将本方法的计算结果与有关文献中公布的理论模型数据进行了对比,验证本方法的正确性。模拟了稀薄流下不同海拔高度尖拱型弹头和其他外形弹头的在超声速来流中的流场,并推广至不同外形弹头气动受力情况的计算,研究其稀薄效应。分析比较发现了随着海拔高度的升高,稀薄效应使弹丸的激波层厚度增加,外部流场压缩性减弱,表面的热流密度有所降低。相比于尖拱型弹头,钝头弹丸在驻点处所受的压力较小,尾部较强,符合高超声速飞行器钝头弹体的受力规律。