STORT 是 DLR 的一个项目,专注于在相对较长的时间内测试高超音速飞行(马赫数高于 8)的关键技术。该项目的总体目标是支持降低未来太空运输系统的成本,同时保持其高度可靠性。为此,未来发射系统所有阶段的可重复使用性是先决条件。对于第一级,8-10 马赫数似乎是最佳分级速度,这意味着需要开发和验证以这些速度返回第一级飞行的技术。因此,STORT 旨在实现代表可重复使用第一级在 8 马赫时进行这种高能再入飞行的运行条件,以支持优化和验证未来太空运输系统开发技术和模拟工具。因此,本文描述了火箭前体组件的设计、制造和集成,直至发射。此外,还概述了从热保护系统传感器收集的飞行数据。前机身热保护系统需要使用陶瓷基复合材料来保护机身免受飞行过程中的高热负荷。在本例中,热保护系统由 DLR 内部制造的 C/C-SiC 复合结构组成。主要元件是一个锥形机头元件和四个通过碳纤维纤维缠绕制造的薄壁壳体段。通过现场连接工艺,由 CMC 材料制成的整体固定支架永久固定在壳体上。连接热保护系统结构的底层前机身主结构由铝制成。
当物体穿过大气的速度大于当地音速时,该物体就是超音速物体。马赫数定义为物体速度除以当地音速。对于马赫数大于 1(超音速流),由于空气的压缩性,在流场中和物体表面附近会产生冲击波。传统上,所谓高超音速速度范围的马赫数下限约为 5 马赫(1.7 公里/秒)。“低高超音速”值的范围在 5 马赫到 10 马赫左右,而“高高超音速”值的范围在 10 马赫到 30 马赫或以上。例如,30 马赫(10 公里/秒)接近航天飞机的再入速度。很少有物体能够以高超音速飞行。我们看到以这种速度移动的最常见物体是进入地球大气层的流星。当流星坠落到地球表面时,它们的速度可能达到每秒 30 英里(48 公里/秒),1 而当它们进入大气层上层时,它们对应的马赫数将超过 150。流星在路径上立即压缩空气时,会先出现弓形冲击波。冲击波的温度和压力急剧增加,直到空气中的气体电离并分解,从而导致可见光和无线电波的发射。这些条件还会导致流星表面快速升温,导致它们在进入大气层时破裂和解体。光学和基于雷达的监视系统现在用于扫描外太空,以探测小行星和其他可能与地球相撞的轨道物体。
本信息征询书旨在收集高超音速武器系统吸气式发动机供应商基地的国内生产能力和产能信息。吸气式发动机可使武器射程更远,并将更多有效载荷投向目标。这些发动机系统包括冲压发动机、超燃冲压发动机、联合循环发动机、空气增强火箭和旋转爆震发动机。在发射这些系统之一的过程中,火箭助推器或常规发动机将飞行器加速到至少超音速,然后切换到高超音速推进能力,以高马赫数和高 g 载荷飞向目标。这种飞行状态会在系统中产生巨大的热、机械和声学应力。武器在其大部分任务过程中都会经历这些应力,而传统战略导弹只会在其弹道的最后阶段才会经历这种环境。吸气式发动机及其子系统、部件、子组件和组成材料都是专门为高超音速飞行这一独特恶劣环境设计和生产的,扩大其生产对于美国国防部高超音速导弹打击战略的成功至关重要,该战略被视为国防必不可少的一部分。助推巡航高超音速导弹在整个任务期间必须承受至少 2,000 华氏度的停滞温度,所有冷却源都必须来自燃料或辅助冷却剂,这些冷却剂在弹道过程中会被热浸透。此外,由于这些系统的速度比传统系统快 5 到 8 倍,因此发动机必须经过特殊设计,以便在高超音速下吸入空气并燃烧燃料,同时保持一致的性能;发动机的所有部件必须可靠地适应这种环境并以高精度运行,才能执行任务。这项艰巨的任务需要专门的设备、材料、工具和设计,以构建新颖的进气口和燃烧室几何形状、先进的燃油喷射系统、高性能燃料、有效的热管理系统以及耐用的发动机结构,如喷嘴喉口、出口锥和其他支撑部件。这些发动机的部件通常采用先进的增材制造、工具、热障涂层、射线检查和电子束焊接技术制造,以实现必要的性能。到目前为止,国防部已经支持了这一领域的概念验证和原型设计工作,但需要扩大工业基础能力以满足预期的未来需求。此外,目前的发动机设计是保密的,漫长的供应链(例如,