本文探讨了阻碍高超音速技术发展的主要挑战,重点是热管理,推进系统和可操作性。超音速技术(定义为超过5马赫的飞行)为军事和商业航空的进步提供了重要的机会。尽管五十多年的发展和不断增长的投资,尤其是五角大楼的2025年预算要求(69亿美元)强调了高超音速技术的广泛采用仍然不完整。在超声速度下产生的极端热量需要先进的材料和冷却系统,以维持结构完整性并保护关键组件。此外,开发合适的推进系统,例如Ramjets和Scramjets,对于实现和维持高超音速速度至关重要,但是这些系统目前在效率和应用方面面临限制。最后,本文讨论了与超声飞行相关的可操作性约束和雷达检测问题,这构成了重大的操作挑战。正在进行的国际竞争,特别是与俄罗斯和中国的竞争,强调了克服这些挑战以推进高超音速技术的战略重要性。调查结果表明,尽管已经取得了重大进展,但进一步的研发对于在军事和商业环境中都充分发挥了高超音速技术的潜力至关重要。
“这段历史上有一些教训,关于我们作为一个国家如何搞砸整个过程的重要教训,而不仅仅是高超生力。所以DARPA有一个程序,我认为它被称为Hypersonic测试工具HTV-1和HTV-2。HTV-1,2007年。htv-2我认为是2009年。关于HTV-1的事情是第一次飞行失败。它飞了起来,但它撞到了轨迹中的某个点。您正在谈论此时的高超音速滑行车辆。因此,它正在直接进行高音。热量和振动导致飞行机构的故障,并在飞行中分解。失败。好吧,那么当您失败时,这个国家在2007年会做什么?国会表格委员会调查我们为什么失败的原因,国防部表格委员会弄清楚为什么我们失败了,我们在我们弄清楚时停了两年。然后,我们弄清楚了一个问题,哦,顺便说一句,工程师在第二天知道。好吧,但是我们花了两年时间来弄清楚这一点,然后我们回去再次测试,然后再次失败。好吗?
将高超音速技术扩展到大批量生产对美国国防部 (DoD) 提出了重大挑战。高超音速系统非常复杂,由最先进的材料组成,并且依赖于错综复杂的供应链。为了保持和扩大美国相对于外国对手的技术优势,必须采用突破性的制造解决方案来缓解这些问题。金属增材制造 (AM),特别是激光粉末床熔合 (LPBF),提供了一种变革性方法来应对这些挑战,它可最大限度地降低成本和交货时间、降低复杂性、利用先进材料并简化供应链。
1978 年《监察长法》(5 U.S.C.)§§ 401-424(经修订)授权我们及时接触我们认为必要的人员和材料,以进行监督。您可以从国防部指令 5106.01“国防部监察长(IG DoD)”(2012 年 4 月 20 日,经修订)和国防部指令 7050.03“国防部监察长办公室访问记录和信息”(2013 年 3 月 22 日,经修订)中获取有关国防部监察长办公室的信息。我们的网站是 www.dodig.mil。
传输层 SDA 表示,PWSA 的传输层旨在将跟踪层连接到地面的拦截器和其他武器系统,将“增强包括导弹防御在内的多个任务领域”。据国防部称,SDA 已经授予传输层第 1 部分和第 2 部分的原型协议。传输层最终将由大约 300-500 颗卫星组成。SDA 申请在 2025 财年为“数据传输层、传感器功能以及备用位置、导航和计时功能”拨款 14 亿美元。拦截器 MDA 探索了消灭敌方高超音速武器的方案,包括拦截导弹、超高速射弹、定向能武器和电子攻击系统。2020 年 1 月,MDA 发布了一份高超音速防御区域滑翔相武器系统拦截器的原型提案请求草案。该计划旨在“降低拦截器关键技术和集成风险”。 2021 年 4 月,MDA 转向滑翔段拦截器 (GPI),该拦截器将与宙斯盾武器系统集成。尽管 GPI 名义上将在 2034 财年提供高超音速导弹防御能力,但 2024 财年国防授权法案 (PL 118-31) 第 1666 节要求国防部在 2029 年 12 月 31 日之前实现该项目的初始作战能力,并在 2032 年 12 月 31 日之前实现全面作战能力。洛克希德马丁公司、诺斯罗普格鲁曼公司和雷神导弹与防御公司已获得 GPI “加速概念设计”阶段的合同。2024 年 5 月,国防部与日本签署了合作开发 GPI 的正式协议。
第 26 届 AIAA 国际太空飞机和高超音速系统和技术会议将于 2025 年与 AIAA 科学技术 (SciTech) 论坛和博览会同期举行,将为来自世界各地的与会者提供一个讨论和交流信息的论坛,讨论与太空飞机和高超音速大气飞行器相关的前沿研究和开发活动以及这些能力的基础技术。会议将介绍来自北美、南美、澳大利亚、欧洲和亚洲的国家计划,并讨论多种国际合作机会。技术论文主题包括计划中和正在进行的航天飞机和高超音速飞行器计划、先进运载火箭和高超音速大气飞行器概念、商业太空旅游概念、地面和飞行测试技术、结果和经验教训、再入飞行器系统和技术、航天飞机和高超音速飞行器的空气动力学和气动热力学、制导和控制系统、火箭、冲压发动机、超音速冲压发动机和其他先进推进系统,包括组件技术(例如进气口、燃烧系统、燃油喷射概念、点火和火焰稳定概念、喷嘴)、高温材料、热结构和热保护系统、健康监测和管理技术等。将围绕全球关注的相关主题组织特别小组会议。
2020 年,北约科学技术组织应用飞行器技术 (AVT) 专家组 008 (ST008) 将高超音速飞行器定义为“在非弹道弹道的大部分时间里在大气层内飞行,速度至少达到音速的五倍”。5 在这里,高超音速飞行器被细分为众所周知的高超音速滑翔飞行器 (HGV) 和高超音速巡航导弹 (HCM)。此外,第三组混合威胁也称为航空弹道导弹,被定义为介于弹道导弹和 HGV 之间的武器,兼具两者的特征。无论是从物理角度还是能力角度描述高超音速威胁,从军事角度来看,一般只有三个方面很重要:• 效应器的生存能力如何?• 效果能多快产生?• 可以产生哪种效果?
Gerstner 女士拥有海军材料工作经验,曾为海军航空系统司令部 (NAVAIR) 和海军海上系统司令部 (NAVSEA) 从事研究、开发、测试和评估 (RDT&E)、在役工程和解决问题等工作。2007 年至 2011 年,Gerstner 女士在 NAVAIR China Lake 材料工程部担任材料工程师。随后,从 2011 年到 2019 年,她在 NSWC Carderock 分部非金属材料分部担任陶瓷组材料工程师,同时担任代理分部负责人。2019 年,她成为 NSWC Carderock 分部新成立的先进系统和传感器材料分部的分部负责人,该分部于 2022 年更名为高超音速和先进系统材料分部。她是公认的高级材料工程主题专家,研究以下海军武器系统的超高温材料:导弹防御局 (MDA) AEGIS-BMD SM3 Blk IB、SM3 Blk. IIA 以及各种防御性和进攻性高超音速飞行器。她的专业知识和经验包括陶瓷、陶瓷基复合材料、用于高速飞行器热保护系统的难熔金属和合金、导弹推进材料、前缘和飞行器鼻尖。
