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。
ATLLAS 高速飞行轻型先进材料的气动和热载荷相互作用 ATLLAS II 轻型先进结构上的气动热力学载荷 II BLOX4 第四激光氧化分析设备 C/C-SiC 碳纤维增强碳化硅复合材料 CMC 陶瓷基复合材料 CTE 热膨胀系数(以 10 -6 °C -1 为单位) CVI 化学气相渗透 DGA 军备总局 DLR 德国空气和空间飞行中心 EDM 电火花加工 EDS 能量色散光谱 ESA-ESTEC 欧洲空间局 - 欧洲空间研究与技术中心 FAST 场辅助烧结技术 HP 热压 PCS 聚碳硅烷(SiC 前体) PIP 前体渗透和热解 PyC 热解碳 RMI 反应熔融渗透 SEM 扫描电子显微镜 SI 浆料渗透 SIP 浆料渗透和热解 SPS 放电等离子烧结 TT 热处理 UHTC 超高温陶瓷 UHTCMC 超高温陶瓷基复合材料 WC 碳化钨 ρ 密度(单位:g/cm 3 ) σ f 弯曲强度(单位:MPa) ε f 弯曲应变(单位:%) d 50 中值粒度(单位:µm) E 杨氏模量(单位:GPa) E f 弯曲模量(单位:GPa) K 1C 断裂韧性(单位:MPa.m 1/2 ) H v 硬度(单位:GPa)
“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?
俄罗斯和中国都声称已经部署了高超音速打击导弹,以对抗美国正在发展的弹道导弹防御能力。俄罗斯表示,其 Avangard 高超音速滑翔飞行器据称具有核能力,射程为 6,000 公里,现已与空射的 Kinzhal 弹道导弹一起投入使用。据信俄罗斯还在开发 Zircon 高超音速巡航导弹、GZUR 制导导弹和苏霍伊 Su-57 飞机的空射武器。中国在 2019 年的阅兵式上展示了其 DF-17 高超音速滑翔飞行器,但目前尚不清楚该导弹是原型还是已经服役。美国声称中国也在测试一种具有洲际射程的高超音速滑翔飞行器,并开发了一种可以装备高超音速武器的弹道导弹。5
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当其在临近空间飞行并获得一定高度和速度时,凭借高升阻比的结构优势,仍可实现大范围的水平和垂直机动。它不仅克服了传统抛物线弹道机动性差的缺点,而且与常规高超声速巡航导弹相比,还具有射程远、机动性强的优势。随着临近空间高超声速滑翔飞行器能够丰富空间作战的内涵和理念、对传统作战模式提出挑战和冲击、具有广阔的军事应用前景等共识,各国都高度重视临近空间高超声速滑翔飞行器的弹道特性研究。参考文献[4]用数值方法研究了初始高度、角度和速度对弹道平衡滑翔状态的影响,并分析了跳跃形成的原因。文献[5]改进了平衡滑翔和跳跃滑翔两种典型弹道的弹道特性研究方法。文献[6]对跳跃式高超声速飞行器的弹道特性及参数优化问题进行了探讨。本文通过建模与仿真的方法,对某高超声速滑翔飞行器滑翔再入弹道特性进行了分析,并从射程、速度、高度、过载等方面探讨了飞行器动能武器系统防御该类飞行器的难点。为临近空间防御能力建设提供了方向。
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中国、俄罗斯和美国在高超音速飞行器技术军事化方面的竞争日趋激烈。其他几个国家也在积极发展这项技术。当今的高超音速武器计划似乎是由技术发展而非特定军事目标推动的。这就形成了一种动态,即一个国家的发展会带动其他国家效仿,即使正在开发的系统的军事应用尚未得到明确理解。所有迹象表明,不同计划之间的这种强化效应将持续下去。围绕这些计划的保密性也助长了人们对威胁的夸大认知,从而引发了军备竞赛。
拉里·M·沃泽尔博士拥有 32 年的杰出军事生涯,于 1999 年以陆军上校身份退役。他毕业于美国陆军战争学院,在佐治亚州哥伦布学院获得学士学位,在夏威夷大学获得硕士和博士学位。他在军事领域的最后一个职位是美国陆军战争学院战略研究所所长。他目前是美国外交政策委员会亚洲安全高级研究员。在海军陆战队服役三年并上过大学后,沃泽尔博士于 1970 年开始职业生涯,担任美国陆军安全局中士,负责评估中国的政治和军事事件,并在越南战争期间收集有关中国在老挝和越南军事活动的通讯情报。在步兵军官候选学校、游骑兵和空降训练之后,他担任了四年的步兵军官。 1977 年,他重返军事情报部门。在印度太平洋战区,他曾在第 27 海军陆战队第 3 营、泰国第 7 无线电研究野外站、韩国第 9 步兵团第 1 营、美国太平洋司令部服役,并曾驻新加坡国防武官处任职,并曾两次担任美国驻华大使馆武官。退役后,沃泽尔博士曾担任亚洲研究中心主任,后担任美国传统基金会副总裁。2001 年 11 月至 2020 年 12 月期间,他担任国会任命的中美经济与安全审查委员会委员。
I.简介 高速风洞通常依靠压力和/或温度测量以及喷嘴流量计算来确定自由流条件。这种做法可能需要对气体的热化学状态进行复杂的处理。当空气或 N 2 从停滞的储层流向自由流马赫数 M ∞ > 6 时,热量完美气体假设开始失效。喷嘴中的快速膨胀可能需要对热力学非平衡过程进行建模,如果气体停滞到高焓,还必须考虑非平衡化学 [1]。此外,对于高储层密度,可能需要使用排除体积状态方程 [2,3]。尽管这些流动的建模框架是可处理的,但与热化学速率过程有关的一些基本原理仍然是一个持续的研究课题 [1]。验证这些运行条件和喷嘴流量计算的一种方法是在自由流中直接测量。基于粒子的测速方法,例如粒子图像测速,可以产生高质量的多组分速度数据 [4]。然而,在大型高速设施中实施基于粒子的技术所面临的工程挑战包括时间、粒子接种密度和均匀性,以及在注入粒子时最大限度地减少流动扰动 [5]。更重要的是,在高速风洞中,典型的克努森数和雷诺数 [6] 下粒子响应降低存在根本限制,这可能会影响精细时间和长度尺度的分辨率。与基于粒子的技术的局限性相比,标记测速技术的实施不受上述大型高速设施中问题的限制。标记测速技术的著名方法和示踪剂包括VENOM [7]、APART[8]、RELIEF[9]、FLEET[10]、STARFLEET[11]、PLEET[12],