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?
摘要。氢驱动的高超音速飞机的设计旨在以大约30-40 km的速度在中间平流层中行驶。这些飞机可能会对与气候相关的物种(如平流层水蒸气,臭氧和甲烷)产生相当大的影响,从而有助于气候变暖。高超音速空调对大气成分的影响,反过来,对辐射频道的影响取决于巡航高度。然而,与发射高度的变化相反,目前尚不清楚发射纬度变化的差异。使用大气化学通用循环模型,我们表明,发射纬度的变化对扰动和平流层调整后的辐射强迫的影响要大于发射高度的变化。我们的结果包括水蒸气和氮排放的个体影响,以及未燃烧的氢,对中大气中的水蒸气,臭氧和甲烷以及所得的辐射强迫。水蒸气的寿命延续了已知的trop骨增长,并且在平流层中部近6年。我们的结果表明,由高超音速飞机排放引起的大气组成变化如何受到酿酒师-Dobson循环等大规模过程的控制,并且取决于发射的纬度,局部现象(如极地平流层云)。分析包括对臭氧和水蒸气的模型评估,并具有卫星数据的数据,并采用了一种新的方法,将模拟年减少三分之一。未来的超声研究的前景是对季节性敏感性和模拟的分析,并从燃烧液化的天然气而不是液体氢中排放出来。
中国航空研究院制作 如需更多副本,请直接咨询中国航空研究院院长,空军大学,55 Lemay Plaza,蒙哥马利,AL 36112 所有照片均根据知识共享署名-相同方式共享 4.0 国际许可证或版权法第 107 条的合理使用原则获得非营利性教育和非商业用途许可。 其他所有图形均由中国航空研究院制作 封面艺术由 BluePath Labs 制作 电子邮件:Director@CASI-Research.ORG 网址:http://www.airuniversity.af.mil/CASI https://twitter.com/CASI_Research @CASI_Research https://www.facebook.com/CASI.Research.Org https://www.linkedin.com/company/11049011 免责声明 本学术研究论文中表达的观点为作者的观点,并不一定反映美国政府或国防部的官方政策或立场。根据空军指令 51-303《知识产权、专利、专利相关事项、商标和版权》的规定,本作品属于美国政府所有。有限的印刷和电子发行权 复制和印刷受 1976 年《版权法》和美国适用条约的约束。本文及其所含商标受法律保护。 本出版物仅供非商业用途使用。未经授权,禁止在线发布本出版物。允许将本文档复制用于个人、学术或政府用途,前提是文档未经修改且完整,但复制时必须注明作者和中国航空航天研究所 (CASI)。复制或以其他形式重复使用其任何研究文件用于商业用途,必须获得中国航空航天研究所的许可。有关重印和链接权限的信息,请联系中国航空航天研究所。 允许公开发布,无限分发。
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。
表 4:开发和部署原型高超音速武器系统面临的技术挑战及相关缓解措施 17 表 5:开发和部署高超音速武器的进度挑战及国防部相关说明 19 表 6:开发和部署高超音速武器的成本估算挑战及相关缓解措施 21 表 7:开发和制造高超音速武器及相关缓解措施面临的人力资本和工业基础挑战 23 表 8:开发和部署高超音速武器及相关缓解措施面临的飞行和地面测试挑战 25 表 9:参与高超音速武器相关技术开发的美国政府机构 30 表 10:国防部高超音速发展主要协调机制 32 表 11:美国高超音速武器发展情况总结武器原型 46
AOA,攻角;AVUM,姿态与游标上模块;BC,弹道系数,定义为质量/(阻力系数*参考面),kg/m 2 ;CAD,计算机辅助设计;CGG,冷气发生器;COG,重心;D&L,下降和着陆;ESA,欧洲航天局;F-TPS,柔性热防护系统;FEM,有限元模型;FS,前护盾;GNC,制导导航与控制;H2020,“地平线 2020”是实施创新联盟的金融工具,该联盟是欧洲 2020 的旗舰计划,旨在确保欧洲的全球竞争力;HIAD,高超音速充气式气动减速器;IAD,充气式气动减速器;IOD,在轨演示器;IXV,中型实验飞行器(再入演示器);MAR,空中回收;MOLA,火星轨道器激光高度计; NASA,美国国家航空航天局;SRP,超音速反向推进;SSO,太阳同步轨道;TPS,热防护系统;TRL,技术就绪水平;ULA,联合发射联盟;VEGA,欧洲先进一代火箭矢量简介
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。
导弹及其技术控制制度 (MTCR) 是各国寻求防止导弹和无人驾驶飞行器 (UAV) 扩散的主要多边出口控制制度。近年来,高超音速导弹在 MTCR 和军备控制讨论中受到越来越多的关注。高超音速导弹通常结合了以 5 马赫(即五倍音速)及以上速度进行长时间飞行的能力,以及能够以可变飞行剖面的方式进行机动的能力。高超音速导弹系统主要有两种类型:高超音速助推滑翔系统和高超音速巡航导弹 (HCM)。高超音速助推滑翔系统通常由弹道火箭助推器和高超音速滑翔飞行器 (HGV) 组成。HCM 是通常使用吸气式超音速冲压发动机的巡航导弹。尽管这两种类型涵盖了目前正在开发的大多数高超音速导弹系统,但可能存在一系列结合不同推进系统、弹道和滑翔能力的高超音速导弹设计。高超音速导弹既被设想作为能够确保二次打击能力的核武器运载系统,又被设想作为常规精确打击或快速反应武器。
, Smart Manufacturing, i4.0, Industrial Engineering, Computer Aided Design, Turbulence modelling, Combustion modelling, Large Eddy Simulation, Direct Numerical Simulation, Turbulence-chemistry interaction, Tribology, Laminar to turbulent transition in Hypersonic, scramjet propulsion with hydrogen and hydrogen fuel, regenerative cooling in high speed flow, Computational turbomachinery, CFD code development in high speed reacting and不反应流。
摘要 高超声速飞行器具有高速飞行的能力,为进入太空提供了一种更可靠、更经济的方式。控制器设计作为高超声速飞行的关键技术,由于飞行包线大、运行条件范围广,弹性机体、推进系统和结构动力学之间相互作用强,面临着许多挑战。本文简要介绍了几种常见的高超声速飞行动力学研究,如翼锥模型、真实模型、曲线拟合模型、控制导向模型和再入运动。针对配平态线性化、输入输出线性化、特性建模和反步法等不同方案,对高超声速飞行控制的最新研究进行了评述,并进行了比较。为了展示高超音速飞行控制面临的挑战,我们讨论了高超音速飞行的一些具体特点,并讨论了未来潜在的研究,包括执行器动力学、气动/反作用喷气控制、灵活效应、非最小相位问题和动力学相互作用。