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Zucrow Labs年度报告
为了使车辆使用空气呼吸引擎进行高超音速，航空工程师转向Scramjets，空气和燃料以超音速速度在燃烧器上行驶。改善这些发动机的主要挑战是，在空气和燃料退出发动机之前，有很小的时间来完成燃烧。这就是为什么Zucrow Labs可用的高级工具对于进一步开发如此重要的原因。Carson Slabaugh是激光燃烧诊断领域的领导者，帮助开发了Purdue的激光资源和高速检测设备的投资组合。基于石英的窗户更换了一部分燃烧器外壳，使研究人员可以直接观察到发动机内发生的燃烧。
摘要截止日期：2025 年 1 月 31 日
该领域涵盖所有战术推进系统，包括适用于空对空、空对地、地面发射和水下任务的系统。典型系统包括战术导弹助推器或维持器、动能导弹、自由飞行火箭、反辐射、反舰、反装甲、反人员/物资导弹、冲压发动机、超燃冲压发动机和联合循环推进器。评估先进推进概念和演示的系统研究，其中包含一种或多种适用于战术推进的组件技术，这些研究很有意义。组件技术的示例包括推进剂和燃料、燃料管理系统、壳体和燃烧室、进气口、喷嘴、推力矢量控制系统、推力管理系统和先进材料应用。生命周期成本和非军事化也是感兴趣的主题。
先进火箭研究与试验活动...
摘要 本文全面概述和总结了在 M11 测试设施和位于 Lampoldshausen 的 DLR 物理化学实验室进行的研究和测试活动。研究重点是先进的火箭推进剂和用于空间技术的新材料。此外，还将展示和讨论有关超音速流动和超音速冲压发动机冷却的活动。还介绍了机器学习方法在火箭发动机控制中的应用。先进火箭推进剂方面的活动包括对 ADN（二硝酰胺铵）基推进剂、过氧化氢、基于一氧化二氮 (HyNOx) 的单推进剂和双推进剂、绿色自燃双推进剂以及凝胶和硝基甲烷基推进剂的研究。对于每种推进剂或推进剂组合，总结了 DLR 内部项目的主要研究和测试结果。此外，还介绍了欧盟和欧空局关于先进推进剂和在 DLR Lampoldshausen 进行的研究的项目的部分结果。
带有空气动力学的高级流体力学
流体特性和流量特性 - 静态和动态压力；流体流的类型 - 层流，过渡和湍流，粘性和无粘性；质量连续性，能量方程，动量（Euler和Navier-Stokes）方程及其应用；剪切边界流 - 边界层，管流；自由剪切流 - 喷气机，唤醒，混合层；外部和内部不可压缩和可压缩流；空气动力 - 升力，阻力 - 压力，皮肤摩擦，诱发拖动；空气动力学轴系统和力矩；连接和分离的流量，压力系数，攻击角度；地面汽车空气动力学：地面效应，人体通道，扩散剂，扰流板，其他典型的空气动力学案例，来自现实生活中的案例研究；推进系统 - 螺旋桨，涡轮喷气机，涡轮扇，公羊和板球杆；可再生能源的机器 - 风力涡轮机，波浪机和潮汐力；计算流体动力学（CFD）应用于内部和外部流，均用于不可压缩和可压缩流。
开发高超音速航班的挑战
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。
武器化和过度炒作：高超音速技术
高超音速武器主要有两种类型：高超音速巡航导弹 (HCM) 和高超音速滑翔飞行器 (HGV)。北约科学技术组织等一些机构还将高超音速“后隐形”攻击和侦察机列入其中，预计到 2030 年代问世。HCM 是现有巡航导弹的加速版，飞行高度为 20-30 千米。它们由称为超音速燃烧冲压发动机的吸气式喷气发动机推进。这些“超燃冲压发动机”在燃烧阶段之前将进入的空气压缩在一个短漏斗中，使发动机在高速下极其高效地运转。由于超燃冲压导弹直接从大气中获取必要的氧气，因此体积更小、机动性更强。相比之下，HGV 则是无推进式，依靠火箭助推滑翔技术升入高层大气。在 40-100 公里的高度释放后，它们以高超音速飞行，无需关闭动力即可打击目标。它们能够机动并在不同高度释放，这使得它们的轨迹难以预测和计算。
FA8650-22-S-5507 国防生产法 (DPA) 第三章...
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，