早在 1946 年,道格拉斯飞机公司的 R. Serber 就发表了一些关于裂变能应用于火箭推进的基本考虑。Serher 得出结论,最合理的方法是使用传统的堆加热和低分子量推进剂,并指出化学火箭的改进将“完全取决于如何很好地解决传热和高温(材料问题)的困难。”1 他是多么正确!还有许多其他研究涉及使用核能推进火箭、冲压发动机和其他飞机,包括著名的核动力推进飞机 (NRPA) 活动。-' 化学动力 Atlas 导弹的比较
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。
美国宇航局刘易斯研究中心的主要职责是研究和开发飞机和航天器的推进和动力系统。该职责比美国宇航局成立早很多年,实际上可以追溯到 1941 年,当时兰利实验室的一个小组搬到克利夫兰,建立了国家航空咨询委员会的航空发动机研究实验室,这是美国宇航局的前身。有了这样的历史背景,我们从应用的角度看待我们的大部分研究,以应用于新的或改进的推进和动力概念和系统,也就不足为奇了。正是这种观点导致了我们在本次会议上讨论的大部分研究和技术。这项研究针对的一些推进和动力概念距离应用还很遥远,有些可能被证明是不可行的。但是,除非对这些概念进行一些研究,否则我们无法发现这些概念的真正问题和局限性。确定推进概念的可行性确实是刘易斯的主要职责。在 20 世纪 40 年代和 50 年代初期,该中心的大部分活动涉及航空发动机,主要是涡轮喷气发动机及其相关部件。研究了它们在所有速度范围内的任务。这些系统、部件和任务研究的结果定期以会议的形式提交给航空工业、相关大学和军队。在过去的十年中,此类会议断断续续地持续着。这次会议是新系列会议之一,将以浓缩和总结的形式介绍我们在刘易斯活动几个领域的观点和研究成果。在 NACA 时期,刘易斯正在研究其他推进概念(除涡轮喷气发动机外),例如冲压喷气发动机、高能化学火箭和核动力航空发动机,以及任务和应用研究。一些关于核能用于涡轮喷气发动机、冲压喷气发动机和火箭的评估研究可以追溯到 1946 年。随着 1947 年中期对导弹的重视程度不断提高,刘易斯中心开始研究其他推进概念(除涡轮喷气发动机外),例如冲压喷气发动机、高能化学火箭和核动力航空发动机,以及任务和应用研究。一些关于核能用于涡轮喷气发动机、冲压喷气发动机和火箭的评估研究可以追溯到 1946 年。
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。
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,
