大话高超声速滑翔式飞行器上2016

发布时间:2016-11-26 20:24:34   点击数:

本人单身

高超声速滑翔式飞行器年,德国火箭专家冯?布劳恩研制成功6倍声速飞行的V2火箭,第一次将人类飞行的速度推进到高超声速领域。年,我国科学家钱学森在他的论文中首先使用了高超声速(Hypersonic)这一名词,开创了高超声速飞行器这一研究领域。在此后的数十年中,人类在航空航天领域内朝着这一目标不懈的进行着探索和实践。根据高超声速的一般性定义,高超声速飞行器是指飞行速度在五倍声速以上的飞行器。本文主要为大家介绍无动力的高超声速滑翔类飞行器。助推-滑翔飞行器(Boost-GlideVehicle,BGV):

滑翔式飞行器由于自身没有动力,初始速度由助推器(一般是火箭发动机)提供,因此又称助推-滑翔飞行器。最早体现这一设想的是EugenSaenger的“银鸟”亚轨道轰炸机()和钱学森的高超声速火箭飞机()(见图1和图2)。

图1“银鸟”亚轨道轰炸机与钱学森弹道

图2弹道导弹、助推滑翔导弹、巡航导弹弹道对比(示意图)

助推器要提供高超声速的初始速度并不难,BGV的主要难点是如何实现远距离滑翔。BGV在大层中滑翔的高度一般为20~km,这段大气称作临近空间,因此BGV也属于一种临近空间飞行器。临近空间是以往的飞行器很少用到的一段空域,它对于航空器来说太高了,对于航天器来说却又太低了。因此临近空间飞行器可以说是航空与航天技术的结合。

根据公开出版的《临近空间高超声速飞行器发展研究》(中国宇航出版社),临近空间高超声速飞行器的可根据功能分为三类平台:

(1)快速打击时间敏感性目标的临近空间高超声速飞行器(X-51A、AHW等);

(2)全球快速到达的临近空间高超声速飞行器(HTV-2);

(3)以快速进出空间为背景的临近空间高超声速飞行器—空天飞行器(NASP、X-33等)。

技术难度相对较低的第一类飞行器(包括BGV),是目前各国重点研究的对象,有望在近期实现工程化应用;而后两类飞行器还处于探索中。

BGV常见气动外形

飞行器在大气层中飞行时,所受到的阻力和升力与迎面气流动压力之比分别称作阻力系数Cd和升力系数Cl,升力系数和阻力系数之比称作升阻比(L/D=Cl/Cd),升阻比决定了滑翔式飞行器的减速度。要想滑翔的尽量远,就要设法让升阻比尽量大。决定升阻比的最重要因素之一是飞行器的气动外形。

对于常规的旋成体构型,即使采用双锥体、翼锥组合体,要实现2以上的升阻比都是不容易的。因此人们探索了各种各样的气动构型。从现有的气动布局类型看,高超声速飞行器构型大体可分为以下几类:

(1)乘波体构型?

乘波体的设计与常规的由外形决定流场再去求解的方法相反,而是先有流场,然后再推导出外形,其流场是用已知的非粘性流方程的精确解来决定的。根据乘波体的生成方法及源流场的不同,可将乘波体分成不同的种类。现在常见的主要为密切锥及吻切锥乘波体。图3为现在美国在研的HTV-2飞行器(属于乘波体构型)。乘波体外形的最大优点是拥有先进所有气动构型中最高的升阻比,且在偏离设计条件下,仍能保持有利的气动性能。缺点则是空间利用率较低,且边缘防热问题难以解决。但随着时间的推移及科技的进步,其将成为最有优势的高超声速飞行器气动布局。

?

图3美国空军和DARPA联合研制的HTV系列飞行器

(2)建立在乘波构型概念上的二维特征构型

这类飞行器保留了乘波构型的部分优点,其外形和乘波体一样具有尖锐的前缘,因此具有小波阻的特点,通过牺牲一部分性能,获得了更好的飞行控制能力,称之为类乘波体飞行器。如美国的X-43A(图4)

图4美国的X-43A类乘波飞行器

(3)翼身组合体构型(见图5)

该气动布局拥有传统意义上的机身,具有较高的内部空间使用效率,气动设计基于传统设计思想的基础和经验,而且气动热防护、气动操纵等方面的技术相对成熟,国外的再入型高超声速飞行器多采用这类气动布局。

图5翼身融合体X-48B

(4)升力体构型

升力体没有常规飞行器的主要升力部件—机翼,而是用三维设计的翼身融合体来产生升力。通俗的说就是把机身当机翼用,而翼身组合体则是机身与机翼平滑过渡。这种设计可消除机身等部件所产生的附加阻力和机翼与机身间的干扰,从而有可能在较低的速度下获得较高的升阻比,达到提高全机性能的目的。升力体外形布局具有最理想的内部空间使用效率,结构设计相对容易。在此领域美国深耕多年,图6为美国-年研究过的各种升力体构型高超声速飞行器。

图6各种升力体构型高超声速飞行器

(5)常规回转体布局

老式的回转体布局凭借其不差的性能及老道的经验仍旧活跃在世界的舞台上。美国陆军的高超声速滑翔飞行器项目称作AHW(AdvancedHypersonicWeapon),其高超声速滑翔体则称为HGB,是一种带十字翼面(末端有舵面)的双锥体(见图7)。

图7美国AHW项目中的HGB飞行器









































北京哪个医院治疗白癜风
治白癜风的医院哪个好


欢迎转载,转载请注明原文网址:http://www.xc99love.com/hxcs/2455.html
------分隔线----------------------------