高超声速飞行器技术研究进展

 高超声速技术作为新世纪航空航天的标志性技术,已成为国内外军事、航天领域关注的重点技术。对高超声速飞行器进行了分类,对国外主要军事大国高超声速飞行器的发展路线、总体方案、性能参数等进行了梳理,围绕对高超声速飞行器发展产生重要影响的气动设计技术、高超声速推进技术、高超声速结构热防护技术、高超声速制导控制技术,剖析了技术发展特点和技术发展方向。基于国外高超声速飞行器的型号发展和投入方向,认为高超声速滑翔飞行器将成为高超声速领域优先发展领域。     

高超声速飞行器建模研究

该文基于NASPWinged-cone高超声速飞行器模型,研究了高超声速飞行器六自由度模型建立方法,并基于面元法计算的气动力对其纵向模态特性进行了初步研究,了解了高超声速飞行器纵向长短周期特性。该建模方法为初步分析、计算、模拟和表征高超声速飞行器运动规律的研究提供了方法。     

高超声速飞行器建模与自主控制技术研究进展

 高超声速飞行器是国内外研究的热点问题。综述了高超声速飞行器建模与自主控制问题。阐明了高超声速飞行器的特点及控制难点,列举了典型的高超声速飞行器模型,从机理推导方法、计算流体力学（CFD）实验方法、模型简化技术和模型验证技术方面介绍了高超声速飞行器建模的研究进展,从传统滑模控制、高阶滑模控制、反步控制、自适应控制、轨迹线性化控制方面阐述了高超声速飞行器自主控制的研究进展,探讨了高超声速飞行器仿真平台开发的研究趋势。     

高超声速机体/推进一体化试验设备概述

 回顾了高超声速推进地面设备及任务的发展历程，明确了设备分类，简述了直连式超声速燃烧试验台、燃烧加热高超声速高温风洞、电弧加热超声速燃烧试验台、高超声速高焓激波试验台、脉冲燃烧风洞等试验设备的原理、主要结构和基本参数。通过对不同设备特点的分析，指出脉冲燃烧风洞是开展高超声速机体/推进一体化试验的理想设备。     

2013年国外高超声速技术发展回顾

2013年,国外高超声速技术保持快速发展态势。美国成功地进行了X-51A的第4次飞行试验,实现超燃冲压发动机技术的重大突破;洛马公司提出新型高超声速飞机SR-72的研制计划,国防高级研究项目局（DARPA）发布“试验性空天飞机”（XS-1）招标公告,继续拓展高超声速飞行器的未来应用。     

基于SDRE方法高超声速飞行器控制系统设计

高超声速飞行器拥有复杂且易变的气动特性,为确保高超声速飞行器在复杂的飞行条件下,拥有稳定的飞行特性、良好的控制性能。针对高超声速飞行器非线性模型,采用状态相关的Riccati方程(State-Dependent Riccati Equation,SDRE)方法设计高超声速飞行器控制系统,利用改进的Newton法对控制器进行求解,同时在高超声速条件下进行仿真,验证了SDRE方法在高超声速飞行器控制系统中的可实现性及优越性。     

高超声速巡航导弹攻防对抗仿真研究

在当前复杂作战环境下,对导弹武器系统进行攻防对抗研究是很有必要的。针对攻防对抗这一复杂的动态过程,本文建立了高超声速巡航导弹攻防对抗仿真模型,并在此模型中,分别给出了结果评判模型、作战环境模型和对抗仿真模型。并根据所建立的仿真模型,计算出高超声速巡航导弹的突防概率。仿真算例结果表明,减小高超声速巡航导弹的雷达反射截面积RCS和增大高超声速巡航导弹的巡航速度是提高其突防效能的重要手段。     

高超声速飞行器上升段轨迹设计

由于高超声速飞行器自身的飞行特点,其轨迹设计一直存在很多困难.高超声速飞行器受到各种气动、结构、过载的约束,在飞行器的上升段这些约束对轨迹的影响更为明显.因此,设计高超声速飞行器上升段轨迹需重点考虑这些约束问题.基于这样的思想,通过建立飞行器的动力学模型及最优控制模型,并进行了合理的模型转换,通过仿真计算得出了高超声速飞行器上升段的轨迹.结果表明,设计方法合理可行,可为以后类似的工作提供参考和帮助.     

高超声速 空天利器

<正>一段时期以来,关于高超声速飞行器的新闻频频占据媒体的醒目位置。听起来很炫的这个东西,到底是什么呢?所谓"高超声速飞行器",是指飞行速度超过5倍声速的飞机、导弹、炮弹之类的有翼或无翼飞行器。那么,这类飞行器有什么特殊,以至于要专门为它们取这样一个名字呢?要弄清楚这个问题,我们可能还得回过头去,从人类的飞行进化史中找寻答案。     

高超声速飞行器，未来战场“明星”

正高超声速飞行器是大国竞相发展的新型武器装备,最近俄罗斯承认正在研发"Kh-95"新型远程高超音速导弹,美国空军"AGM-183A"高超声速空射快速反应武器原型进行夏季测试(再次失利),法国也即将对其全尺寸高超声速巡航导弹样机进行试飞。     

高超声速与空天飞行器技术前景研究

更高的速度和更高的高度是人类永远的追求,"空天一体"战略的提出将使传统的空天之间的界限不复存在,更使先进的高超声速与空天飞行器成为必需。目前,高超声速飞行器已成为各航空航天大国努力研究的对象,更被认为是"继作战飞机和核武器后又一个改变战争游戏规则的革命性产物"。本文对高超声速飞行技术多年来的发展探索及未来发展进行了介绍和分析。     

形形色色的高超声速武器（四）：高超声速空间进入武器

正以空天飞机为代表的高超声速空间进入武器是一种自由地往返天地之间的运输工具。以空天飞机为代表的高超声速空间进入武器是一种自由地往返天地之间的运输工具。它可以像普通飞机一样水平起飞,也可借助火箭动力发射入轨。这种武器既能在大气层内(包括临近空间)以20倍以上的高超声速飞行,又能直接加速进入地球轨道,成为航天飞行器,返回大气层后,像飞机一样     

高超声速飞行器综合热效应问题

综合热效应会导致高超声速飞行器多物理场间的时-空强耦合效应更加显著,是未来长航时高超声速飞行器研制中将面临的一个重要问题.本文阐述了综合热效应问题的内涵,结合飞行器多系统耦合现象的物理链路,详细阐述了综合热效应问题的物理本质和预测方法,讨论分析了气动热、气动/结构/轨道耦合等影响综合热效应的关键问题,介绍了耦合实验研究方面的新进展,并对考虑新型复合防热材料跨尺度效应、基于多因素耦合方法的多系统优化设计、舱内热效应对防热系统的影响等综合热效应的外延与拓展问题进行了讨论.     

高超声速目标类型的灰色关联识别模型

为了解决高超声速目标类型识别问题这一反导作战的重要环节,在分析高超声速目标速度、高度和航迹特性的基础上,利用灰色关联理论,选取合适的特征指标,建立了高超声速目标类型识别模型,并对所建立的模型进行了实例验证,证实了模型的有效性,为高超声速目标类型识别提供一条有效的途径。     

高超声速飞行器变比热驻点热流计算

 为快速准确预测高超声速飞行器驻点热流密度,基于P-R 状态方程,计算空气真实气体状态下比热比、定压比热容,得到温度拟合公式。应用变比热计算了高超声速飞行器激波后温度,应用空气真实气体状态下定压比热容计算了典型的高超声速钝头体驻点热流密度值。计算结果与实验值基本吻合,表明计算方法可行,有足够的精度,可为高超声速飞行器初步设计热环境计算和防热材料的合理选择提供可靠的参考数据。     

基于粒子群的高超声速飞行器模糊控制方法

由于采用机体一体化设计,吸气式高超声速飞行器的气动特性难以准确获知,建立的数学模型是极为不准确的。针对这一特点,研究了一种基于粒子群的高超声速飞行器模糊控制方法,利用粒子群算法对模糊控制器参数寻优,使该控制方法具有强鲁棒性,高超声速飞行器在气动模型不确定情况下,依然能够保持很高的控制精度。仿真用高超声速飞行器的纵向模型对该控制器进行了验证,证明该控制方法能够有效地克服气动参数的不确定性,准确地跟踪飞行器的高度和速度指令。     

临近空间高超声速飞行器轨迹跟踪控制研究

临近空间高超声速飞行器在大空域飞行过程中,呈现复杂的不稳定运动模态,对控制器设计提出了较高的要求。以一种通用临近空间高超声速飞行器纵向运动模型为研究对象,在分析运动模态随飞行空域变化的基础上,提出了一种基于轨迹线性化与反演控制相的轨迹跟踪控制方法。该方法以参考轨迹为基准,采用Jacobian线性化方法动态建立系统平衡状态,采用反演控制方法对跟踪误差进行修正,以实现对参考轨迹的精确跟踪,并通过 Lya-punov方法分析了系统的稳定性。仿真结果表明,论文所设计的控制器在高超声速飞行器大范围飞行过程中具有良好的跟踪性能。     

高超声速飞行器的鲁棒变增益跟踪控制器设计

针对含有时变不确定参数的高超声速飞行器模型,提出了一种新颖的鲁棒变增益跟踪控制方法.该方法可以解决传统固定增益鲁棒控制器难以处理时变大摄动的难题,进而提高高超声速飞行器的鲁棒性和抗干扰能力.跟踪控制器设计条件在鲁棒优化技术框架中给出,同时控制器增益按照所设计的切换律而变化.所提出的设计方法在保证高超声速飞行器鲁棒稳定性的同时,也实现了飞行器对指令信号的跟踪.最后,针对高超声速飞行器的仿真结果进一步验证了方法的有效性.     

2015-03 国内期刊亮点

专刊推介高超声速流动研究工作高超声速飞行器是国际上研究的热点,也是我国着力发展的重要武器装备之一。高超声速流动问题,作为高超声速飞行器研制中的关键技术问题,受到国内外高度重视。2008年,美国国防部组织实施的国家高超声速基础研究计划列出的6大基础科学问题,有4项属于高超声速流动问题范畴。我国为推动高超声速飞行器的发展,     

高超声速飞行器MDO设计综合评估研究

为了能够从高超声速飞行器多学科设计优化(MDO)中选择出最优的设计方案,将多目标多属性决策理论应用于高超声速飞行器MDO设计的仿真评估。在系统优化目标分析的基础上,提取了评价指标,建立了评价的层次结构模型。针对设计方案多个指标之间不可比较、相互冲突的特点,分别采用逼近理想解排序(TOPSIS)和效用函数综合评价方法,从不同角度进行了高超声速飞行器MDO设计的仿真评估。结果显示两种不同评估方法都取得了一致的最优解,说明所采用的评估方法是可行、有效的。