高超声速飞行器的应用及关键技术

半个世纪以来,由于需求、技术和资金等因素的制约,吸气式高超声速飞行器技术的发展曾经历了多次起伏。早期的研究计划几乎全都无果而终。冷战结束后,对高超声速飞行器的需求发生了变化,高超声速技术的发展日益受到重视。到90年代,实现高超声速飞行器的首要技术——超燃冲压发动机取得了重大突破。随着高超声速技术的成熟,将可能对军事战略和军事行动产生重大影响。预计到2010年,高超声速巡航导弹将问世;2025年前,高超声速轰炸机     

基于扰动大气模型的动力推进高超声速飞行器弹道特性分析

在半速度坐标系建立动力推进高超声速飞行器质心动力学方程,并进行了弹道仿真,分析了初始点参数和飞行设计参数对标准弹道影响,完成了标准大气和扰动大气模型中飞行器跳跃弹道高度、过载、热流特性的对比分析.将地球扰动大气模型应用于飞行器跳跃弹道分析,讨论了不同大气模型对动力推进高超声速飞行器跳跃弹道影响.仿真结果表明,大气参数变化对高超声速飞行器跳跃弹道最低点、最大过载、最大驻点热流和总吸热量等参数影响明显, 该结论对飞行器总体、结构、动力、热防护、导航、制导与控制系统前期设计工作有一定参考价值.     

高超声速巡航导弹及其关键技术

高超声速巡航导弹是指巡航速度等于或大于5马赫的新一代巡航导弹。目前,美、俄、法、德、日、印度等国正在开发高超声速巡航导弹的关键技术。虽然尚未研制出实用型的导弹,但作为发展高超声速技术的突破口,本世纪初高超声速巡航导弹将可能问世。本文介绍高超声速巡航导弹的主要特点、关键技术进展以及各国研制计划的概况。     

美媒称俄罗斯正大力发展高超声速技术

美国导弹威胁网近日披露,俄罗斯正全力发展高超声速技术,为“未来前线战斗机”(PAKFA)研发不依赖氧气的发动机,并为高超声速飞行器和导弹研制特殊燃料.另外,有消息透露俄印联合高超声速导弹项目已进入最后阶段. 不依赖氧气的发动机俄相关研究人员认为,PAK FA战斗机的发动机可不使用氧气启动,将其等离子点火系统安装在主燃烧室和加力燃烧室内,并集成到喷嘴中,同时以煤油作为燃料,形成等离子弧.俄正在研发此种不依赖氧气的启动系统,此举将极大地节省成本,而且由于无需在飞机上安装特殊的氧气设备,能够减轻飞机重量,也无需部署相应的地面基础设施.不依赖氧气的发动机启动系统不仅将节约成本,同时也是高超声速飞行器研制过程中的重要进展,将成为该类飞行器发动机的一项关键技术.     

临近空间高超声速目标防御技术需求分析

从临近空间高超声速武器目标特性出发,分析了临近空间导弹攻防特性,讨论了对临近空间高超声速目标防御中防空导弹设计的难点和不足。从中牵引出临近空间高超声速目标拦截系统的各个专业的技术需求,特别是对预警探测、导弹总体、制导控制等专业带来的新问题和新需求进行了详细分析。这些技术需求可以供临近空间防御能力建设和相关技术专业建设参考。     

临近空间高超声速目标跟踪方法研究?

临近空间高超声速目标跟踪技术研究在空天防御系统中具有重要军事意义和理论价值。本文综述了临近空间高超声速目标跟踪中的目标运动建模、目标跟踪算法等研究内容的研究进展,并对其存在的问题进行了深入分析。针对这类目标跟踪存在的问题,结合临近空间高超声速目标探测跟踪需求,指出了临近空间高超声速目标跟踪技术的研究思路,为相关研究提供了参考。     

高超声速技术及其在军事上的应用

请我国著名的空气动力学专家乐嘉陵院士告诉读者,什么是高超声速技术?美、俄、法、日、印等国正在如何发展高超声速技术?高超声速技术的军事应用前景如何?     

即将登场的高超声速武器

近年来,随着科学技术的不断发展,高超声速燃烧冲压发动机技术取得了重大突破,高超声速技术已经取得了重大进展,各国的高超声速巡航导弹、高超声速飞机和跨大气层飞行器已经进入了先期技术演示阶段,高超声速战已经不再是神话。     

气动弹性影响下高超声速飞行器动力学建模与分析

高超声速飞行器通常采用轻质材料和细长升力体设计,导致受控刚体运动频率与结构振动频率趋于接近,给飞行器制导控制系统设计带来了巨大挑战。基于假设模态下建立了考虑变截面效应的高超声速飞行器自由梁结构动力学模型,对比了横截面梁和变截面梁模态振型和频率;考虑变截面效应后,振型变化较大,同时二、三阶模态频率均变小。给出了耦合气动弹性和飞行动力学的高超声速飞行器运动方程。在典型工况下,对比分析了刚体、常截面梁和变截面梁高超声速飞行器的平衡和动态特征,结果说明:变截面梁在平衡状态下附加攻角更大,系统在平衡点处开环不稳定性更大,同时非最小相位行为基本不变。     

【邀请论文】俄罗斯高超声速武器发展简析

高超声速武器研发是主要军事大国激烈竞争的重要领域,研发一旦取得成功,往往会产生颠覆性的军事博弈效应。俄罗斯高超声速武器的研发工作起源于苏联时期,经过数十年发展,已在高超声速助推滑翔武器和高超声速巡航导弹两个领域取得了突破,在全球处于领先地位。本文基于公开资料,简要回顾了俄罗斯高超声速助推滑翔武器和高超声速巡航导弹两类高超声速武器的发展历程,介绍了俄罗斯已经或即将服役的数种高超声速武器装备型号,分析了俄罗斯发展高超声速武器的战略动因与发展思路,总结了俄罗斯高超声速武器发展成果在各个领域与层次产生的多重影响,并指出了俄罗斯高超声速武器发展在研究资源投入、战斗力生成、作战体系构建等方面面临的矛盾与问题。     

俄罗斯高超声速武器发展简析

高超声速武器研发是主要军事大国激烈竞争的重要领域,研发一旦取得成功,往往会产生颠覆性的军事博弈效应。俄罗斯高超声速武器的研发工作起源于苏联时期,经过数十年发展,已在高超声速助推滑翔武器和高超声速巡航导弹两个领域取得了突破,在全球处于领先地位。本文基于公开资料,简要回顾了俄罗斯高超声速助推滑翔武器和高超声速巡航导弹两类高超声速武器的发展历程,介绍了俄罗斯已经或即将服役的数种高超声速武器装备型号,分析了俄罗斯发展高超声速武器的战略动因与发展思路,总结了俄罗斯高超声速武器发展成果在各个领域与层次产生的多重影响,并指出了俄罗斯高超声速武器发展在研究资源投入、战斗力生成、作战体系构建等方面面临的矛盾与问题。     

基于深度学习的高超声速飞行器运动行为识别

高超声速飞行器具有机动大、速度高、航程远、威胁强等特点,已成为各大国重点发展的武器装备,识别其运动行为能为防御和拦截提供有力的技术支持。本文对有禁飞区等复杂约束条件下的高超声速飞行器运动行为识别问题开展研究：首先通过分析高超声速飞行器的运动特点,建立能够充分描述其行为模式的参数化运动方程;然后基于优化思想求解有禁飞区等复杂约束条件下的航迹规划问题,构建其数据集;最后基于深度学习方法设计高超声速飞行器运动行为识别算法。试验结果表明：所设计的识别算法能够实现对高超声速飞行器运动行为的识别,且具有一定的泛化能力,可为后续防御决策提供一定的参考。     

军用航空发动机发展的关键技术

动力技术的发展将推动着航空武器装备的发展和进步。依照近、中、远期（分别对应第一、第二、第三梯次技术群）对发动机多变量控制技术、高增压比压气机技术、矢量推进技术、结构与材料技术、变循环发动机技术、发动机智能控制技术、脉冲爆震发动机技术、高超声速技术等关键航空动力技术进行了适当的研究和分析,力求能够把握航空动力关键技术的发展重点。     

发展中的高超声速武器及其战略意义

速度是武器系统的一项重要指标,高超声速武器技术是武器技术发展中的一个重要里程碑,是自隐身技术问世以来在军事技术方面最重要的进展。高超声速武器将成为未来空天力量对抗中至关重要的武器,对于未来战争的作战模式、作战过程及战争结局将产生重大影响。目前,军事大国和一些发达国家都已制定了一系列高超声速武器发展计划,研究与试验工作也取得了重大进展。     

高超声速巡航飞行器纵向气动特性分析

吸气式高超声速巡航飞行器机身/发动机一体化特性使得气动一推进系统之间存在强的耦合作用,这种耦合影响着飞行器气动性能、稳定性和控制.针对耦合对飞行器特性的影响,建立了机身一发动机一体化模型,并进行了气动-推进界面划分.在此基础上,分别计算了高超声速巡航飞行器在进气道打开,发动机不工作以及进气道打开,发动机工作两种状态下的纵向气动特性.仿真结果揭示了高超声速巡航飞行器气动一推进系统之间的耦合以及耦合作用对飞行器气动性能、稳定性的影响.     

多约束下的高超声速飞行器三维非线性自适应末制导律

面向多约束下高超声速飞行器末制导过程中的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,设计一种适于高超声速飞行器的三维非线性自适应末制导律。为了模型描述的完整性和简洁性,引入视线旋量和旋量速度的概念,并基于此建立三维制导参考模型和实际系统的表达式;为了保证制导律的鲁棒性和自适应性,基于自适应控制理论,设计一种三维非线性自适应制导律;通过数学推导证明了该制导律的稳定性。该制导律能够从理论上克服高超声速飞行器末制导面临的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,满足多约束制导要求。仿真结果验证了所设计制导律的有效性。     

2020年国外陆军装备技术发展综述

正2020年,国外陆军装备技术全面发展,在人工智能等方面亮点突出。美国陆军发布了支持六大项目群的路线图和支持小型无人机发展与部署的战略,试验了增程火炮、精确打击导弹、高超声速导弹等,发展了高超声速巡飞弹、锂离子电池电传动技术、人工智能技术等;俄罗斯明确未来几年陆军要接收的武器装备,开发"暴风雨"和"盟友"无人坦克;法德启动地面主战系统研制,法国披露"泰坦"计划等。     

高超声速滑翔飞行器倾斜转弯分析及控制系统设计

倾斜转弯技术是高超声速滑翔飞行器控制的一个重要发展方向.针对高超声速滑翔飞行器倾斜转弯技术开展研究.以平衡滑翔弹道为参考弹道,分析了转弯半径、下降高度、倾侧角等参数之间的关系,提出在设计高超声速滑翔飞行器制导控制指令时,应综合考虑不同高度速度下的控制能力约束.根据奇异摄动理论将动力学系统的受控状态变量分为快变量和慢变量两部分,运用轨迹线性化方法设计了控制系统.仿真结果表明,设计的控制器具有良好的控制性能,但随着高度的增加,控制指令应结合实际控制能力,以完成对飞行器的姿态控制.     

高超声速防空导弹结构防热技术展望

近年来,高超声速防空导弹成为各军事大国研究热门。高超声速防空导弹飞行速度马赫数超过5,因此如何准确确定气动加热环境和进行热防护设计,选择合适的防热结构方案,是研制高超声速防空导弹的重要关键技术。基于未来高超声速防空导弹可能面临的热环境,并结合目前国内外在热防护材料及热结构方面的发展状况,介绍几种适合未来高超声速防空导弹的防热设计方案。     

弹性高超声速飞行器自适应极点配置控制

本文针对乘波体外形的高超声速飞行器存在的结构/推进/气动强耦合特性,利用鲁棒极点配置方法设计了自适应控制器,实现了对高超声速飞行器的速度和高度指令跟踪控制。控制器采用了Proportional-Integral-Filter(PIF)结构,该结构的控制器不仅能够使系统具备良好的稳态特性而且能够对控制信号进行滤波平滑,从而能够有效地抑制高超声速飞行器的弹性振动对控制系统的影响。基于弹性高超声速飞行器模型CSUAL_GHV,分别采用自适应鲁棒极点配置控制方法和自适应非鲁棒极点配置控制方法进行了数值仿真。结果表明,与非鲁棒极点配置控制方法相比,采用自适应鲁棒极点配置控制方法的控制系统不仅使飞行器能够很快地跟踪上速度和高度指令,跟踪误差小于1%,而且高超声速飞行器的弹性振动也得到了有效地抑制。飞行器在整个飞行过程中的飞行攻角均处于±2°范围内,满足超燃冲压发动机的工作要求。