美国空气动力地面试验能力及发展趋势分析

空气动力地面试验能力是衡量一个国家航空航天飞行器发展水平的重要因素。美国作为世界航空航天大国,其空气动力试验模拟能力、飞行器创新研究以及空气动力学学科发展等都处于世界领先水平。本文概述了美国空气动力相关研究机构基本情况,重点列举了11个主要机构的核心空气动力试验研究能力和技术支撑能力,分类阐述了美国空气动力试验设备与试验技术能力现状,简要分析了美国空气动力地面试验能力的优势与不足、经验与教训,最后综合研判了其未来发展趋势。

美国高超声速数值模拟进展综述

高超声速飞行器的发展在高超声速转捩、稀薄气体流动、超声速燃烧、气动力/热预测等方面对数值模拟提出了特殊的要求,推动了高超声速数值模拟技术的发展。近年来,美国在高超声速武器发展方面,明确了发展多型高超声速助推滑翔导弹和吸气式巡航导弹,高超声速飞机相关研究也在并行进行中。高超声速数值模拟研究手段有力地推动了这些研究工作的开展。美国重视在顶层规划上提升高超声速数值模拟整体能力,拟制了很多发展规划,组建了合作研究机构;针对性发展大量模型与方法,提高了高超声速数值模拟软件能力;广泛开展地面和飞行试验验证,提升了高超声速数值模拟的可靠性。美国发展高超声速数值模拟能力的部分做法可为我国提升高超声速武器装备水平提供借鉴。

美国组合动力技术发展及潜在军事应用分析

组合动力是实现临近空间高超声速飞行及空天飞行器宽速域、大空域飞行的理想动力系统,具有很高的航空和航天应用价值。以美国当前主要组合动力方案分析为基础,对其技术发展动向和趋势进行了初步研判,并以几类典型组合动力飞行器为例分析了其潜在的军事应用。最后对我国组合动力下一步发展提出了几点建议。

美国高超声速风洞试验能力发展综述

风洞试验对高超声速飞行器的研制发展起着重要作用。近年来,美国国防部不断加大基础试验设施投资,通过对现有高超声速风洞设备现代化升级改造,极大地弥补了其高超声速地面试验能力的不足。调研了美国高超声速风洞试验能力发展背景,重点阐述了近期美国高超声速风洞地面试验在气动力/热、推进一体化、材料与结构等领域能力提升的主要动向,以及对特色高超声速设备建设的探索研究,并分析美国高超声速试验能力提升的举措及设备能力变化,得出了几点启示。

美国新型高超声速地面试验设施建设研究与启示

为了研判未来一段时间世界高超声速地面试验设施的发展趋势,介绍了美国近期建设的几座先进高超声速地面试验设施,包括陆军在德州农工大学系统布什作战发展综合体(BCDC)启动建设的弹道/气动光学/材料试验靶(BAM)、空军在阿诺德工程发展综合体(AEDC)升级改造建设的高雷诺数高超声速风洞(即9号风洞)、空军在AEDC研制改造的清洁空气变马赫数试验台和德克萨斯大学圣安东尼奥校区(UTSA)新建的高超声速路德维希管风洞。梳理了这些试验设施的建设背景、试验能力、试验技术,以及开展的试验与研究工作等内容,并简要总结了这些试验设施建设的经验,提出了几点启示。

美俄高超声速武器动力技术发展趋势研究

结合美俄在高超声速武器研制方面的最新动态,系统梳理了美俄在高超声速导弹、高超声速飞机、天地往返可复用空天武器、高超声速飞行试验平台等几类高超声速武器方面的研发计划,重点介绍了美俄在火箭动力技术、吸气式超燃冲压发动机技术、组合动力技术、新概念发动机技术等几种高超声速武器动力技术方面的研究工作,研究和分析了其动力技术的未来发展趋势,得出美俄近期将重点发展火箭协同动力,并加速调整高超声速武器动力技术研发路线等结论。

高超声速飞行器边界层转捩飞行实验项目地面试验进展

叙述了美国空军科学研究办公室发起的高超声速飞行器边界层转捩飞行实验项目的基本情况。重点介绍了BOLT项目开展的地面试验情况。叙述了5座各有特色的风洞、不同缩比的试验模型和不同测试技术,分析了地面试验的进展与目的安排,并给出了开展高超声速转捩研究的相关启示。