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。

低声爆超声速飞机气动布局技术研究进展

超声速飞机气动布局对声爆强度具有重要影响,而低声爆气动布局是新一代超声速民用飞机的关键,因此低声爆气动布局得到了广泛研究。本文在系统调研声爆抑制技术的基础上,介绍了国外降低超声速飞机声爆的六种主要气动方法,包括优化飞机体积与升力分布,改变机翼掠角,利用机翼上反角,采用长细机身,采用抑波锥,机翼上方安装发动机;总结并分析了低声爆超声速飞机的四种主要气动布局形式,根据当前低声爆超声速飞机布局形式得出三角翼布局是下一代环保型超声速客机的主要气动布局形式;展望了低声爆超声速飞机气动布局技术的未来发展趋势。

国外TBCC关键技术及试验设备研究综述

从空气动力学角度系统梳理了TBCC发动机研究需攻克的关键技术,并论述了国外开展相关研究建设的重要试验设备。其中,关键技术主要包括进气道技术、模态转换技术、高马赫数涡轮发动机技术和尾喷管技术;试验设备主要包括单项技术攻关设备、关键部件验证设备、缩比原理机验证设备和全尺寸样机验证设备。从国外开展TBCC发动机关键技术和试验设备建设的研究中得到几点启示,可为我国进行TBCC发动机研制提供参考及借鉴。

飞行器风洞试验标模体系研究初探

风洞试验标模是一种评估风洞试验准度和验证CFD算法的通用校准模型。本文归纳分析了北大西洋公约组织AGARD系列、法国ONERAM系列为代表的国外风洞试验标模发展情况,阐述了我国DBM、GBM、HSCM风洞标模系列的发展现状,探讨了建立和完善风洞试验标模体系的一些问题,意在为国内风洞和试验技术发展提供参考。

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。

美国高超声速武器发展路线简析

美国政府和军方开展了大量高超声速武器发展战略和技术研究,以期实现高超声速武器系统的成果转化和快速部署。从高超声速助推滑翔武器、吸气式高超声速武器和跨大气层空天飞行武器三个方面回顾了美军高超声速武器发展历程及近期项目开展情况,深入分析了美军高超声速武器发展战略、路线演变及其技术脉络,提出了近期美国高超声速武器发展的一些趋势性、方向性的观点,并对高超声速武器的未来发展提出了一些启示和建议。

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。

2017年国外风洞试验发展动态综述

从三个方面综述了2017年国外发达国家风洞试验发展动态,包括国家风洞试验设备改造情况、风洞试验技术发展情况以及大型风洞开展的试验研究项目。在此基础上,给出了风洞试验未来发展趋势的分析研究结果。

美国空军研究实验室EXPEDITE项目研究进展及启示

多学科设计优化(MDO)是一种充分探索和利用系统中相互作用的协同机制来设计复杂工程系统和子系统的方法论。美国空军研究实验室(AFRL)非常重视MDO能力建设,其多学科设计优化扩展(EXPEDITE)项目旨在促进美国多学科分析和设计优化技术,以获得复杂系统级设计问题的解决方案。介绍了EXPEDITE项目概况,分析了项目研究面临的设计、技术和跨地域计算挑战问题,阐述了项目模型架构,推进系统、动力/热管理系统、作战分析、飞机特征信号等建模,以及跨地域分布计算与协同等方面的研究进展,并在综合分析美国MDO能力建设发展启示的基础上,提出了发展MDO能力的建议。

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。