从高速系统试验(HSST)项目看美国高超声速试验科学技术专项实施现状

追溯了美国国防部高速系统试验(HSST)项目的背景和发展历程,介绍了项目的目标定位、经费投入及管理实施概况,梳理了其当前15个子项目的简要内容,并基于发展历程和研究成果,对美国高超声速试验科学技术专项的实施现状进行了总结和评述。

高超声速带喷流级间分离试验中腹支撑干扰影响特性研究

通过数值方法研究了高超声速级间分离测力试验中腹支撑对一级、二级弹体气动力的干扰规律,对试验中采用的"归零"干扰扣除方法得到的修正结果进行验证。主要研究不同迎角、级间距下腹支撑干扰对一级、二级流动结构和气动力特性的影响。研究结果表明,腹支撑干扰引起腹支撑一侧喷流出射高度增加。而腹支撑干扰引起的一级轴向力干扰量相对于轴向力原始量较小,一般小于2%,基本不需要进行修正。二级轴向力腹支撑干扰量百分比在0.1 D(D为模型参考直径)级间距、2°迎角状态最小,但也达到了10%,需要考虑进行修正。0.1 D级间距时二级法向力腹支撑干扰量采用"归零"修正方法的误差最小,约为0.005,基本可以接受。法向力的"归零"修正更适合于在0.1 D级间距下一级模型上进行,一、二级模型在0.5 D级间距下均不宜采用"归零"修正方法。

高超声速飞行试验风场建模与仿真分析

从高超声速飞行试验的飞行高度范围出发,对平均风、阵风/突风、大气紊流及随机风场进行了分析与研究.在对实测风场数据进行统计处理的基础上,对地面风场、低/中空风场、高空风场建立了数学模型,并采用参数辨识方法,确定其参数值.为验证模型的正确性与合理性,随机选取四组地面风场测量数据和三组空中风场测量数据进行分析,结果表明,本文的风场模型基本能够反映实际大气风场的变化,在较多情况下其变化规律与实测风场较吻合,风场数据基本位于风剖面附近或以内,载入随机风场后更能最大程度地模拟风场变化规律.

三维高超声速底部喷流干扰流场数值模拟与试验研究

通过数值模拟和风洞试验两种手段对来流马赫数M∞=4、喷流压比Pj/P∞=156.8、不同迎角下的三维高超声速底部喷流干扰流场进行了研究。研究结果表明超声速底部喷流干扰流场结构复杂,有、无喷流时底部流场有很大不同,对气动力系数影响显著;在大喷流压比情况下,喷流干扰使导弹纵向气动力系数下降、压心前移。最后,对数值模拟与风洞试验在结果上的差异进行了分析。

高超声速助推飞行试验技术方案研究

以高超声速飞行器为有效载荷,进行了高超声速助推飞行试验技术方案研究,并通过分析气动力参数、设计变量参数的范围及约束条件,进行了助推弹道设计,确定了二级助推发动机设计要求,并利用调整发射俯仰角、滑行时间和配重物质量来调整助推弹道参数,将高超声速飞行器送入试验弹道.最后将计算结果与美国HyF ly计划陆基发射试验的弹道实测数据进行对比分析.结果表明,设计结果与HyF ly试验数据较吻合,验证了助推飞行试验技术方案的可行性与正确性.

咽式高超声速进气道试验与计算研究

采用试验和计算方法研究了一种三维曲面内收缩咽式进气道的流场结构。从理论、试验、计算结果中给出了咽式进气道流动特征;提供了大内收缩比进气道在常规高超声速风洞进行试验的方法和技术;并对咽式进气道内偏航激波、俯仰激波、附面层之间的复杂作用产生的三维涡旋流场结构的成因进行了解释。

高超声速风洞舵面测力双天平技术及应用

介绍了舵面的双天平测力技术,以及它在0.5m高超声速风洞铰链力矩试验中的应用。天平为轮毂结构形式,竖置在一种十字型尾翼布局的体-尾组合体的后端。在一次吹风中可同时测量左右两片水平全动舵的气动特性,给出Ma=6舵面法向力、铰链力矩、弦向压力中心等系数随迎角的变化特性,定量描述大迎角大舵偏角条件下,舵面气动特性的非线性效应,以及由此引起控制力增量的变化趋势。

大流量高压气体减压器技术研究进展及应用

大流量高压气体减压器是大型连续式高超声速试验系统的核心设备,其气体减压供应能力、工作稳定性和可靠性等对高超声速试验系统的试验能力有重大影响。本文对气体减压器的减压原理、技术方案、评价指标和技术难点进行了梳理,介绍了国防科技大学在大流量高压气体减压器技术方面的研究进展,展望了大流量高压气体减压器技术在高超声速试验领域未来的发展趋势。

基于气球飞行试验系统的航天吸气式发动机技术验证试验

要实现带翼航天器用空气吸入式发动机作动力装置(指HYPR、ATREX、超燃冲压发动机等空气喷气发动机),必须对发动机系统技术和要素进行技术验证,可以利用气球飞行试验系统做试验验证。对气球飞行试验系统做了简单概述,该系统的优点是飞行体升空比火箭搭载系统更稳妥,成本费用低,且实施也不烦杂。该飞行试验系统的高速飞行升力滑翔体技术,可以满足获取带翼航天器的吸气式发动机机体形状和发动机空气动力学等技术的要求。