美国空气动力学飞行试验平台综述

飞行试验、风洞试验和数值计算一起被称为飞行器空气动力学研究的三大手段。归纳分析了美国空气动力学飞行试验平台发展现状,研究了空气动力学飞行试验技术和方法,探究了美国在空气动力学方面开展的飞行试验,可为国内空气动力学飞行试验平台建设提供参考。     

试验设计方法在飞行器性能仿真验证中的应用

试验设计方法通过数据抽样和对结果的统计分析,为在各种误差和干扰的作用下飞行器的飞行性能分析提供了有效途径.介绍了常用的试验设计方法,提出了试验设计方法与数字仿真技术相结合的途径,并论述了飞行性能仿真的试验设计实现流程.箅例结果表明,试验设计方法在飞行仿真中的应用不仅能够大大减小统计打靶计算量,还可以实现飞行器飞行包线的确定以及对飞行性能的验证评估.     

美国制定高超音速航天飞机的目标

美国政府要求美国航天工业制定飞行M8的高超音速军用和民用航天飞机计划,到本世纪末研制出单级入轨跨大气层的飞行器.     

X-43A高超声速验证机飞行试验

据悉,美国NASA的X-43A高超声速验证机计划在今年2月进行第二次马赫数7的飞行试验,本次试验成功后,还将进行马赫数为10的飞行试验。X-43A是NASA用来验证超声速飞行器动力可行性的一种小比例高超声速研究飞行器,X-43A验证计划是NASA制定的“超高声速X”计划的一部分。目前,NASA已经将这一计划纳入下一代发射技术计划中。X-43A高超声速验证机飞行试验     

变系数飞行器系统气动系数辨识计算与应用

本文研究了变系数飞行器系统气动系数的辨识算法。变系数系统的辨识计算通常是非常困难的。本文依据飞行试验中实际测量,通过对飞行器变系数微分方程组中系数变化趋势的分析,转方程中变系数为一个变化规律已知的函数与未知常数的乘积,把这些未知常数当作待定系数,然后推广Newton-Ra-phson法到变系数微分方程组中,通过迭代法求这些待定系数,这样就使得复杂的变系数飞行器系统的辨识计算得以实现。为了证明这种算法的有效性,本文从飞行器的一次不稳定飞行的测量数据,计算了该飞行器的气动系数,并讨论了辨识计算所得气动系数的可信度,计算结果与实际符合较好,在改进飞行器的飞行试验中起了一定作用。     

高超声速飞行器瞬态热试验

为了进行高超声速飞行器热防护系统的初步设计和数值计算的验证,设计开发了高超声速飞行器瞬态气动加热地面试验系统及其控制软件.试验系统能够根据飞行器的飞行轨迹和外形参数加载瞬态热流,实时测出结构表面的热流值和温度,得到飞行器的表面试验热流曲线和温度曲线.试验系统采用真空舱模拟飞行环境,并为此设计了冷却床,在真空环境下能比较真实的模拟热防护系统的下表面热环境,使瞬态热试验的原理更加合理,精度进一步提高.      

倾转旋翼飞行器旋翼对机翼向下载荷计算模型

针对倾转旋翼飞行器悬停和小速度前飞的直升机飞行模式下旋翼下洗流对机翼的气动干扰影响,建立了一个机翼向下载荷的计算模型.该模型中,最关键的是建立旋翼对机翼的气动干扰面积模型.此模型考虑了倾转旋翼飞行器几何尺寸条件、发动机短舱倾转角和飞行状态等参数.最后将此模型集成到XV-15倾转旋翼飞行器飞行动力学模型中,进行配平计算,...     

一体化试验评估在美国飞行器研制中的应用

一体化试验评估是从分系统、研制过程、研究手段三个维度来对飞行器各研制阶段的试验活动进行统筹规划和组织实施的方法,可以有效提高试验效率、缩短试验周期、减少试验成本并降低试验风险。文章在剖析美国提出的飞行器一体化试验评估内涵的基础上,介绍了一体化试验评估方法在飞行器外挂物投放、航空推进系统、高超声速武器系统以及无人机系统中的应用情况,分析了一体化试验评估应用于飞行器研制中的除地面风洞试验和飞行试验外的其他相关关键技术,并从大数据和人工智能、高性能计算、体系分析、人类行为建模四个方面对其后续发展趋势进行了展望,最后总结了一体化试验评估在美国飞行器研制中落地的原因和对我国应用的启示。     

基于超燃冲压发动机的HIFiRE项目飞行试验研究进展

飞行器在临近空间内的气动特性及发动机性能一直是各国高超声速项目研究的重点,为探索边界层转捩、激波边界层相互作用以及气动加热效应,美澳牵头于2006年联合启动了HIFiRE项目,采用探空火箭发射进行重点技术验证的模式开展了系列创新性研究。项目重点关注20~38km空域,4~8速域飞行马赫数,试验方案通过单项验证、系统集成的思路逐步深入,将一体化设计的乘波体从无动力滑翔推进到有动力巡航,最终完成带超燃冲压发动机高升阻比飞行器的总体性能测试。研究结果表明:①试验飞行器的边界层转捩高度在35~25km;②乘波体飞行器在飞行马赫数为7时最大升阻比为5.6;③超燃冲压发动机的飞行试验中,在86.2kPa的恒定动压下,飞行马赫数从5.5加速到8.5,试验中发动机实现了从亚燃到超燃的模态转换。      

从X-51试飞看未来飞行器的发展

高超声速巡航飞行器被认为是美国实施全球快速打击的战略性攻击武器,满足美国提出的2h内打遍全球的作战要求。本文从美国的X-51飞行试验谈起,对高超声速巡航飞行器的潜在军事用途、关键技术以及作战能力上的优劣势进行了逐一分析。     

柔性-刚性混合翼微型飞行器气动特性研究

提出了一种将柔性翼和刚性翼相结合的柔性-刚性混合翼微型飞行器新概念布局型式，通过与刚性翼微型飞行器的风洞对比试验研究了该新概念布局的气动特性。在此基础上，进行了柔性-刚性混合翼微型飞行器试验原理样机的飞行试验验证。风洞试验和飞行试验研究结果表明：柔性-刚性混合翼微型飞行器的新概念布局是可行的；与刚性翼微型飞行器相比而言，柔性-刚性混合翼微型飞行器具有更好的气动特性，对解决微型飞行器抗风稳定飞行问题是有效的。     

“旋子”成功进行首次过渡前飞试验

美国旋转火箭公司研制的“旋子”大气层实验飞行器继今年７月和９月进行了两次成功的悬停试验之后，又于Ｉｃ月２日完成了从悬停到前飞的过渡飞行试验，前飞＿速度达到了每小时８５千米，高度达到刀＊米、共持续飞行了３分４７秒。试验中该机的纵向稳定性和其他的数据指标均能很好地与该机以前在综合模拟试验中获得的数据想吻合。据执行试飞任务的驾驶员反映，这种飞行器在飞行中与常规的旋翼和固定翼飞机有明显的不同，因而必须要经过在地面卜进行的实际模拟器，才能确保真实飞行试验中的顺利进行、＿该机是旋转火箭公司研制的一种单级人轨…     

“超翱翔”跨大气层飞行轰炸机

最近,美国劳伦斯·利弗莫尔国家试验室的工程人员向美国军方高级官员介绍了一种可在大气层上面“跳跃”飞行的超音速飞行器方案,当它作为轰炸机使用时,可在2小时内将武器投入到地球表面上的任一地点.这种名为“超翱翔” 的飞行器(见题图),采用乘波外形,同时还可作为双级轨道发射器中的第一级.美国空军现在大大加强了航天领域的先进技术的研究,所以对“超翱翔”表示了极大的兴趣,希望将它发展成为一种全球到达/攻击飞行器.它可以从3000米跑道的机场上以常规方式水平起飞,并迅速加速到M10,同时爬升到40000米高空.然后关闭它所装的组合循环火箭发动机,进入一个周期     

航空运动

单人直升飞行器在奥什科什飞行大会亮相新西兰航空爱好者格伦·马丁发明的单人直升飞行器,7月29日在美国威斯康星州奥什科什举行的 EAA 飞行大会上公开亮相,进行了飞行表演。这架被称     

微小型飞行器惯性组合姿态确定与航路导航研究

构建了微小型飞行器(MAV)导航、制导与控制(GNC)系统。研究了微惯性导航测量单元零偏的温度建模及非正交误差的多位置标定补偿方法,提出微小型飞行器导航、制导与控制系统闭环条件下,利用导航、制导与控制回路的飞行状态特征信息的微惯性组合导航系统滤波算法,根据微小型飞行器飞行状态实时调整卡尔曼滤波器的观测噪声方差,有效提高了动态过程中姿态测量精度和微小型飞行器的飞行平稳度。完成了组合导航系统滤波算法验证飞行试验及自主姿态稳定和航路飞行试验。飞行试验表明:微小型飞行器实现了自主姿态稳定与长距离超视距航路点导航飞行,航路点导航误差小于30 m,惯性组合姿态确定与航路导航系统及算法满足微小型飞行器自主飞行对导航系统的需求。     

航空发动机飞行试验实时监控

<正>飞行试验是飞行器、发动机、机载设备、武器系统等在实际飞行条件下进行的各种试验,以及以飞行器为试验平台所实施的航空航天和其他领域的新概念、新理论、新技术的探索、研究、演示和验证试验,是进行相关学科研究、产品试验验证的重要手段和途径。为提高航空发动机飞行试验的安全性,科研人员在飞行试验数据的基础上,建立起各种发动机实时监控模型,并基于发动机参数的模型预测值与实测值确立监控残差,实现试飞过程的趋势监控。可在发动机出现异常时及时发出警告,并采取相应     

低速风洞带动力模型自由飞试验

为在风洞中模拟飞行器六自由度飞行的物理过程,获取飞行器流动/运动/控制耦合特性,对低速风洞带动力模型自由飞试验技术进行了研究。基于相似准则,在大型低速风洞建立了试验系统,利用纵向静不稳定的动力学相似缩比模型飞机,经过飞行控制律闭环控制增稳后,开展稳态飞行、施加标准激励验证飞行、控制律参数调整验证飞行、大迎角飞行等自由飞试验,并将试验结果与原型机飞行仿真结果进行了对比研究。结果表明,基于相似准则建立的低速风洞带动力模型自由飞试验系统,能够有效模拟飞机闭环控制飞行过程,试验结果准确反映原型机的稳定与控制特性。低速风洞带动力模型自由飞试验验证了原型机的飞行控制律,预测了其大迎角失速/偏离特性,形成了飞行器气动/飞行力学/控制一体化风洞试验研究能力。     

法国高超声速冲压发动机技术研究(英文)

法国正在致力于发展高超声速吸气式推进系统和推阻平衡预测能力所需要的技术。通过地面试验研究完成其大部分技术开发,目前正在对燃烧室进行攻关研究,以确保燃烧效率和结构热力强度满足要求。另一方面,为了掌握推阻平衡技术,必须进行飞行试验。因此,MBDA和ONERA正在推进LEA飞行试验计划。此计划始于2003年1月,准备在后续几年内完成马赫数4到8的若干次飞行试验。在2009年中期,通过关键设计评估完成了LEA飞行器推进系统的验证。将确定在2011年春季通过一系列自由射流试验验证飞行器的推阻平衡。此外,系统地开展了可重复使用运载器和高速民用飞行器的可行性和可实现的工作性能研究。     

21世纪初军用航空技术展望(下)──新武器和新概念技术

高超音速飞行和推进技术高超音速飞行器的研究工作源于５０年代，但至今未能问世。纠其原因主要是在材料、动力装置和使用维护等方面的技术难度太大。目前美国正在进行高超音速飞机所需关键技术的研究工作。其中美国空军的高超音速技术（ＨｙＴｅｃｈ）计划打算验证可供导弹在Ｍ４－８时使用的超燃冲压发动机；美国ＮＡＳＡ的Ｈｙｐｅｒ—Ｘ计划，打算研制一个长３．６６米的无人高超音速验证机，计划２０００年初进行第一次Ｍ数为７的飞行试验，在第三次飞行试验时Ｍ数将达到１０。这些将为高超音速飞机进人工程化阶段创造条件。前沿推进技…     

新颖的鸭式布局旋翼/机翼飞机设计

波音公司“臭鼬”工作队与美国国防预研局(DARPA)于今年第一季度签订了一项价值2400万美元的成本共享合同,用以进行一种鸭式旋翼/机翼(CR/W,Canard Rotor/Wing)飞机设计方案的论证和飞行试验.这项合同为期3年,主要内容包括:用一架半尺寸无人驾驶型CR/W飞行器进行飞行试验,以验证这种新概念飞机的垂直起降性能以及该机在旋翼和固定翼飞机之间的过渡转换飞行能力.