【《FHSMM飞行器研究现状国内外文献综述》3500字】

FHSMM飞行器研究现状国内外文献综述1.1FHSMM飞行器的概念提出1944年，奥地利航空工程师欧根桑格尔（EygenSanger）首次提出使用火箭发射以FHSMM（超过声速的5倍）进行远距离滑翔的高机动飞行器的构想，提出一种理想的FHSMM飞行器方案，即“银鸟”火箭助推环球轰炸机（“银鸟”FHSMM飞行器）。“银鸟”火箭助推滑翔飞行器号称是具有全球打击与航天运输双重功能的FHSMM飞行器，其采用跳跃滑翔飞行轨迹，由液体火箭发动机助推加速至近地轨道高度后凭借气动升力非弹道式滑行再入大气层，在大气层内拉起跳跃至合适时机凭借自身火箭助推发动机再次补能冲出大气层，之后循环反复直至到达目的地。1949年，我国航天事业奠基人钱学森在美国喷气推进实验室（JetPropulsionLaboratory，JPL）工学院留学期间也提出了一种助推滑翔方案。与“银鸟”火箭所不同的是，钱学森的火箭飞机采用没有跳跃波动的平坦缓慢下降的轨迹，称之为“钱学森”弹道。桑格尔弹道与钱学森弹道的对比1.2FHS飞行器的发展历程上世纪五十至八十年代，是FHSMM技术快速发展的重要时期，美国针对高速机动再入飞行器开展了大量的技术演示验证。典型的项目包括：机动弹道再入飞行器（maneuveringballisticreentryvehicle，MBRV）、助推滑翔再入飞行器（boostglidereentryvehicle，BGRV）、先进机动再入飞行器（advancedmaneuverablereentryvehicle，AMaRV）、气动热力学/弹性结构系统环境试验计划（aerothermodynamic/elasticstructuralsystemsenvironmentaltests，ASSET）、机动再入精确回收计划（precisionrecoveryincludingmaneuveringentry，PRIME）、机动控制与烧蚀技术研究（maneuveringreentrycontrolandablationstudies，MARCAS），有人驾驶2型-1号/2号/3号飞行器（manned2flight1/flight2/flight3，M2F1/F2/F3）、水平着陆-10号飞行器（horizontallanding-10，HL-10）、X-24A、航天运输系统-1号（spacetransportationsystem-1，STS-1）等REF_Ref1907\r\h[6]。早期机动再入飞行试验主要目的有两种。一种是为发展轨道机动飞行器进行技术验证，其中ASSET、PRIME、M2F、HL-10、X-24A、STS-1等多数计划均属于这一研究目的。ASSET、PRIME、M2F、HL-10、X-24A均为发展轨道机动飞行器而执行从空间机动再入并在地面上准确着陆的飞行试验。ASSET、PRIME是空军航天器技术和先进再入试验（spacecrafttechnologyandadvancedreentrytest，START）研究计划的主要项目，分别在水平着陆和控制技术、热防护结构与材料技术和再入技术方面取得了里程碑式的成就。而M2-F1/F2/F3、HL-10、X-24A/B则侧重于研究能够准确着陆的FHSMM飞行器的气动外形，空间轨道机动飞行器升力体外形基本上由M2-F1/F2/F3、HL-10、X-24A/B的密集试验与研究中趋于成熟。1969年，在经过六年的升力体飞行试验后，美国国家航空航天局（NASA）决定将有人驾驶太空船降落伞回收转换为水平着陆，开启了航天飞机STS-1研究计划。经历20世纪70年代十年的研究，1982年航天飞机首航成功，成为人类跨越大气层入轨机动飞行的创举。20世纪50~60年代，美国主要开展高速机动飞行器的基础技术验证项目。其中，BGRV和AlphaDraco是可机动的细长锥体飞行器的代表方案，并在试验中验证了这种构型的飞行器具备足够的升阻比，能够实现远程高速滑翔飞行，项目还验证了作战用机动再入飞行器直接力与气动力的联合控制。MARCAS是美国国防部预先研究计划局（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）的项目，主要目的在于探索姿控发动机直接力控制的效能，并协助空军解决机动弹头尺寸和质量超包络的难题。20世纪70~80年代中期，高速机动再入飞行器技术呈现旺盛的发展势头，涌现出众多的研究与试验计划。这些计划从气动设计、热防护、制导与控制等各技术领域为高速机动再入飞行器的设计积累了深厚的技术基础，具有代表性的计划包括先进机动再入飞行器（AMaRV）和有翼赋能再入飞行器（Sandiawingedenergeticreentryvehicleexperiment，SWERVE）等，这些计划为美国后续开展的“猎鹰（Falcon）”计划、FHSMM技术飞行器-1（hypersonictechnologyvehicle-1，HTV-1）、FHSMM技术飞行器-2（hypersonictechnologyvehicle-2，HTV-2）以及先进FHSMM武器（advancedhypersonicweapon，AHW）项目等奠定基础。1.3FHSMM飞行器的发展现状美国最初发展再入机动飞行器是为了突破苏联的导弹防御系统，在签订《苏联和美国消除两国中程和中短程导弹条约》而销毁列装的潘兴Ⅱ导弹后，随着后期苏联的解体，美国最终没有部署战略机动弹头。20世纪90年代，美国空军在谋求未来作战力量转型发展的背景下，提出军用空间飞行（militaryspaceplane，MSP）系统方案，技术发展重复使用运载器，实现快速响应进入空间、控制空间，并搭载通用航天飞行器（commonaerospacevehicle，CAV）执行天对地打击，具备全球快速精确打击能力。CAV概念提出后，受到美国军方的高度关注，也为美军FHSMM机动飞行器的发展指明了方向。2003年，美国国防部正式确立“快速全球打击”任务目标，即在不依靠前沿部署部队的前提下，具备在短短1h内对地球上任何目标实施常规精确打击的能力；同年，美国空军和DAPRA发起“猎鹰”计划，进一步开展CAV的研发工作。在FALCON计划下，DAPRA主要研制了HTV-2。HTV-2分别在2010年4月和2011年8月完成了两次飞行试验，两次试验均以失败告终，该项目最终被取消，但在“快速全球打击”项目下，美国政府还发展了先进FHSMM武器（AHW）作为HTV-2技术验证机的替代方案。2011年11月，AHW首次试验成功；2014年8月，第二次试验失败，故障分析定位助推级故障。后续，美国计划发展AHW的潜射型方案，推动潜基全球快速打击能力的进程。2017年10月，美国海军成功开展了AHW衍生型（也称为C-HGB）的飞行试验。近年来，在对抗所谓“反介入/区域拒止”（anti-acess/aera-denial，A2/AD）环境的作战需求牵引下，美国还重视发展具备防区外快速打击能力的战术型FHSMM滑翔机动飞行器，启动战术助推滑翔（tacticalboostglide，TBG）导弹项目。如今，越来越多的事实表明美国不再是唯一对FHSMM机动武器感兴趣的国家。2016年，俄罗斯在奥伦堡军事基地开展两次Yu-71飞行试验，首落区距离长达6000km。距外媒报道，两次试验均取得成功，这标志着俄罗斯在FHSMM技术领域已经取得重要进展。据简氏防务报道，美国1990年开始，俄罗斯可能已开展10次FHSMM机动飞行试验，具备深厚的技术储备。种种迹象表明，FHSMM机动滑翔飞行器正从试验验证向作战应用转化。2019年6月，美国空军在爱德华兹基地完成了机载型FHSMM武器AGM-183A的首次系留飞行试验。2019年11月，俄罗斯国防部宣布首批配备“先锋”FHSMM滑翔弹头的SS-19“三棱匕首”洲际弹道导弹已投入试验性战斗值勤。2020年3月，美国海军和陆军在夏威夷考艾岛太平洋靶场完成了C-HGB第二次飞行试验并取得成功。预计2025~2030年，美俄都将部署FHSMM滑翔机动导弹，打造一种新的战略威慑力量，将对未来的战略格局产生重要影响。参考文献张灿,刘都群,王俊伟.2020年国外高超声速领域发展综述[J].飞航导弹,2021(01):12-16.张灿,王轶鹏,叶蕾.国外近十年高超声速飞行器技术发展综述[J].战术导弹技术,2020(06):81-86.张灿,林旭斌,刘都群,胡冬冬,叶蕾.2019年国外高超声速飞行器技术发展综述[J].飞航导弹,2020(01):16-20.宋巍,梁轶,王艳,袁成,王竹溪.2018年国外高超声速技术发展综述[J].飞航导弹,2019(05):7-12.孙学文.高超声速气动热预测及热防护材料/结构响应研究[D].北京科技大学,2020.李建林.临近空间SDHK飞行器发展研究[M].北京:中国宇航出版社,2012：1-18.高翔.攻角下高超声速弹头气动热和温度场的计算与研究[D].南京理工大学,2016..朱广生,聂春生,曹占伟,袁野.气动热环境试验及测量技术研究进展[J].实验流体力学,2019,33(02):1-10..彭治雨,石义雷,龚红明,李中华,罗义成.高超声速气动热预测技术及发展趋势[J].航空学报,2015,36(01):325-345.KinneyDJ,GarciaJA,HuynhL.PredictedconvectiveandradiativeaerothermodynamicenvironmentsforvariousreentryvehiclesusingCBAERO.AIAA2006-659.2006.赵文苑,吴颂平.大宽钝比高超声速飞行器气动热数值工程混合算法研究[A].中国力学学会流体力学专业委员会.第九届全国流体力学学术会议论文摘要集[C].中国力学学会流体力学专业委员会:中国力学学会,2016:1.李佳伟,王江峰,程克明,伍贻兆.高超声速全机外形气动加热与结构传热快速计算方法[J].空气动力学学报,2019,37(06):956-965.李建林,唐乾刚,霍霖,程兴华.复杂外形高超声速飞行器气动热快速工程估算[J].国防科技大学学报,2012,34(06):89-93..蒋友娣,董葳,陈勇.SDHK钝头体变熵流表面热流计算[J].航空动力学报，2008(23):1591-1594.李会萍,董葳.SDHKFHS钝头体表面热流计算[J].上海航天,2010(2):18-22.GnoffoPA.Upwind-biasedpoint-implicitrelaxationalgorithmforviscouscompressibleperfectgasflow,NASATP-2935,1990.MurrayAL,LewisCH.HypersonicThreeDimensionalViscousShock-LayerFlowOverBluntBodies,AIAAJournal,1978(12):1279-1286.HelliwellWS,DickinsonRP,LubardSC.ViscousFlowOverArbitraryGeometriesatHighAngleofAttack,AIAA-80-0064.ShanksSP,SprinivasanGR,NicoletWE.AFWALParabolizedNavier-StokesCode，FormalizationandUser'sManual,AFWAL-TR-82-3034.1982.沈清.三维复杂SDHK粘性流场的数值模拟[D].博士学位论文,中国空气动力研究与发展中心,1991.贺国宏,高晓斌,庞勇.SDHKFHS体表面热流数值模拟研究[J].空气动力学学报,2001(2):177-185.毛枚良,郭智权.机动飞行器中等攻角SDHK无粘绕流数值模拟[J].空气动力学学报,1996(2):162-166.王发民,沈月阳.SDHK升力体气动热数值计算[J].空气动力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