美国高超声速飞行器技术进展分析与启示

回顾了美国高超声速技术发展历程,介绍了近年来X-51A、HyFly和HTV-2等高超声速飞行器的飞行试验,并分析了试验失败原因。     

波音公司完成HyFly高超声速导弹助推试验

2005年8月26日,波音公司与国防高级研究计划局（DAR-PA）和海军研究局（ONR）合作,成功进行了HyFly（高超声速飞行）高超声速打击导弹的助推段性能演示试验。     

高超声速低成本飞行试验进展

详述了各国高超声速低成本飞行试验的进展情况,并研究了美国高超声速飞行计划的试验技术方案、飞行试验环境及飞行试验过程,总结了试验方案的特点及弹道设计思想,对3次飞行试验的初始条件、试验手段进行了分析,对试验弹道结果进行了处理,此外还分析了澳大利亚的高速射击飞行试验计划项目及其他国家的试验进展情况.对这些飞行试验的详细研究可为我国开展高超声速飞行试验提供重要的技术支持.     

波音公司拟进行高超声速导弹飞行试验

波音公司准备在2007年初开始进行HyFly(高超声速飞行)高超声速导弹验证机的飞行试验, 这意味着, 波音公司朝着实现美国国防部拟定的远距离快速打击瞬间目标的设想又迈进了一大步.为了最终部署高超声速导弹, 在今后10～12年内必须持续研究高超声速技术.     

国外吸气式高超声速飞行器发展现状

以美国HyTech、HyFly、X-51A、猎鹰(FALC0N)计划为重点,介绍了世界上几个主要的吸气式高超声速技术计划和飞行器研究情况,并对当前国外吸气式高超声速飞行器的发展现状进行了简要分析.     

高超声速飞行器六自由度建模及耦合特性分析

针对高超声速飞行器进行无动力再入建模及耦合特性分析。基于空天飞行器在高超声速状态下的气动力及气动力矩参数数据,采用神经网络拟合并建立气动参数模型。分析了飞行器在最大升阻比下飞行时舵机对弹道的耦合特性,以及气动力对姿态角速度、姿态角速度通道之间的耦合特性。仿真结果表明高超声速飞行器模型是一类参数时变、强耦合的复杂非线性系统,该模型可用于弹道优化、制导律及姿态控制等问题的设计及研究。     

某高超声速飞行器助推段纵向控制策略研究

为解决某高超声速飞行器助推段纵向控制的问题,以火箭助推垂直发射式飞行为对象,对其高超声速飞 行器助推段纵向控制策略进行研究。根据飞行器的飞行环境和自身结构,给出特性分析并剖析了控制难点,建立运 动参数时变模型,提出纵向姿态控制、增稳控制和迎角保护策略。分析结果表明：从稳定性和操纵性两方面与迎角 相比,俯仰角控制器具有更好操稳性,俯仰角速率指令内回路在助推段相比于阻尼内回路具有更好的鲁棒性。     

2010年世界高超声速技术进展回顾

2010年,美国几项重大的高超声速项目陆续进行了多项重要的飞行试验,从项目层面看,X-51A、HyFly、FALCON、X-37B等众多高超声速项目均进行了飞行试验,由此带动世界高超声速技术热潮不断．     

高超声速滑翔飞行器弹道仿真分析

针对临近空间高超声速助推滑翔飞行器弹道轨迹预测,以高超声速助推滑翔飞行器为研究对象进行了纵平面运动轨迹建模、气动参数估计及攻角模型设计.不同滑翔初始状态下的弹道仿真结果表明:滑翔初始运动高度越高,跳跃幅度越大;滑翔初始运动速度越大,滑翔时间越长.通过研究加深了对高超声速飞行器运动特性的认识,为弹道预报、轨迹规划与制导系...     

美国X-51A高超声速飞行器的发展与思考

介绍了美国X-51A高超声速飞行器的发展历程和四次演示验证飞行试验的基本情况,分析了X-51A高超声速飞行器的独特技术,并对美国高超声速技术研发的特点进行了全面、系统地总结。     

吸气式高超声速飞行器制导与控制方法综述

吸气式高超声速飞行器飞行于临近空间环境,飞行速度和高度跨度范围大,气动特性和飞行参数变化剧烈,其动力学模型存在高非线性、强耦合性和不确定性等特点,同时轨迹设计受热流率、动压以及过载等多项约束,给制导和控制系统设计带来挑战,成为当前研究的热点.分析了各种吸气式高超声速飞行器制导和控制方法的特点不足.     

一种高升力高超声速飞行器气动布局设计概念构想

为提高飞行器性能和设计效率,降低设计盲目性和性能冗余度,对高升力、面对称高超声速飞行器气动布局、稳定性和与之相关的飞行控制三者之间的关系进行了论述,最后提出了一种引入稳定性和飞行控制因素的再入飞行器气动布局一体化设计概念,以满足高性能高超声速飞行器气动布局设计需求.     

高超声速飞行器H_∞鲁棒跟踪控制研究

针对高超声速飞行器巡航飞行控制问题,提出一种基于H∞的鲁棒控制方法。建立基于平衡点的线性不确定模型,将轨迹跟踪问题转换为一类H∞控制问题。在状态和控制输入不确定项满足匹配条件下,基于鲁棒稳定理论和线性矩阵不等式技术,推导出满足闭环系统内部稳定且满足一定控制性能的反馈增益选取条件。通过对非线性多变量高超声速飞行器纵向模型的轨迹跟踪仿真表明,所研究的控制方法可以确保对速度和高度指令的响应效果,并对模型中存在的参数摄动具有鲁棒性。     

2020年国外高超声速技术发展回顾

对2020年国外高超声速飞行器技术领域的重要发展动向进行了全面梳理,分析和总结了美国、俄罗斯、印度、日本、挪威等世界主要国家在高超声速领域的发展情况和态势。美国稳步推进在研高超声速导弹项目,为后续继续开展试验做好技术储备;俄罗斯在高超声速武器部署方面取得先机,密集开展飞行试验,并披露装备部署计划;印日挪等国也通过开展飞行试验或公布研制计划等方式加快高超声速技术的发展。最后预测了未来发展动向。     

高超声速飞行器翼面气动加热、辐射换热与瞬态热传导的耦合分析

为准确预测高超声速飞行器翼面的热环境以利于飞行器的设计。通过数值算例验证了基于参考焓法的气动加热工程算法的可行性;提出了一种高超声速飞行器三维翼面的气动加热、辐射换热、瞬态热传导的准定常耦合求解方法,通过与非耦合的气动加热、辐射换热及瞬态热传导方法相比,指出考虑耦合求解的必要性。在飞行器典型弹道飞行条件下,该耦合求解方法考虑气动加热、辐射换热、结构热传导耦合效应,实现了高超声速三维翼面温度的准确预测,该方法可用于高超声速飞行器气动热分析及热防护设计。     

高超声速飞行器机动航迹优化

用遗传算法优化了高超声速飞行器机动飞行的航迹.建立威胁模型,鉴于高超声速飞行器特性,优化中考虑了飞行器的过载和气动加热.将最优控制问题转化为参数优化问题后,用遗传算法对机动飞行航迹进行了优化,仿真结果表明,该方法优化生成的航迹自动避开威胁,满足了飞行器机动飞行的要求.     

基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化

建立了基于试验设计理论和响应面近似的超燃冲压发动机推进的高超声速巡航飞行器多学科设计优化方法。首先建立外形尺寸、质量估算、气动力性能、气动热性能和推进性能学科的分析模型。模型考虑了学科间的耦合效应，结合弹道方程，形成了飞行器的总体性能模型。然后分别采用D—Optimal设计、Taguchi设计和均匀设计选择设计点，通过多机并行计算完成高超声速巡航飞行器性能分析。根据分析结果，构造响应面近似模型。通过响应面近似模型的优化，完成了高超声速巡航飞行器的多学科设计优化。计算表明，基于试验设计的多学科设计优化方法可以用于高超声速巡航飞行器的优化设计。     

美澳合作HIFiRE-2项目试飞结果与数据分析

对美澳合作HIFiRE-2项目试飞所采集的数据进行研究,对试验过程和重要时间节点进行梳理,总结了飞行器任务级目标和试验级目标的完成情况,同时对试验数据进行整理和统计。基于对试验结果的分析,认为该项目初期所设定的所有科研目标均成功实现,对后续研究具有参考意义。     

基于注意力机制的高超声速飞行器LSTM智能轨迹预测

临近空间高超声速飞行器具有非惯性轨迹形式和大范围、强机动的突防能力,对目标飞行轨迹的准确预测能够为反导拦截系统有效拦截提供有力技术支持。针对高超声速飞行器的滑翔式和跳跃式飞行轨迹预测问题,提出一种基于注意力机制的Seq2Seq轨迹预测模型,利用LSTM网络设计编码器和解码器,同时利用注意力机制提取的信息进行解码预测。该网络以目标轨迹的位置、速度、弹道倾角和攻角六维特征序列作为输入网络,网络输出为未来一段时间内的连续轨迹序列,利用弹道仿真模型获得的目标飞行器轨迹数据作为训练集对网络进行训练与优化。实验结果表明,该网络能够对高超声速飞行器的多种飞行轨迹进行有效的轨迹预测,预测误差小,能够为反导拦截系统提供有利参考。