高超声速飞行器总体概念研究

发布时间：2017-03-29 05:02

  本文关键词：高超声速飞行器总体概念研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高超声速技术是21世纪航空航天技术领域的战略制高点,高超声速飞行器具有速度快、突防能力强等特点,成为当今世界军事强国关注的战略发展方向。高超声速飞行器的总体技术,将涉及到气动布局、气动加热、弹体结构防热与冷却、吸气式推进系统、轻质材料、高能燃料、全球定位、矢量控制问题等多学科技术问题。高超声速技术将推动科学技术的全面发展,促进航空航天技术的高度融合,一旦获得突破,将使我军具备突破以战略导弹防御系统为核心的全维防护体系,有效打击作战部队、海外基地和重要战略目标的威慑能力和实战能力:将为我国提供全球快速到达、自由进出空间的手段,提升航空航天运输能力和空间支持能力。因此,高超声速飞行器的研究具有前瞻性、战略性和带动性。 本文针对高超声速飞行器总体概念展开了一系列初步研究工作。研究分析了高超声速飞行器气动外形、气动特性以及超燃冲压发动机技术等问题,着重对高超声速飞行器总体性能参数优化以及攻防对抗与作战效能进行仿真分析,并得出相应的结果及结论,为高超声速飞行器的深入研究提供了初步的理论基础和仿真结论。本文的主要工作如下: 1、比较分析了高超声速飞行器几种常见的气动外形和气动特性,着重对乘波体构形、气动特性以及乘波体飞行器的优势进行了介绍分析,为高超声速飞行器的气动外形选择提供理论参考。 2、论述了超燃冲压发动机技术,包括超燃冲压发动机的应用背景、国外研究现状、研究方法以及设计特点与设计方案,并在此基础上对高超声速飞行器发动机类型的选择、主要技术指标的确定和高超声速飞行器的发射与助推方式展开了讨论和分析。 3、着重对高超声速飞行器总体性能参数展开优化分析。通过建立全弹质量特性、气动估算和动力系统等数学模型,选取一定的控制规律,建立了飞行全过程弹道计算数学模型。在满足总体战术技术指标前提下,通过步长加速法对最小起飞质量目标函数进行优化分析,得到满足飞行要求的优化设计结果,并对设计变量进行了参数敏感性分析。 4、主要以E=A·D·C模型为基本框架,在分析了高超声速飞行器武器系统作战性能指标的基础上,对高超声速飞行器武器系统的攻防对抗和作战效能进行了仿真计算与分析。 5、概要总结论文工作和成果,并提出了设计高超声速飞行器应着手解决的几大问题。
【关键词】：高超声速飞行器 总体概念 乘波体 气动特性 超燃冲压发动机 性能优化 攻防对抗 作战效能
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：V221
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究发展状况10-12
• 1.3 研制高超声速飞行器关键技术12-14
• 1.4 研究内容14-15
• 第二章 高超声速飞行器气动特性分析15-31
• 2.1 升力体及气动特性15-17
• 2.2 翼身融合体及气动特性17-19
• 2.3 轴对称旋成体及气动特性19-21
• 2.4 乘波体21-25
• 2.4.1 乘波体基本概念21-22
• 2.4.2 典型的乘波体构形22-25
• 2.5 乘波体气动特性25-27
• 2.6 各种外形的气动特性比较分析27-28
• 2.7 乘波体和乘波飞行器的优势28-29
• 2.8 本章小结29-31
• 第三章 超燃冲压发动机技术分析31-45
• 3.1 超燃冲压发动机应用背景31-32
• 3.2 国外超燃冲压发动机研究现状32-33
• 3.3 超燃冲压发动机研究方法33-34
• 3.4 超燃冲压发动机的设计特点34-37
• 3.4.1 发动机/机身一体化35-36
• 3.4.2 采用可贮存液体碳氢燃料36
• 3.4.3 固定几何尺寸36-37
• 3.5 超燃冲压发动机的设计方案37-40
• 3.5.1 冲压发动机工作原理37-38
• 3.5.2 单模态超燃冲压发动机38
• 3.5.3 双燃式超燃冲压发动机38-39
• 3.5.4 双模态超燃冲压发动机39-40
• 3.6 高超声速飞行器发动机类型选择40-43
• 3.6.1 动力装置与主要技术指标的确定40-42
• 3.6.2 高超声速飞行器动力装置类型的选择42-43
• 3.7 高超声速飞行器的发射与助推方式43-44
• 3.7.1 地面发射时助推方式43
• 3.7.2 机载发射时助推方式43-44
• 3.8 本章小结44-45
• 第四章 高超声速飞行器总体性能参数优化分析45-69
• 4.1 概述45
• 4.2 优化设计方法综述45-49
• 4.2.1 基本步骤及计算过程45-46
• 4.2.2 优化方法分类46-47
• 4.2.3 优化方法选择47
• 4.2.4 优化方法比较47-49
• 4.2.5 本节小结49
• 4.3 数学模型49-56
• 4.3.1 设计任务说明49-50
• 4.3.2 质量计算模型50
• 4.3.3 动力模型50-51
• 4.3.4 气动估算模型51-52
• 4.3.5 弹道计算模型52-56
• 4.4 优化设计仿真及计算过程56-63
• 4.4.1 综合目标函数56-57
• 4.4.2 设计变量与变量区间57-59
• 4.4.3 约束条件与惩罚函数项59-60
• 4.4.4 寻优方法及计算精度60-61
• 4.4.5 源程序结构及流程61-62
• 4.4.6 仿真模块62-63
• 4.5 优化结果及分析63-69
• 4.5.1 轨迹仿真结果63-64
• 4.5.2 优化计算结果64-65
• 4.5.3 参数分析65-69
• 第五章 高超声速飞行器攻防对抗与作战效能分析69-85
• 5.1 攻防对抗分析模型69-80
• 5.1.1 进攻模型70-72
• 5.1.2 防御模型72-76
• 5.1.3 评判模型76
• 5.1.4 突防仿真及评估76-80
• 5.2 作战效能分析模型80-81
• 5.2.1 系统有效性80
• 5.2.2 系统可信性80-81
• 5.2.3 系统能力81
• 5.3 作战效能仿真分析与评估81-85
• 5.3.1 基本假设81-82
• 5.3.2 仿真计算结果及分析82-85
• 第六章 总结及进一步讨论85-88
• 6.1 总结85-86
• 6.2 进一步讨论86
• 6.3 对我国未来高超声速飞行器的展望86-88
• 攻读学位期间发表的学术论文及获奖情况88-89
• 致谢89-90
• 参考文献90-93

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 周张华;聂万胜;;高超声速飞行器动力巡航影响因素分析[J];导弹与航天运载技术;2008年01期

2 孙慧芳;任建新;;高超声速飞行器的轨迹设计与仿真研究[J];电子设计工程;2013年07期

3 方存光;孙勇;王伟;;高超声速飞行器及其飞行状态控制[J];控制工程;2008年S1期

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6 薛鹏;考虑弹性模态的高超声飞行器非线性控制器设计[D];天津大学;2012年

7 朱艳明;高超声速飞行器的非线性控制[D];东北大学;2009年

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