科学与理论

• 含能碳氢燃料的研究进展

  杨立军;徐旭;富庆飞;李鹏辉;靳雨树;

  液体碳氢燃料目前是航空航天推进系统的主要动力来源，其能量特性的提高对于未来高性能推进系统及高性能飞行器的发展至关重要。尽管通过人工合成和燃料复配等途径可以有效提高碳氢燃料密度和热值等能量特性参数，但其未来的发展空间十分有限。因此，在碳氢燃料中添加金属或非金属的含能固体颗粒成为了提高燃料能量特性的重要手段之一。现阶段，含能碳氢燃料主要分为：含能浆体燃料、含能凝胶燃料和含能膏体燃料；而按照含能添加物的尺寸不同，又可以将含能碳氢燃料分为：含微米颗粒碳氢燃料和含纳米颗粒碳氢燃料。从制备工艺、流变特性、雾化特性及燃烧试验等方面，综述了国内外含能碳氢燃料的研究进展。最后，基于现有的研究进展，对含能碳氢燃料的未来发展和应用前景给予了展望。

  2022年03期 No.447 1-17+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 9490K]
  

• 烧蚀炭化热防护材料热导率的贝叶斯辨识方法

  林旭文;高博;易法军;杨强;疏浩;

  烧蚀炭化材料热导率对热防护结构的温度分布、进入材料内部的净热流以及热应力分布具有重要影响，提出了一种基于动态贝叶斯网络（DBNs）的炭化材料热解过程热导率的辨识方法。在该方法中，利用全局敏感性分析方法获取各参数在整个升温过程的主要影响区间，在各区间内仅求解相应敏感参数，减少同时辨识的参数个数。将该方法用于TACOT材料热导率辨识，数值算例结果表明，稀疏化后的DBNs使最大辨识误差降低为5.68%，温度复现的均方根误差降低了45.01%，且算法具有较好的稳定性，在考虑观测温度0.8%的高斯噪声下，变异系数仅为0.16。该方法可以进一步应用于求解烧蚀炭化热防护材料的其他参数、辨识结构边界所受气动热环境。

  2022年03期 No.447 18-30+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2525K]
  

• 支板增强掺混超声速燃烧一维流场重构研究

  尹竣;赵雅心;刘冰;秦飞;朱韶华;

  宽域吸气式组合动力工作包线宽、模态多、燃烧室参数变化剧烈，对发动机状态的监测提出了更高的要求。采用具有数据挖掘特性的深度学习方法，研究了支板增强掺混的模型燃烧室的超声速燃烧流场重构方法和参数相关性。结果表明，在流场重构方面，在输入50个单点的组分OH与H_2O质量分数情况下，采用深度反卷积-卷积神经网络可以较准确地对中轴线位置组分的质量分数进行重构，趋势与数值吻合良好；在流场参数相关性研究中，利用深度反卷积-卷积神经网络，在已知某位置温度或OH质量分数时，可以准确获得中轴线位置的马赫数。本研究取得的成果，为发动机燃烧室状态实时监测提供方法支撑。

  2022年03期 No.447 31-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2643K]
  

技术与方法

• 高超声速飞行器气动布局研究综述

  陈立立;郭正;侯中喜;刘建霞;汪文凯;邓小龙;

  高超声速飞行器在高马赫数飞行环境下面临复杂的流动特性，气动布局是影响高超声速飞行器飞行性能的核心因素，受到装载需求、热防护、操稳性等耦合设计影响，高超声速飞行器布局设计依然面临巨大挑战。针对国内外发展研究现状，深入分析了高超声速布局分类、乘波布局设计、新型布局设计等三个方面，研究了典型的高超声速气动布局以及性能特点。乘波布局作为能够突破升阻比屏障的特殊布局形式，是未来重点的发展方向，从基准流场、平面形状、宽速域、前体/进气道一体化等方面分类研究了乘波体的技术进展，总结了乘波布局走向实用化高超声速飞行器需要重点突破的技术方向，分析了近些年出现的新型高超声速飞行器布局形式及其特点。

  2022年03期 No.447 42-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 9738K]
  

• 高超声速进气道发展研究

  刘小勇;杨晖;

  高超声速进气道内部的压缩过程已经得到了广泛的研究。伴随空气动力学研究的不断深入，该领域的研究热点已经从传统经典压缩问题研究向飞行器/发动机一体化研究方向发展。分析了若干国外经典构型进气道研究成果，通过研究国外经验及不足总结了高超声速进气道发展方向。对高超声速进气道当前发展遇到的问题进行汇总分析，并对主要进展进行概述，为后续开展高超声速进气道研究提出了建议。

  2022年03期 No.447 62-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2217K]
  

• 垂直起降重复使用液氧甲烷运载火箭发展路线探讨

  张晓东;刘昶;朱亮聪;周华;赵志杰;

  近年来，航天发射需求快速增长，垂直起降重复使用运载火箭以其成本低和响应快的特点，迅速占据了国际商业航天发射市场的主要份额，成为航天运输领域的重要发展方向。介绍了国外垂直起降运载火箭的发展现状，分析了其发展特点和趋势，给出了国内垂直起降重复使用运载火箭的发展路线建议。在梳理国内垂直起降重复使用运载火箭关键技术攻关现状的基础上，结合“十四五”国内使用需求，提出了第一代垂直起降重复使用火箭系列化发展型谱设想。针对可完全重复使用和更具经济性的第二代垂直起降重复使用火箭，初步归纳了需提前布局和攻关的核心关键技术，提出了发展设想和潜在应用模式。

  2022年03期 No.447 71-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 2014K]
  

• 高超声速飞行器纵向通道智能反步控制

  王冠;安昊;王常虹;

  针对吸气式高超声速飞行器纵向通道的多约束飞行控制问题，结合了传统反步法与智能学习技术开展控制系统设计。考虑了纵向飞行任务中复杂的约束条件与性能指标，采用了高斯伪谱法的轨迹优化结果训练深度神经网络，以在线快速生成标称轨迹。基于此，设计了结构相对简单的标称反步控制器，并借助深度强化学习技术实现关键控制参数的在线调整，以进一步提升控制性能。所提出的智能反步控制策略能够适应复杂约束条件，且具有相对简单的结构，数值仿真初步验证了该方法的有效性。

  2022年03期 No.447 80-87+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1358K]
  

• 高超声速飞行器翼面变厚度夹层板的Hoff等效方法改进

  谭兴宇;赵振军;陈平;陆红;梁磊;

  高超声速飞行器翼舵设计中，直接使用Hoff理论对变厚度夹层板进行等效建模，等效材料参数为随厚度变化的场变量，无法直接利用通用有限元软件建模。对此，在Hoff理论的基础上进行了改进，保证弯曲刚度和质量分布相等，放弃面内拉压刚度等效，推导了等效弹性模量、等效厚度以及等效面密度公式，提出了一种便于利用通用有限元软件开展变厚度夹层板等效建模的方法。分别建立了变厚度夹层板的精确模型、基于三明治夹层板理论和改进Hoff等效模型，对悬臂翼进行了模态分析和颤振分析并对比了计算结果，数值结果表明，改进的Hoff理论等效简化模型计算精度和效率满足使用，实现蜂窝夹层板结构的快速分析。

  2022年03期 No.447 88-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1229K]
  

开发与应用

• 浮空平台临近空间环境探测载荷技术研究

  胡雄;韦峰;李磊;陈涛;周斌;宋亮;韦飞;王馨悦;朱翔;陶孟泽;

  针对临近空间浮空平台综合环境探测载荷技术的不足，多种先进原位载荷技术得到研发。介绍了利用半导体化学测量臭氧、光吸收测量NO_x、声波测量风速、高光谱测量太阳紫外辐射谱、闪烁体测量中子能谱、单粒子翻转效应测量中子辐射效应、磁通门测量矢量磁场、塞曼效应测量绝对标量磁场、电位梯度法测量大气电场、Gerdien管方法测量大气电导率等原理自主研发的臭氧探测仪、NO_x气体分析仪、风速计、太阳紫外辐射探测仪、宽能谱中子辐射探测器、中子辐射效应探测仪、电磁场探测仪、电导率仪等先进载荷。上述载荷成功完成了临近空间浮空平台科学观测实验，首次给出了临近空间大气瞬时风场、太阳远紫外辐射高光谱、地磁异常和中子辐射效应等探测结果，这一结果可为临近空间浮空平台高时间分辨率和长期连续的临近空间大气、电磁和辐射环境等科学研究提供第一手观测数据。

  2022年03期 No.447 95-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1801K]
  
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