科学与理论

• 斜爆震起爆及驻定特性研究回顾与分析

  黄铎铎;杨威;朱韶华;刘冰;火元佳;

  斜爆震燃烧具有燃烧效率高、比冲高、总压损失低和燃烧室结构更短等优点，是未来空天飞行器动力系统的理想燃烧模式。为了深入研究斜爆震的起爆和驻定特性，梳理了斜爆震突跃型和平滑型过渡结构的定性和定量研究，分析了马赫杆、横波、胞格等精细结构的发展及规律，概述了高速射弹起爆、斜劈起爆和驻定过程的影响因素。同时，通过数值模拟方法复现了马赫数6.6下斜爆震试验中的两种斜爆震燃烧模式，捕捉到了更精细的波结构和更深层次的规律，为斜爆震的进一步研究提供参考。

  2022年05期 No.449 1-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 28050K]
  

• 长短逆向射流模式的减阻防热性能研究

  龙磊;刘冰;孟玉珊;黄伟;

  逆向射流是一种有效的主动控制减阻防热技术，根据其在高超声速流中的流场结构可分为长射流模式和短射流模式。为研究逆向射流的流动机理和长短射流模式变化对高超声速飞行器的减阻防热性能的影响，采用了可压缩雷诺平均Navier-Stokes方程和SST-ω湍流方程，在自由来流马赫数为6的条件下，对带射流孔的二维钝头体模型进行了计算。得到了不同射流总压比下的流场结构和射流流场在形成过程中的壁面斯坦顿数和压力分布。结果表明，射流模式的转变发生在射流总压比为PR值在0.0555～0.056范围内时，长射流模式减阻效果好，短射流模式防热效果更好。此外，长射流在形成过程中壁面斯坦顿数先降低后升高，压力一直降低直至流场稳定。短射流的形成过程中壁面斯坦顿数和压力一直下降直至流场稳定。

  2022年05期 No.449 21-30+44页 [查看摘要][在线阅读][下载 8155K]
  

技术与方法

• 面向空天飞行器的不确定性观测技术与控制方法研究综述

  郭宗易;王家琪;胡冠杰;郭建国;

  空天飞行器已被公认是未来航天交通运输系统的变革性技术，对于未来的常态化和低成本进出太空具有重大意义。多源复杂不确定性下的控制系统设计是保障空天飞行器高性能飞行、多任务实现与安全往返能力的关键因素。为深入探索处理不确定性的观测技术与控制方法，综述了空天飞行器在宽速域、大空域、多模态组合动力和机体推进一体化下的不确定性观测技术和控制方法。阐述了空天飞行器控制系统不确定性的分类与特性，重点综述了不确定性观测技术各类方法的研究进展，详细总结了其在空天飞行器控制系统设计中的应用，并展望了未来干扰观测技术在空天飞行器控制中的关键问题。

  2022年05期 No.449 31-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 792K]
  

• 基于改进伪谱法的临近空间变翼飞行器轨迹优化

  蔡国栋;刘哲;罗凯;关发明;

  针对临近空间变翼飞行器轨迹优化中可控变量多和初始猜测值敏感问题，提出了一种混沌自适应麻雀搜索算法，实现了群智能寻优与伪谱法结合的轨迹优化方法。在麻雀搜索算法的基础上，建立了混沌序列种群生成和自适应变异模型，全局寻优勒让德伪谱法控制变量的初始猜测值，并求解伪谱法转化后的非线性规划问题。基准函数的测试结果精度有一倍以上提升，近空间变翼飞行器目标函数结果提高明显。结果表明：混沌自适应麻雀搜索算法较好地平衡了群智能算法寻优精度和广度的冲突，在与勒让德伪谱法结合后的求解精度和收敛速度都优于传统伪谱法。

  2022年05期 No.449 45-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1870K]
  

• 临近空间飞行器氢燃料电池电推进关键技术

  王绍成;齐济;

  氢燃料电池发电技术是未来临近空间飞行器动力系统领域的研究热点。通过分析国内外先进新能源动力无人飞行器的研究进展，指出了临近空间飞行器氢燃料电池发电系统的应用瓶颈。根据氢燃料电池发电系统的运行特点，结合临近空间与地面环境状态差异，提出了亟待解决的主要问题。重点分析了燃料电池空气路高增压比实现技术、空气路尾排能量回收技术、氢气综合利用技术、空间散热技术及多能源管理技术。针对各分系统存在的关键技术难点，结合工程项目经验，给出了部分切实可行的解决方案，为燃料电池应用于临近空间电推进无人飞行器提供借鉴。

  2022年05期 No.449 58-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 4292K]
  

• 低温推进剂在轨加注过程中气液相管理技术综述

  李子安;崔晨乙;白云;齐宝金;魏进家;

  微重力环境下的射流掺混现象和气液两相定位分离技术严重制约低温推进剂在轨加注技术的发展，综述了国内外关于微重力环境下射流稳定性和涌泉现象的研究进展，从实验观测和数值模拟两方面介绍了相关理论知识体系和实验模拟结果，探究了射流掺混机理及其影响因素。在气液掺混研究的基础上总结了当前适用于低温流体的气液两相定位分离技术，分析了惯性式、电磁式、表面张力式的研究现状和各技术的优势与局限性。分析结果表明表面张力式是当前最可靠有潜力的气液两相定位分离技术。进一步梳理了低温推进剂在轨加注过程中气液相管理技术的相关研究，以期为后续解决气液掺混、分离问题提供支撑。

  2022年05期 No.449 68-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 3075K]
  

开发与应用

• 基于自适应滑模变结构控制的临近空间拦截器末制导律设计

  王恒;荆武兴;杨源;郭建文;王岩;

  临近空间高超声速飞行器的快速发展对现有防空体系提出了巨大挑战。为有效拦截临近空间高超声速飞行器，主要研究了临近空间高超声速飞行器的拦截末制导方法。针对传统制导律受到相关参数设置影响，在目标机动情况下，常出现脱靶量比较大的问题，通过采用自适应滑模变结构制导律，实现了拦截器可自动调整制导参数，自适应跟踪目标飞行器进行拦截，并利用李雅普诺夫定理证明了该制导律的稳定性。仿真结果表明，拦截器过载指令和视线角速率均保持在可控范围内，验证了方法的有效性，为工程应用奠定了可靠的理论基础。

  2022年05期 No.449 81-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1087K]
  

• 美国“降阶”发展高超声速飞机

  郭楚微;孙宗祥;罗月培;李清;

  发展高超声速飞机是美国获取可重复使用远程高超声速运输能力的重要途径。根据21世纪以来美国高超声速飞机发展理念、技术路线、项目方案的调整演化，得出了美国当前在“降阶”发展高超声速飞机的结论，即调低速度指标与技术难度。总结梳理了美国在国家安全、军事需求方面的战略考量，以及高超声速飞机面临的关键技术挑战。从宏观和微观角度，分析了该发展趋势的原因或动机，包括立足战略背景调整技术路线、着眼成熟度与可靠性确定项目方案、折中可实现性与成本可负担性定位技术拐点。针对相关装备的发展得出三点启示，一要区别分析相关军事需求，二要客观评估自身发展情况，三要追求突破敢于超越引领。

  2022年05期 No.449 89-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 7815K]
  
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