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[发动机] 高超声速推进技术的新进展

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shaolin1254 发表于 2014-3-12 18:02 | 显示全部楼层
某新型吸气式发动机首次自由射流试验热调试报捷

本网讯(高伟)2月20日,由11所研发中心牵头研究设计的某新型吸气式发动机首次自由射流试验热调试取得圆满成功。标志着11所、六院乃至集团公司跻身于国内高超声速动力装置研究领域优势单位,同时也表明六院突破了高超声速动力装置自由射流试验技术。对提高我国吸气式液体动力研制水平,加快某重点型号发动机研制起到了重要的推动作用。
http://www.aalpt.com/www/newcontents.asp?leaf_id=2295
padamsli 发表于 2014-6-12 20:13 | 显示全部楼层

http://z.nwpu.edu.cn/info/1178/5952.htm
郑龙席教授领导的课题组近年来主要从事脉冲爆震涡轮发动机的研究工作。脉冲爆震涡轮发动机是一种利用脉冲式爆震燃烧室替代传统航空发动机等压燃烧室的新型发动机发动机。由于其具有宽广的军事应用前景,西方对其关键技术严格保密,可借鉴的资料很少。因此,对这一概念新、难度大、技术含量高的项目,其研究工作难度可想而知,课题组克服了一个又一个困难,在脉冲爆震涡轮发动机研究方面取得了令人鼓舞的进展,研究水平达到国际先进水平。



ssizz 发表于 2014-12-23 12:27 | 显示全部楼层
  中新网12月23日电 据中国国防科技信息网报道,阿诺德工程发展综合体(AEDC)高温材料特性评估与鉴定(HTMCE)试验台是美国空军用于开展当前和未来高超声速项目测试与鉴定(T&E)工作的特种设施。

  该试验台是一种高焓电弧加热设施,是AEDC用于模拟M8-20气动加热和飞行条件以测试热防护系统等高温材料性能的专用设备。AEDC高温测试团队负责开展宽广速度和高度范围下气动加热地面模拟试验,利用HTMCE试验台证明和鉴定热结构的性能和生存力。该团队参与了弹道导弹、高超声速导弹、再入飞行器、高速运输系统、太空运输和太空进入飞行器以及武器弹药系统等研发工作。

  AEDC目前拥有三台电弧加热器,每个都用于满足不同需求。H1电弧加热器集成了数量可调的若干个加热段,以优化加热器效率、总温和流场品质。正常运转条件下可产生很高的滞止温度和高达120个大气压的腔内压力。H2电弧加热器也能产生与H1同样的120个大气压的高温气流,但同时还可利用整体式加热器和高超声速喷管将气流引入真空测试段,可模拟M3.4-8.3范围内的飞行条件。H3电弧加热器尺寸更大,性能更高,可用于测试全尺寸或大尺寸导弹和再入飞行器样机和结构件。H3拥有12个模块,尺寸是H1的1.5倍,耗电功率是H1的2倍,气流压力可达到150个大气压。

  AEDC目前正在替换掉H2的整体式燃烧加热器,换成分段式加热器,同时升级其排放扩散器。这将使测试团队在2017年具备 “常规快速全球打击”(CPGS)项目所要求的测试条件。(中国航空工业发展研究中心 廖孟豪)
padamsli 发表于 2015-1-4 19:39 | 显示全部楼层
iew 发表于 2013-1-9 21:59
央视播出的这些原理样机试车视频截图:

视频地址
http://v.ifeng.com/mil/worldwide ... -107228b04489.shtml
padamsli 发表于 2015-1-4 19:41 | 显示全部楼层
中国青年报:航天科工三院:“飞航英才计划”识人留人用人
http://www.casic.com.cn/n103/n139/c2082874/content.html
  
       第二届“飞航杯”未来飞行器设计大赛在航天科工集团三院三部落下帷幕时,预赛成绩优异的首届冠军李攀原本信心满满。然而,比赛结果宣布的时候,“心碎了一地”,他竟然连三等奖都没有拿到。“飞航杯”大赛对李攀来说有特殊的意义:他参加了第一届比赛,获得一等奖,并因此获得到航天科工集团三院三部实习的机会,最后成了三部的正式员工。

       “我喜欢前沿领域的东西,有新的想法就又参赛了。”1986年出生的李攀毕业于西北工业大学,“心碎了一地”、“你懂的”挂在嘴边,常常工作到晚上1点半,但是想想别人睡觉的时候,自己在努力着并进步着,就小小地满足一下。

       像李攀这样活跃在“国防界”的年轻人,工作强度大,业余时间少,是什么拴住了他们的心?

  为什么坚持

    “现在择业,有人奔钱,有人奔亲情,有人奔发展前景。”李攀这样总结他这一代青年的择业观,“我有一颗献身国防的心,给自己几年时间,看看自己在这个领域能不能有所发展。”综合比较,李攀觉得航天三院三部“声名在外”,所以选择了这个单位。

  通过一次比赛能到这个单位工作,“完全是无心插柳”。

  工作之后,李攀才发现,“比想象中累得多,忙得多”,从去年4月入职到现在,参与的项目和承担的科研任务“5个手指头都数不过来了”,“上周五加班到凌晨1点半,周日加班到凌晨12点半”。

  但是,他也看到了自己的进步:“之前自己在写文章方面很欠缺,现在还是有一定的进步;之前做报告哆哆嗦嗦,现在慢慢变自信了。”李攀总结,是因为说的东西有底气了,觉得能说得上话了。

  李攀所在的三院三部是总体部。“我所从事的专业相当于系统工程师的角色,需要从全局构想方案的实施过程,从最初的想法到最终的产品,包括各种细节,都要参与。写文件、讨论锻炼了我的思维能力,跟各部门协调锻炼了沟通能力,向上级、军方汇报,锻炼了做报告、交际的能力。”正因为有这几点为前提,参加比赛时,李攀信心满满。

  这些是李攀最看重的收获,所以,尽管经常高强度的工作和有时候作品不被承认,常常“心碎了一地”,但是他愿意坚持,“给自己几年的时间”,看看自己会不会有所建树,然后扎根于此。

  并不是每一个新员工都有李攀看重的这些“平台”,有些可能就是参与某些具体产品的研制。如果说能看得到产品的工种才有看得见摸得着的成就感,那么,那些搞“预研”工作的年轻人岂不是“要啥没啥”。可是,就有这样的年轻人,放着安逸的工作、收入高的工作不干,非要到航天来的。

  张义宁现任三院31所某研究室副主任。2007年,他从南京航空航天大学博士毕业,以各方面优异的成绩,获得了仅有的一个留校名额,从事教学科研工作。2008年,31所开展在职博士后的培养工作,张义宁开始了在31所的博士后生涯。2010年出站,31所抛出了橄榄枝,张义宁离开南京,来到了北京,专攻新概念发动机的预研

    “当时在南京房子都买好了,到北京来成了无房户。”张义宁坦承,在31所的待遇不如南京。在31所创新压力大,很多预研项目需要单位未来占位,需要预先自筹经费……但相比之下,在31所有利于对前沿技术的系统把握。因此,到北京来,张义宁下了很大决心,是怀着“国家利益高于一切”的核心价值观的高度认同,才来到了国防科研前线。他有一个憧憬:“如果有一天我们研究的新型发动机替代了现有动力,那就意味着整个武器装备系统的升级。我和我的团队有这个信心。”

  张义宁是31所留下的第一个博士后,2010年6月,所有手续都办好了,31所派车到南京接张义宁,“把自行车都拉来了”。31所对人才的重视可谓如饥似渴。

  “猎头”、交底、不怕走,才能带好兵

  现在,张义宁成了31所新概念发动机研制的技术带头人,承担了多项国家级科研项目。可三年前,他刚来时,只有两个在职培养的硕士生配合工作,基本可以算是“光杆司令”。如今,张义宁拉起的这个创新研究团队已经初具规模:现有博士4人,年底将增至5人,硕士3人,还有一名在职研究生。

  “现在的‘带兵’已不是‘多多益善’,而是精中选优,宁缺毋滥。”在张义宁看来,带好兵要首先当个好猎头。“张猎头”的选人标准是:工作态度第一,从论文、从应聘交流过程看应聘者的思维模式和思维缜密程度,“如果表达思路不清,两个回合的交流就差不多了”。

  事实上,在航天科工三院,如果有哪个部所,甚至哪个科研团队缺人,可以直接向人事部门申请,人事部门根据当年应聘者的情况,让一线带头人到现场选人,当主考官。

  其实,猎头的工作并不是从当主考官开始的。张义宁当猎头的经验是:要想找到优秀人才,就要提前介入,经常上网搜搜文章,看是谁做的东西,有无独到的见解。学术研讨会的时候多跟同行、科研院所的老师交流,听研究生的学术报告等。有这样的“潜伏”才会有合适的目标。

   “入职第一年,技术全交底。”这是张义宁一直坚持的,他认为经过三院前两个月的“职前教育”,留下来的是认同这个单位、认同所在团队的。当然,张义宁对年轻人跳槽的态度是“不怕走”,他的导师王家骅在他离开学校时说:“到哪儿都是为国家做贡献,只要你做得优秀,老师会以你为骄傲,人才流动不是坏事。”

  说不怕走,张义宁其实是有底气的。他现在所在的这个团队,已经在国内创新发动机研究方面占据了先机。国家在他所研究的领域投入了资源,在31所为他研究的新型发动机专门建设了试验平台,这也是这类发动机国内首个系统级的试验平台

  在航天科工三院,第一年先交底也并不是张义宁的首创。33所一室副主任于华南2004年博士毕业,来到航天科工三院自动化控制设备研究所,从事惯性制导。但是他在哈尔滨工程大学研究的是水中兵器,专业并不对口,一到三院,就签了一份包教合同。有专人指导,不会就问,“所以能尽快进入角色”。

  同时,根据于华男的专业背景和论文方向,所里为他量身打造课题。尽管于华男是刚工作不久的员工,所里也让他承担起关键技术攻关的课题。

     于华男也是这样带新到团队的年轻人的。2011年,“神八”与“天宫”对接,于华男所在的平均年龄不到30岁的团队,设计出了独一无二的加速度计组合,在分辨率精度等指标上,达到了世界领先水平。

  于华男的经历在航天科工三院的传统中叫“传帮带”。后来,三院又积累了培养高级科技人员、高级管理人员和高级技术工人队伍的“三高”人才计划的经验。这个计划是在上世纪90年代,为解决人才断层问题而采取的重要措施。现在,“三高”有了升级版,叫“飞航英才接力计划”,这个计划就包括三院年轻人熟知的“三助一推介”工程,即“助跑”、“助推”、“助飞”和“推介”。

  每一个人都有可能成为精英

    “在对年轻人的培养和发展上,我们已经在逐步解放思想。2010年开始,每年在职称评聘中单独拿出几个指标,专门针对35岁以下的有突出业绩的年轻专业技术骨干评聘研究员;我们启动了三院青年素养工程。”航天科工三院人力资源部部长张丽认为,尽管如此,在对年轻人的提拔和使用上,还需要进一步加强。

  “2012年时,全院35岁以下专业技术人员和管理人员的比例占到60%以上,而型号两总和局级领导所占比例比较少。”张认为,这提出了一个问题,“人才培养,尤其是青年的培养,如何才能与全院发展规划相协调。”

  再加上完善人才梯队建设、培养专业技术领军人才、扩大领军人才影响力等考虑,飞航英才接力计划出炉。这项计划的主体内容,是指用10年时间,重点培养2000名左右优秀的30岁以下青年人才(助跑),1000名左右在本领域取得一定成绩、具有某方面专长的35岁以下骨干人才(助推),500名左右在相关领域内深有造诣的40岁以下的核心人才(助飞),同时将领导人才向外推介,从而带动整个队伍的良性有序发展。

  入选这一人才库的青年,培养单位为其量身定制培养计划,并指定导师培养,参与岗位交流、选拔使用等。

  在航天科工三院副院长、三部主任张红文看来,“每一个人都能成为精英”。

  张红文在航天科工三院的职业生涯路径原本就是三院人津津乐道的一个谈资——年仅38岁的他是航天科工三院最年轻的副院长,是第十三届中国青年科技奖获得者。1996年入职时,张红文还觉得“总师离自己很远”,那时,他自己都想不到,一个年轻人可以成长得这样快。

  张红文始终记得刚工作时领导对他的激励。时任副总师刘庆楣带着初出茅庐的张红文向军方推介新项目方案时,刘庆楣特意介绍了年轻的张红文,这给了他莫大的鼓励。2000年,为了给年轻人机会,三院三部拿出主任设计师的岗位让年轻人参加竞聘,张红文竞聘成功,提前4年晋升为主任设计师。

  不仅在职业生涯发展上步子迈得大,一次被领导评价为“冒险太大”的创新项目,也让张红文对三部“宽松”的成长氛围记忆犹新。当时,作为某型号总体技术负责人,他把目标瞄准到只有少数军事强国掌握、被认为是世界性难题的一项关键技术上。领导虽然觉得冒险,但并没有阻止,最多的一项重大技术攻关历经15次失败才取得成功。“领导的信任和团队的支持造就了一个宽容失败、鼓励冒险精神的宽松环境。”张红文说。

  张红文现在还兼任三部主任,他带团队的思路是“让每一个人的成绩得到大家的认可”,但是“每个人做出的贡献,一定是团队作战的结果”,一系列的制度保障,让他敢于对年轻人放手。

  在第二届“飞航杯”决赛现场,张红文这样对记者解释举办“飞航杯”大赛的目的:给有想法有思路的年轻人提供一个展示的平台,激发新的创意;在大赛中发现更多的人才,同时吸引更多优秀人才投身航天事业。
padamsli 发表于 2015-1-4 19:45 | 显示全部楼层
多循环吸气式脉冲爆震发动机?

目前,人们对 PDE (PDE,Pulse Detonation Engine)的研究主要有两条途径:一是吸气式脉冲爆震发动机--即以空气为氧化剂的PDE,二是脉冲爆震火箭发动机--以氧气为氧化剂的PDE。二者的主要区别是吸气式PDE从空气中获得氧化剂,而PDRE自带氧化剂,它们的基本工作原理是相同的。

多循环吸气式脉冲爆震发动机推力直接测量
http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TJJS200605015.htm

脉冲爆震发动机倒旋流气动阀性能实验
http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-TJJS201204029.htm

旋转筒式脉冲爆震发动机流量分析
http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-AGLU201105003006.htm
StdNormDist 发表于 2015-1-4 20:08 | 显示全部楼层
padamsli 发表于 2015-1-4 19:45
多循环吸气式脉冲爆震发动机?

目前,人们对 PDE (PDE,Pulse Detonation Engine)的研究主要有两条途径 ...

多循环吸气式脉冲爆震发动机推力直接测量.pdf (415.9 KB, 下载次数: 20)

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zhh894217 发表于 2015-4-30 17:49 | 显示全部楼层
大范围调节针栓式空气甲烷加热器热试圆满成功
来源:西安航天动力研究所 | 发布时间:2015-04-24 【关闭此页】
    近日,由我所研制的大范围调节针栓式空气甲烷加热器热试成功,完成了一系列空气/甲烷、空气/氧气/甲烷燃烧试验,加热器点火平稳,燃烧稳定,冷却可靠。

    根据中国科学院力学所某超燃冲压发动机蓄热式地面实验设备的研制需要,项目组在短短几个月时间内先后完成了系统方案论证、加热器方案论证和图样设计,加热器的技术难点在于喷注器大范围调节、燃烧室尺寸大和反向高压密封等。针对春节前加热器热试过程中出现的啸叫、中频燃烧不稳定性等突出问题,项目组集智攻关,完成仿真计算、脉动数据分析和改进方案设计。

    春节以来,热过程研究中心清水头实验区任务特别多,每个试验时间节点紧张,项目组克服了重重困难,利用周末和晚上时间,加班加点在一个星期内完成了试验系统的搭建、系统调试和考核试验,不仅一次成功验证了改进方案正确有效,而且获得了大量针栓式气体推进剂加热器燃烧基础数据,此外也初步掌握了气体推进剂中频燃烧不稳定的解决方法,为未来类似燃气发生器设计提供基础支持。
http://www.casc11.com/news/show.asp?id=1078
zhh894217 发表于 2015-4-30 17:51 | 显示全部楼层
22222.jpg
zhh894217 发表于 2015-8-28 13:34 | 显示全部楼层
航天科技十一院将建世界最大电弧加热自由射流平台
来源: 中国航天报         日期:2015/08/28         字体:【大】【中】【小】

近日,中国航天科技集团公司十一院某电弧加热自由射流平台建设项目正式获得国家立项批复,该院将启动建设一套世界最大的电弧加热自由射流平台。

该项目建设内容主要包含三座电弧加热自由射流平台和配套的测试控制系统、水电气系统以及试验厂房和整流站等。该电弧加热自由射流平台的加热功率目前来看在国内和国际均属最大,建成后可满足飞行器较大部件的地面防热考核试验需要,进一步巩固十一院在气动热防护试验考核领域的领先地位。(吕凤佳)
http://www.spacechina.com/n25/n1 ... 016303/content.html
zhh894217 发表于 2015-10-27 20:58 | 显示全部楼层
31所完成全系统长时间热考核试验
王二强
日期 : 20151022
期号 : 2988
版号 : 2
版名 : 综合新闻
作者 : 王二强
标题 : 31所完成全系统长时间热考核试验

        本报讯 近日,中国航天科工集团公司三院31所在试验区试验台完成了高马赫数状态试验台全系统长时间热考核试验,试验台各系统工作正常,各项指标均达到设计要求,试验取得圆满成功。

        据悉,这是我国首次完成该种全系统长时间热考核试验,是对包括试验台和试验区整个能源保障系统的一次全面检验。试验成功表明试验台长时间运行的核心关键技术已经取得突破,并得到验证,具备了保障长时间科研试验的能力,为推动我国发动机技术快速发展提供了支撑。 (王二强)

(来源:中国航天报)
zhh894217 发表于 2015-11-5 15:30 | 显示全部楼层
18所新型控制阀进入发动机市场
曹姣姣
日期 : 20151104
期号 : 2997
版号 : 2
版名 : 综合新闻
作者 : 曹姣姣
标题 : 18所新型控制阀进入发动机市场

        本报讯 前不久,航天科技集团一院18所研制成功了数字式燃油流量控制阀,并交付用户,成功配套于发动机,打破了控制阀只能配套伺服机构的情况,进入到一个全新的市场领域。

        此次研制的控制阀是该所首次为某高超飞行器发动机配套研制。该控制阀可对进入发动机的燃料进行连续流量控制。与以往控制阀相比,数字式燃油流量控制阀可以在一定流量区间针对不同规格的发动机进行实时调节。

        目前,该控制阀的最新系列产品已投产,预计年底可交付用户使用。(曹姣姣)
(来源:中国航天报)
ignix 发表于 2016-3-31 19:05 | 显示全部楼层
随着飞行器飞行速度的不断提高,现有的技术水平正在被巨大的技术需求甩开,结构减重不断出现瓶颈,迫切需要设计人员从基础、机理层面认识结构刚度、强度的影响因素。

J-20-201510p.jpg

ignix 发表于 2016-3-31 19:06 | 显示全部楼层
印度计划在2016年底进行时长20秒的高超声速试验

【据印度《印度第一站》2016年3月29日报道】印度国防研究与发展组织(DRDO)本周二声称,“高超声速试验验证飞行器”(HSTDV)项目计划在2016年12月份进行高超声速飞行器的一次关键试验,试验时长约20-22秒。DRDO与2005年在位于海德拉巴市的阿卜杜勒•卡拉姆导弹综合体专门成立了HSTDV项目部,并DRDO末段弹道研究实验室完成了大量测试研究。HSTVD项目的最终目标是发展高超声速导弹。(中国航空工业发展研究中心 廖孟豪)

http://www.dsti.net/Information/News/99060
langge945 发表于 2017-1-24 13:09 | 显示全部楼层
近空间飞行器重大研究计划:瞄准未征服的新空域



编者按:当今,传统航空器上不去、航天器下不来的“近空间”,已成为全球战略竞争的焦点,也带来了前所未有的科技挑战。2007年,国家自然科学基金委员会启动了重大研究计划项目“近空间飞行器的关键基础科学问题”。九年来,在该计划支持下,我国近空间飞行器研究取得一系列突破性进展。近日,该重大计划通过验收。本期基金版梳理总结该计划取得的经验及四项代表性的科研成果,以期充分展现这一重大项目。

■本报记者 甘晓

近百年来,航空航天器的研发已成为人类最大规模的科技创新活动。不过,在我们头顶上尚有一段鲜有持久飞行和应用的空域——传统航空器上不去、航天器下不来的“近空间”(Near Space)。如今,近空间成为全球战略竞争的焦点,带来前所未有的科技挑战。

2007年,国家自然科学基金委员会(以下简称“基金委”)启动了“近空间飞行器的关键基础科学问题”重大研究计划(以下简称“重大计划”)。通过九年的实施,该重大计划取得了丰硕研究成果,近日顺利通过验收。

“我们为进入、控制和利用近空间这一人类尚未征服的空域,奠定了坚实的科学和人才基础。”该重大计划指导专家组组长、中国工程院院士杜善义告诉《中国科学报》记者。

扮演引领和旗帜角色

该重大计划秘书组组长、哈尔滨工业大学教授孟松鹤介绍,近空间目前国际上尚无统一定义,通常指20至100公里之间的空域,具有空气稀薄、气流平稳、太阳能丰富等环境特征。

“近空间相对稀薄的空气不仅可以提供升力,减缓气动阻力和热载荷,还可以提供推进系统氧化剂,为实现长时间、高效的高超声速飞行提供理想走廊,大幅度提升远程快速到达、时间敏感性目标快速响应,廉价可靠进入空间等人类空天飞行能力,将会给未来国家安全和人民生活带来革命性的影响。”孟松鹤表示。

半个多世纪以来,人类为实现近空间高超声速飞行已付出诸多努力,但由于对相关基础科学问题认识不足,基础研究未能得到持续支持,而始终未能修成正果。

从“九五”计划开始,我国逐步加大了在高超声速领域的投入。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006-2020年)提出重点研究高超声速推进系统、可压缩湍流理论、高温气体热力学、新材料结构力学等航空航天重大力学问题,满足“国防科技与航空航天建设为维护国家安全提供保障的迫切战略需要”。

随后,基金委明确了“基础研究要为国家重大需求服务”的指导思想,以近空间高超声速远程机动飞行器涉及的关键科学问题为重点,及时启动了重大研究计划。

“这是我国第一个关于高超声速飞行的系统性基础研究计划,扮演着引领和旗帜的角色。”杜善义表示。


该重大计划实施以来,在提升核心科学问题研究能力、人才培养、研究模式上取得重要成果,成为近空间高超声速飞行器发展和创新的供给侧。

该重大计划指导专家组成员、国防科技大学教授王振国说:“通过加强基础研究,以前不明白的地方,现在有些明白了,以前看不到的东西,现在看到了,同时还做了一些超前的部署。这为工程实践从经验型上升到理论指导型,完全走出一条有自己特色的路,奠定了基础。”

多学科融合寻找突破

该重大计划实施过程中,充分发挥了指导专家组的顶层设计和主动引导作用,将近空间飞行器的关键基础科学问题首先明确为“近空间飞行环境的空气动力学”“先进推进理论和方法”“超轻质材料/结构及热环境预测与防热”“高超声速飞行器智能自主控制理论和方法”等四个核心科学问题。

“从认识的过程和作用来看,这四个核心科学问题体现了‘气动需先行,动力为核心,结构与材料是基础,控制是关键’的高超声速飞行器学科特点。”杜善义告诉《中国科学报》记者。

高超声速飞行器是一个复杂的系统,体现了多学科高度一体化与非线性耦合的特征。该重大计划由基金委数理科学部牵头,联合工程与材料科学部和信息科学部组织实施。“研究过程体现了对力学、物理、化学、数学、材料科学、信息科学等相关基础学科交叉与融合的促进。”孟松鹤向《中国科学报》记者表示。

孟松鹤进一步介绍,四个核心科学问题中的每一个研究方向和内容都强化了多学科交叉与融合。例如,气动问题要强调推进与控制的要求、结构和材料的限制,推进问题不仅要求流动、燃烧一体化考虑,而且要关注防热与控制带来的相关问题。

同时,通过强化“重点支持项目”“项目群”等方式,研究人员在防热减阻、机体/推进一体化等方面提出了诸多新概念。7个集成项目则体现了“问题驱动”和核心科学问题间的“大协同”,促进了关键科学问题的突破。

在杜善义看来,该重大计划的组织实施,为多学科、多领域的交叉融合找到了多种渠道,是其重大贡献之一。

“磨刀砍柴”两不误

近空间飞行器的研究要求科学认知和工程实践密切结合。工程实践需要基础理论突破后才能推进,基础研究成果则要通过飞行试验才能验证。研究人员这样比喻道:如果说基础科研是“磨刀”,那么,工程实践就是“砍柴”。此前,两个部分研究人员交流机会较少,制约了这一领域的快速发展。

中国科技大学教授王建华是一名从事强化冷却前沿研究的科学家,主要方向是多孔介质传热传质过程的建模、数值模拟方法及实验技术。

“参与重大研究计划前,我很少考虑自己的研究能应用在什么地方。”王建华告诉《中国科学报》记者。九年间,她在交流研讨活动中结识了来自许多相关领域的研究者,包括工程研究者,而她的理论研究也被工程部门关注。

对此,王建华表示,正是该重大计划为她提供了这一可能。“对我们基础研究者而言,这个计划非常好地发挥了引导作用,引导我们去关注国家重大需求,提炼出科学问题,从源头上解决工程难题。”

清华大学教授冯雪也秉承了“既满足工程应用需求、又探索关键基础科学问题”的研究理念,实践了“工程应用牵引基础科学、基础科学支撑工程应用”的研究思路。他们开辟了高温及超高温在线测量表征手段,弥补了传统标记点或数字图像相关技术的不足,推动了学科发展,其研究成果也推广应用到多个工程单位。

在他们看来,工程实际与基础科学相结合的思路极大地加强了工程单位对本学科领域研究的关注,为后续相关学科在工程领域发挥更重要的作用奠定了基础。

人才培养保障可持续发展

吸引和培育人才是基础研究的重要使命,是一个领域创新能力提升和可持续发展的关键。2004年,王建华回国后不久,便得到国家自然科学基金的支持。“刚刚回国时,我的课题组只有我和一名研究生。”她回忆。在重大研究计划长达九年的稳定支持下,其研究组逐渐壮大起来,目前已经有3名副研究员和7名研究生。

许多参与该重大计划的科学家与王建华有着类似的经历。冯雪得到了“高温环境下热防护涂层力学性能测试及失效机理研究”方向的持续支持。他带领团队发展了高温光学并自主研制高温试验科学仪器,获得了热防护系统地面考核的结构级可视化测量等一系列原创性成果。冯雪也在项目资助下获得优秀青年基金、国家杰出青年基金。目前,他已成为清华大学航天航空学院非常规环境下力学与微器件方向的学术带头人。

九年来,该重大计划共涉及29个依托单位、研究人员近700人,已经培养博士、硕士毕业生上千名,不仅为航空航天领域注入了新鲜的血液,还有效地促进了航空航天研究队伍与基础研究队伍的结合。

“任何一个领域或方向的做大、做强,首先必须要有人,未来,这样一支基础研究队伍将支撑起我国近空间飞行器乃至整个空天飞行器的可持续发展。”杜善义表示。

《中国科学报》 (2017-01-23 第6版 基金)

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2017/1/366669.shtm
丙辰之龙 发表于 2017-6-1 13:41 | 显示全部楼层
http://www.guancha.cn/ChenFeng3/2017_05_29_410651_s.shtml

转帖过来的,大神评价一下靠谱吗?




文/观察者网专栏作者 晨枫】
5月24日,美国国防先进研究规划局(简称DARPA)与波音签订协议,研发XS-1高超音速飞机。XS为Experimental Spaceplane的缩写,意为实验性空天飞机,用于验证低成本卫星发射系统。
随着卫星的军民用价值迅速提高,更多的卫星等待发射,失效的卫星必须迅速补射。传统发射方式的成本太高,准备时间太长,已经不适合需要了。XS-1要求把每次发射的费用降低到500万美元以下,比现在的典型发射成本降低90%,并把再次发射的准备时间缩短到几小时,而不是现在的几个月。
在上世纪60-70年代空间竞赛时代,美国在空间技术方面连创辉煌,最后以“阿波罗”登月计划为顶点。进入80年代,美国空间技术再创辉煌,航天飞机的成就至今无人超过。但进入21世纪后,只有伊隆·马斯克的“猎鹰”和杰夫·比佐斯的“蓝色源泉”等民间可重复使用火箭项目在折腾,美国政府主导的空间技术研发进入了沉寂,甚至出现发射军用卫星必需的重型运载火箭依靠俄罗斯RD180发动机的尴尬。在高超音速方面,除了雷声大、雨点小的X-47和X-51计划外,也是静悄悄的。XS-1计划使得人们会心一笑,美国又回来了。

美国波音公司开始开发XS-1空天飞机,该机实际上是一种可返回式运载火箭

苏联时期计划的“安加拉河”火箭助推器,其实和XS-1差不多是一样的概念
但笑过之后,人们愕然发现,XS-1远不如想象,在概念和技术上只是逆转的航天飞机。航天飞机的助推级是一次性使用的,载荷级可重复使用。XS-1反过来,助推级可重复使用,载荷级反而是一次性使用。这当然是有道理的。航天飞机是载人的,载人的载荷级(也叫轨道舱)是最昂贵的部分,重复使用有利于降低成本。XS-1是不载人的,只用于发射卫星,载荷级不必重复使用,但更大的助推级反而是发射系统成本的主体,所以这才重复使用。实际上,这可以看作带翼、具有滑翔着陆能力的“猎鹰”可回收火箭。
除了这一逆转,XS-1在推进技术和热防护技术上没有新意,基本上是现有技术的再包装。XS-1采用Aerojet Rocketdyne的AR22液氢液氧火箭发动机,这是从航天飞机主发动机改进而来的。XS-1依然采用垂直发射,用单级火箭推进到大气层边缘后,释放载荷级,自身靠机动滑翔返回发射场。一次性使用的载荷级则在自身火箭动力下进入近地轨道,任务完成后在返回中焚尸灭迹。由于助推级始终在亚轨道高度飞行,没有再入问题,所以也没有多少热防护问题。取消热防护要求大大降低了系统重量和成本。
波音计划在2019年进行发动机地面测试,展示10天内接连发射10次的能力,2020年进行飞行试验,可能进行12-15次发射。载荷从无载荷开始,然后从400公斤逐步增加到1360公斤。飞行试验从5倍音速(也可表达为M5)开始,逐步提高到10倍音速,这是高超音速了。
天下武功,唯快不破。高超音速飞行器不仅速度快,还有强大的机动能力。弹道导弹也很快,但只有有限的机动能力。正因为如此,弹道导弹一发射,就可以推算出弹道全程的大概,反导弹就可以按照提前量发射了。这好比鬼子一出炮楼,就可以根据走哪条路,判断扫荡目标、行进速度和路径,就可以赶紧埋地雷了。反导弹的机动性只需要补偿弹道计算误差或者目标的有限机动能力。
高超音速飞行器的机动能力大大超过弹道导弹,在最终转入攻击之前无法判断导弹的攻击目标和弹道,最终只有靠现在还不存在的高超音速反导弹或者激光、粒子束武器来拦截,常规拦截手段很难奏效。如果还是用鬼子扫荡作比方,鬼子上路后,有意识地不断改变路径,迷惑游击队,甚至可能绕一圈从背后偷袭,这地雷就不好埋了,只有从村里加强对四面的观察,根据鬼子的最后动向,兵来将挡、水来土掩了。换句话说,这仗要难打得多。
丙辰之龙 发表于 2017-6-1 13:42 | 显示全部楼层
在气动上,由于高超音速飞行的表面生热巨大,飞行体表面的边界层不再仅仅是流体力学问题,也是热力学问题。比如说,边界层会受热膨胀,雷诺数不再能有效地描述边界层和流动现象。空气动力学与热力学拧到一起,成为空气热动力学。另外,高超音速主要工作在空气特别稀薄的高层大气,与低层的稠密大气相比,空气分子之间的距离显著增加,空气的连续性假设不再可靠,需要当作粒子来处理,使得很多传统理论与方法要重新考虑。
中国在高超音速方面卓有成就,传说中的DF-ZF(也称WU-14)高超音速飞行体已经试验了7次,全部成功。这是助推-滑翔体,还不是动力飞行体。中国对助推-滑翔体已经玩得很纯熟了,A300火箭弹采用拉起弹道,射程增加到300公里以上(在出口市场上限制到280公里,以遵守导弹技术公约要求),这也是助推-滑翔技术的应用。但助推-滑翔更适合一次性使用,或者XS-1这样的“伪可重复使用”,真正可重复使用的高超音速飞行体应该像普通飞机一样水平滑跑起飞和降落,并在极高空达到高超音速。这对动力提出了全新的要求。

CCTV7频道节目中曾惊鸿一现的东-5导弹新型战斗部,被认为很可能就是WU-14飞行器的某种发展型

面对连续7次成功试验的WU-14,美国也加速了AHW高超声速导弹的试验

结果……
传统的涡轮类(包括涡喷和涡扇)喷气发动机在M3左右达到速度极限,常规冲压式喷气发动机在M5左右也达到速度极限了。这是因为涡轮类和冲压都是基于亚音速燃烧,进气必须减速到亚音速,然后再通过收敛-扩散喷管达到超音速。这样的减速-加速过程造成本质阻力,到一定的时候,阻力增加比推力增加更快,速度就达到极限了。火箭发动机当然是可以达到高超音速飞行的,但需要自带氧化剂,重量较大,危险性也较大,发生泄漏就可能造成爆炸。吸气(包括涡轮类和冲压)发动机从空气中吸取氧气,效率要高得多,也较安全。但冲压发动机要用于高超音速,必须基于超音速燃烧。这个超燃可是不容易。
空气中的压力波以音速传递。常规燃烧的火焰扩散在亚音速进行,所以热空气的膨胀扩散快于火焰扩散。超音速燃烧的火焰扩散速度超过空气膨胀速度,空气急剧升温增压但来不及膨胀,积聚的巨大能量最终释放出来的时候,强大的压力形成破坏性的激波,这就是爆炸。激波的理论密度为无穷大,激波扫过来就像钢板打脸一样,而且是超音速的速度,这就是爆炸威力远远大于燃烧的道理。超燃冲压可算是可控的连续爆炸,其燃烧控制的难度可想而知,就算达到稳定燃烧了也只有很窄的工作范围。
多少年来,超燃冲压就像海市蜃楼,似乎触手可及,但又总是飘然而去。仅有的成功试验早先只有秒级的工作时间,现在延长到分钟级,还都是在屡败屡战之后。但2015年国防科大王振国教授获得冯如航空科技精英奖,他是超燃冲压专家,颁奖仪式上却对他的成果只字不提,倒是符合中国对于军工科研守口如瓶的传统。
但于3月6日由美国航空航天学会(简称AIAA)、中国工程院主办、厦门大学承办召开的21届国际航天飞机和高超声速系统与技术大会上,中国大大方方地揭示了大量成功的试验和实物图片,并透露了中国已经成功地进行了超燃冲压的飞行试验。更加惊人的是,中国研制的涡轮-火箭-冲压组合循环发动机(简称TRRE)将在2017年底前开始飞行试验,如果成功,这是世界第一。其他国家(包括美国)慢说组合循环,连具有实用意义的可持续超燃冲压都没有做到。中国尽管没有透露超燃冲压可持续工作的时间,但要是达不到至少亚小时级,研发组合循环发动机是没有意义的。这一阶段的试验将持续到2020年,在2025-30年进行水平滑跑起飞-着陆的飞行试验,如果成功,更是里程碑级的成就。

一次对公众极为低调,但在行业内不啻于雷霆万钧的大会
中国的TRRE采用上下并列的基本布置,共用可调进气口,然后进气道分叉,上半通向涡轮发动机,下半通向火箭-冲压发动机,两者的喷口在扩散段再度汇合。这种上下并排的布置巧妙地利用了涡轮发动机需要弯曲、扩张的进气道和超燃冲压需要短直进气道的问题,尾后合并的喷口也巧妙地利用了涡轮发动机需要收敛-扩张喷口和超燃冲压只需要扩张喷口的特点。可调的进气口控制激波系的形状和位置,确保进气道工作条件与发动机工作模式最优匹配。
上涵道里的涡轮发动机在静止到M2之间工作,下涵道里的火箭冲压在需要加速时启动,这时可以等效为加力燃烧室。火箭冲压也称吸气火箭、引射冲压,用贫氧富油的高温火箭燃气对冲压进气引射增压,并与进气混合燃烧,大大提高冲压的效率、推力和工作速度。在M2时,上涵道关闭,下涵道进入亚燃冲压模式,然后在M3-6之间转入火箭冲压模式。在M6时转入超燃冲压和火箭冲压组合模式。发动机以性质稳定、价格低廉的航空煤油为燃料。
中国在过去两年里进行了大量试验,验证了加速、巡航、机动等各方面性能,验证了上下涵道的协调工作和可靠平顺的模式转换,有效地解决了低速时的大推力要求和M6时的高比冲要求之间的矛盾。试验证明了下涵道里的液体火箭和双模冲压在M1.5-7之间协调工作的可行性。2016年,进气道和喷管试验完成,M1.8条件下的台架试验也完成。M2-6的稳态台架试验已经开始。试验验证了TRRE的进气道、喷管和燃烧室设计和模式转换。试验数据表明,可在1平方米捕获面积下达到8吨推力,达到设计要求。应该注意的是,8吨推力看起来不多,但超燃冲压最大的挑战是降低阻力,其次才是提高推力,8吨不少了。

在这次会议上,中国突然公布了一系列新的技术成果

目前还在幻想中的SR-72高超声速飞机的动力系统,已经比中国在2017年将开始测试的TRRE发动机落后一代了
丙辰之龙 发表于 2017-6-1 13:42 | 显示全部楼层
组合循环发动机不同于变循环发动机,前者是涡轮类喷气发动机、亚燃与超燃冲压发动机和火箭发动机的组合,后者为涡喷与涡扇之间的无缝切换。前者用于高超音速与空天飞行,后者用于常规的大气层内飞行,比如M2一级的超巡战斗机或者超音速客机。美国空军为第六代(在中国称为第五代)战斗机研发的AETD发动机就是变循环发动机。
厦门会议还揭示了其他来自中国的大量重大成果,尤其是大量成果都有实物试验验证,这意味着技术水平接近或者已经达到实用程度,而不是纯理论或者纯数字仿真的空谈。比如说,国防科大已经成功测试了660毫米直径的连续旋转爆轰发动机,这是脉冲爆轰发动机的进一步发展,同样利用超燃时压力波“自我闭锁”的机理,使得燃烧的温度和压力极大升高,而且产生连续推力,可能突破涡喷、涡扇的速度和热效率局限,成为下一代喷气发动机的基本技术。北航展示了紧凑型高效换热器技术,可以将进气温度迅速降低,不仅提高进气密度和进气道效率,还对热端部件的起冷却作用,可用于减轻防热设计带来的重量,或者进一步提高热工参数,试验已经取得“令人满意”的成功。
在材料方面,中国新研制的轻质热防护材料采用仿生的陶瓷表面结构,耐热能力提高近万倍。其他新型热防护技术包括泡沫碳、陶瓷覆层和夹层隔热、波纹夹层与隔热复合结构等。中国科研人员还研究出三维碳纤维编织技术,形成三维网格复材结构,避免了传统二维复材的界面分离问题。应该指出,这些技术在航空上也有巨大价值,三维编织碳纤维风扇叶片就是C919的LEAP发动机的关键技术之一。
在理论方面,中国在高超音速非稳态流动理论、复杂流动机制和数值仿真等方面取得突破,对物理耦合现象取得深入理解,发现了新的流动现象,建立了高升阻比高超音速飞行器的最优设计方法,建立了同时达到降低热通量和降低阻力的新方法。中国还摸清了碳氢燃料的熄火极限,这是使用碳氢燃料的超燃冲压工作范围的理论极限,对设计至关重要。中国在高超音速进气道设计中采用弯曲表面的压缩面。一般来说,人们对高超音速飞行中的空气热动力学的理解还很粗浅,所以已经飞行的高超音速飞行器大多是直线、平面结构,把复杂的三维问题简化成二维。弯曲表面的压缩面代表了更高层次的技术和自信。

目前大多数高超声速飞行器的设计都是“直线”外形
中国还在大量兴建高超音速风洞。理论前沿只有得到实验验证,才能成为可靠的指导工具,对于已经突破传统理论应用范围的高超音速研究来说,更是如此。中国的高超音速风洞有科学院力学所的当前世界最大的JF12风洞、航空航天院即将完工但比JF12更大的FD21风洞、国防科大的M6低噪声风洞,当然少不了绵阳的可以模拟长达600毫秒的M4-7高超音速试验装置,JF12只能模拟100毫秒。这些风洞是蓬勃兴起的中国高超音速研究的底气。
回到XS-1,其液氢液氧火箭是“阿波罗”计划的“土星V”就采用的技术,而没有采用更先进的超燃冲压或者任何形式的吸气发动机。XS-1依然采用低效的垂直发射,完全依靠蛮力把载荷托入空中。航天飞机轨道舱(包括载荷舱、驾驶舱和燃料、发动机)的重量为110吨,最大载荷25吨,但整个航天飞机的最大起飞重量竟达2000吨,其他的都是发射后就抛弃的助推器、外部燃料箱。两台助推火箭的推力各12500kN,加轨道舱三台主发动机共产生5525kN,起飞需要超过30000kN的推力!相比之下,飞机依靠机翼在滑跑中产生气动升力,可用低得多的能量升空。最大起飞重量为254吨的波音787-9只需要两台320kN级的涡扇发动机就可以起飞,这还是考虑到一台发动机在起飞中故障情况下的单发强行继续起飞所需的推力。波音787只有载客量数据,没有载重量数据,但最大起飞重量相似的C-17可载重78吨。垂直起飞的航天飞机与滑跑起飞的常规飞机的效率和经济性差别不言而喻。
在气动上,XS-1在尺寸上相当于公务飞机,在气动布局上与航天飞机很相似,但机翼具有大型翼梢小翼,作为替代垂尾,正常垂尾的位置要用于搭载载荷级。XS-1的气动控制能力估计也比航天飞机有所提高,改善了机动性,降低了对着陆场的跑道要求。但机翼升力可能不足以实现在滑跑中起飞,这使得XS-1的返回依然只能在指定着陆场进行,否则在偏远的备降场着陆的话,无法靠自身动力返回发射场,还是要劳驾NASA的专用波音747驼在背上,这就费事了。中国的采用TRRE的空天飞机将能从普通机场起飞和着陆,技术水平差距不可同日而语。
在厦门会议上,中国方面一口气发表了所有347篇论文中的272篇。如果这只是主场现象的话,2016年在亚特兰大举行的第20届会议只有89篇论文。中国军工向来有很深的保密传统,官方对很多已经在光天化日之下的“天下保守得最差的秘密”还拒不承认,慢说深藏水下、不为人们所知的真正秘密了。考虑到高超音速的军用潜力,厦门会议上中国的大动作不同寻常。美国《航空周刊》称这是中国对整个西方的叫板(a shot fired across the bow of the West)。
丙辰之龙 发表于 2017-6-1 13:43 | 显示全部楼层
厦门会议还完整透露了中国的高超音速研究计划。国家自然科学基金会出资1.5亿人民币,在2007-16年之间组织了9年研究计划,涵盖全国的科研院所和高校,涉及高超音速的所有主要方面。计划分三阶段,前四年打基础,中间两年择优深入,最后三年成果集成,尤其是要有实物。整个计划有三个目标:1、健全研究体系,完善设计方法;2、取得关键技术突破;3、打造人才队伍。在厦门,不仅国家队的绵阳的国家空气动力研究与发展中心、北京的科学院力学研究所积极很活跃,航天科工集团第三研究院、三十一研究所、中航工业沈阳飞机设计研究所、中航商飞、燃气涡轮研究院、运载火箭技术研究院、国防科大、西工大、南航、北航、厦大等都有积极参加。《航空周刊》称之为协调有效、举国发力的高超音速科研计划,不仅具有惊人的深度、广度,而且在相对较短的时间里就取得了多到令人晕眩的重大成就(a cohesive, nationwide hypersonic research and technology program that not only shows astonishing depth and breadth, but has also produced a bewildering number of major accomplishments in a relatively short period)。一本正经的权威专业杂志这样堆砌惊叹词是很少有的事情。
中国在高超音速领域敲响了战鼓,但选的地方很小众、很专业,该听到的人想不听到都不行,不需要听到的人依然在懵懂之中。中国不想成为威胁,但老虎和眉善目的,可不能当病猫了。
这些年来,中国在科学研究与工业技术各方面取得了巨大的成就,但中国依然是发展中国家。在众多传统领域,中国还有很多方面落后于世界先进水平,例子不胜枚举,毕竟发达国家的发达不是在睡懒觉中从天上掉下来的,别人也在努力,别人的起点还更高,中国只有静下心、扎实努力。但传统领域毕竟是传统领域,发展还在继续,速度总是在慢下来的,假以时日,不懈追赶的中国是可以追得上世界前沿的。从电冰箱、彩电还需要全国一盘棋攻关到歼-20、C919和天宫、神舟,中国就是这样一步一步过来的。但在颠覆性的新领域,大家的起点都是一样的,中国有信心、有能力,也正在发力,直冲世界前沿,高超音速正是这样一个领域。更快,更高,更远,我们的目标是星辰大海。中国加油!
zhh894217 发表于 2017-11-2 22:31 | 显示全部楼层
DARPA授予洛克达因公司AFRE项目TBCC发动机地面验证机科研合同
2017-11-02
【据美国洛克达因公司网站和《航空周刊》网站2017年10月9日报道】日前,DARPA已经向航空喷气集团洛克达因公司授予了一份“先进全状态发动机”(AFRE)项目涡轮基冲压组合(TBCC)发动机地面验证合同,该发动机将可用于水平起降、最大速度超过Ma5的高超声速飞机。
航空喷气集团洛克达因公司CEO兼总裁艾琳•德雷克表示,“通过AFRE项目,我们将逐步成熟相关设计和部件技术,并最终集成一型全系统级的TBCC发动机地面验证机。研发可在亚声速、超声速和高超声速范围内飞行的推进技术,将有助于未来研制下一代高速军用飞机,确保我们的空中优势。”
AFRE项目旨在利用现货涡轮发动机,在地面上集成验证一种能够无缝在Ma0~5+范围内工作的可重复使用、碳氢燃料、全尺寸涡轮基冲压组合(TBCC)发动机,以进一步支撑实现能够在拒止环境下执行ISR任务的高超声速飞机。
洛克达因公司此前为波音公司X-51A“乘波者”高超声速飞行验证机成功研制了SXJ61碳氢燃料超燃冲压发动机,并在2013年的飞行试验中将该验证机加速到了Ma5.1。
2017财年,AFRE项目完成了高超声速飞机的概念设计,并据此给出了TBCC发动机地面验证机的需求定义。项目将在2018财年开始测试大尺寸的共用进气道和全尺寸的双模态亚燃/超燃冲压发动机燃烧室,完成全尺寸尾喷管的制造,并开始现货涡轮发动机的集成工作。(中国航空工业发展研究中心  廖孟豪)
http://www.dsti.net/Information/News/107104
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