高超音速客机的技术挑战

文摘   2024-10-31 18:46   北京  

报名-eVTOL和新兴航空技术交流活动-深圳11月9日

2024年10月27日,凌空天行成功完成了“云行”系列超音速飞机验证机试飞,考核了超音速飞机的气动、防热、控制等关键技术。“云行”系列飞机计划以四倍以上音速飞行,将极大提升洲际出行效率。预计在11月份完成该飞机的“筋斗云”系列发动机的飞行验证,并于2027年实现超音速客机原型机的首飞。这是国内难得一见从事超音速客机开发的团队,而并不像美国在NASA的支持下,有多家初创团队正在开发超音速和高超音速客机技术。


高超音速技术项目分为四个研究主题领域。第一个研究主题是系统级设计、分析和验证,探讨技术对整机性能的影响。第二和第三个主题更具体地关注推进技术和实现高超音速飞行的飞行器技术。第四个主题领域探讨了可以在高温高超音速飞行中生存和重复使用的材料技术。

系统级设计与分析

系统级设计、分析和验证研究课题(RT-1)的投资重点是高超音速推进和飞行器系统分析方法的计算工具开发和验证,包括不确定性量化。RT-1协调并执行明确的系统分析研究,以阐明高超音速飞行器和技术对高速民用旅行和太空访问的潜在好处,并将利用这些研究推动一个专注于可重用性、可负担性和可靠性的技术组合。

高超音速飞行器

推进技术

推进技术研究课题(RT-2)侧重于涡轮冲压发动机、冲压发动机、一体化联合循环、双模和超燃冲压发动机推进系统以及相关的推进模式转换、燃烧室可操作性、燃料、控制和传感器。RT-2开发了计算流体动力学技术,以实现这些系统的预测模拟。

NASA兰利8英尺高温风洞中的高超音速模型试验

整机技术

整机技术研究课题(RT-3)的投资重点是了解空气动力学和气动热力学现象,如高速边界层过渡和冲击主导流,以进一步提高空气动力学性能并减少空气动力学加热的技术。

兰利气动热力学实验室NASA20英寸马赫数6的风洞中的高超音速飞行器和传感器模型

高温材料

高温耐用材料研究课题(RT-4)的投资重点是先进推进和整机材料研究。由于高超音速飞行器的运行条件,大部分结构和材料在推进和飞行器部件之间共享,包括气动壳体、控制面、前缘、推进和密封概念。RT-4通过相关环境下的组件开发和测试来检查潜在结构和材料概念的设计和评估。此外,由于材料和结构必须承受极端环境,RT-4还包括开发先进的热和结构测量方法。



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