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详解美澳马赫数7+乘波体高超声速飞行试验

战略前沿技术  · 公众号  · 科技媒体  · 2017-07-23 10:23

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图5  HIFiRE 4试飞器等体积视图(表示外部特征)

试验目标及需求

HIFiRE 4试验从科学探索、试验技术本身以及高超声速飞行器系统的验证等方面设定了一系列试验需求,包括收集先进乘波体构型的气动、稳定性和控制等方面的相关数据,开发和验证高超声速助推-滑翔飞行器的助推器分离和姿态控制解决方案,开发和验证大气层内外的飞行器控制等。HIFiRE 4是后续飞行试验HIFiRE 8的前奏,后者将集成HIFiRE 4的机身以及HIFiRE 7的超燃冲压发动机。


3.HIFiRE 4飞行试验任务规划及实际试验情况



飞行试验过程描述

HIFiRE 4飞行试验的主要任务是演示大气层外分离、高度控制和大气层内高超声速助推-滑翔飞行器的控制方案。试验任务包括发射两个试飞器,一个由波音公司研制,另一个由DSTO和BAE系统公司联合研制。任务场景见图6。火箭外筒稳定地旋转,高度为100km时,yo-yo 旋转降速系统展开,外筒旋转速度降低。高度为120km时,释放两个飞行器。发射大约70s后大气层外控制机动开始启动。在此阶段,使用相同的控制策略分别控制两个飞行器。再入前,低温气体推进器通过滚转、俯仰和偏航使飞行器改变方向。在从大气层外到大气层内控制的交接点,两个飞行器攻角为25°,拉起过程中控制系统将在此高度修正飞行器,主要试验在约28km高度处结束。随后DSTO飞行器降落到武麦拉试验靶场。而波音飞行器在28km高度开始次要试验,飞行器将进行完整的拉起至水平飞行,持续控制使之以低亚音速,以较低地下降速度撞击地面。

图6  HIFiRE 4飞行任务示意图(2011年计划)

实际飞行试验情况

HIFiRE 4 原计划2012年10月开展飞行试验。但由于技术、试验靶场等方面的原因,导致进度延误,直到2017年7月才完成飞行试验,其中一架成功,另一架未实现试验目标。

试验中,两架HIFiRE 4试飞器以背靠背的方式搭载在助推火箭的头部。到达120km高度时,飞行器与助推火箭分离,继续爬升至300km高度并随后开始无动力滑翔。两架飞行器结构相同,但采用了不同的飞行控制系统。按照计划,两架飞行器在100km高度再入大气层时,都将执行一个飞行攻角为25°的拉起机动。在28km高度时,主要试验完成。随后DSTO和BAE研制的试飞器完成一些机动动作以提供额外的稳定性信息,而波音研制的试飞器拉起至水平飞行,最终以低速度和低下降率着陆。据《航空周刊》信息透露,试验中有一架飞行器在与助推火箭分离后很快与地面失去联系,未能按照计划完成其预定航程。但目前尚不清楚哪架飞行器成功完成了飞行试验。


情报评述



据此次试验的工业合作方BAE系统澳大利亚公司宣称,HIFiRE 4是目前为止HIFiRE计划系列飞行试验中最复杂的一次。试验完成后,美澳两国政府均表示此次飞行试验取得巨大成功。澳大利亚和美国目前正在制定下一阶段飞行试验计划,计划于2018年完成HIFiRE 8的试验。

(1)根据两家工业界参与方在试验完成后的表态差异推断,极有可能波音公司的试飞器失败







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