论文题目: 高超声速飞行器总体概念研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 飞行器设计
作者: 徐勇勤
导师: 唐硕
关键词: 高超声速飞行器,总体概念,乘波体,气动特性,超燃冲压发动机,性能优化,攻防对抗,作战效能
文献来源: 西北工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 高超声速技术是21世纪航空航天技术领域的战略制高点,高超声速飞行器具有速度快、突防能力强等特点,成为当今世界军事强国关注的战略发展方向。高超声速飞行器的总体技术,将涉及到气动布局、气动加热、弹体结构防热与冷却、吸气式推进系统、轻质材料、高能燃料、全球定位、矢量控制问题等多学科技术问题。高超声速技术将推动科学技术的全面发展,促进航空航天技术的高度融合,一旦获得突破,将使我军具备突破以战略导弹防御系统为核心的全维防护体系,有效打击作战部队、海外基地和重要战略目标的威慑能力和实战能力:将为我国提供全球快速到达、自由进出空间的手段,提升航空航天运输能力和空间支持能力。因此,高超声速飞行器的研究具有前瞻性、战略性和带动性。 本文针对高超声速飞行器总体概念展开了一系列初步研究工作。研究分析了高超声速飞行器气动外形、气动特性以及超燃冲压发动机技术等问题,着重对高超声速飞行器总体性能参数优化以及攻防对抗与作战效能进行仿真分析,并得出相应的结果及结论,为高超声速飞行器的深入研究提供了初步的理论基础和仿真结论。本文的主要工作如下: 1、比较分析了高超声速飞行器几种常见的气动外形和气动特性,着重对乘波体构形、气动特性以及乘波体飞行器的优势进行了介绍分析,为高超声速飞行器的气动外形选择提供理论参考。 2、论述了超燃冲压发动机技术,包括超燃冲压发动机的应用背景、国外研究现状、研究方法以及设计特点与设计方案,并在此基础上对高超声速飞行器发动机类型的选择、主要技术指标的确定和高超声速飞行器的发射与助推方式展开了讨论和分析。 3、着重对高超声速飞行器总体性能参数展开优化分析。通过建立全弹质量特性、气动估算和动力系统等数学模型,选取一定的控制规律,建立了飞行全过程弹道计算数学模型。在满足总体战术技术指标前提下,通过步长加速法对最小起飞质量目标函数进行优化分析,得到满足飞行要求的优化设计结果,并对设计变量进行了参数敏感性分析。 4、主要以E=A·D·C模型为基本框架,在分析了高超声速飞行器武器系统作战性能指标的基础上,对高超声速飞行器武器系统的攻防对抗和作战效能进行了仿真计算与分析。 5、概要总结论文工作和成果,并提出了设计高超声速飞行器应着手解决的几大问题。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究发展状况
1.3 研制高超声速飞行器关键技术
1.4 研究内容
第二章 高超声速飞行器气动特性分析
2.1 升力体及气动特性
2.2 翼身融合体及气动特性
2.3 轴对称旋成体及气动特性
2.4 乘波体
2.4.1 乘波体基本概念
2.4.2 典型的乘波体构形
2.5 乘波体气动特性
2.6 各种外形的气动特性比较分析
2.7 乘波体和乘波飞行器的优势
2.8 本章小结
第三章 超燃冲压发动机技术分析
3.1 超燃冲压发动机应用背景
3.2 国外超燃冲压发动机研究现状
3.3 超燃冲压发动机研究方法
3.4 超燃冲压发动机的设计特点
3.4.1 发动机/机身一体化
3.4.2 采用可贮存液体碳氢燃料
3.4.3 固定几何尺寸
3.5 超燃冲压发动机的设计方案
3.5.1 冲压发动机工作原理
3.5.2 单模态超燃冲压发动机
3.5.3 双燃式超燃冲压发动机
3.5.4 双模态超燃冲压发动机
3.6 高超声速飞行器发动机类型选择
3.6.1 动力装置与主要技术指标的确定
3.6.2 高超声速飞行器动力装置类型的选择
3.7 高超声速飞行器的发射与助推方式
3.7.1 地面发射时助推方式
3.7.2 机载发射时助推方式
3.8 本章小结
第四章 高超声速飞行器总体性能参数优化分析
4.1 概述
4.2 优化设计方法综述
4.2.1 基本步骤及计算过程
4.2.2 优化方法分类
4.2.3 优化方法选择
4.2.4 优化方法比较
4.2.5 本节小结
4.3 数学模型
4.3.1 设计任务说明
4.3.2 质量计算模型
4.3.3 动力模型
4.3.4 气动估算模型
4.3.5 弹道计算模型
4.4 优化设计仿真及计算过程
4.4.1 综合目标函数
4.4.2 设计变量与变量区间
4.4.3 约束条件与惩罚函数项
4.4.4 寻优方法及计算精度
4.4.5 源程序结构及流程
4.4.6 仿真模块
4.5 优化结果及分析
4.5.1 轨迹仿真结果
4.5.2 优化计算结果
4.5.3 参数分析
第五章 高超声速飞行器攻防对抗与作战效能分析
5.1 攻防对抗分析模型
5.1.1 进攻模型
5.1.2 防御模型
5.1.3 评判模型
5.1.4 突防仿真及评估
5.2 作战效能分析模型
5.2.1 系统有效性
5.2.2 系统可信性
5.2.3 系统能力
5.3 作战效能仿真分析与评估
5.3.1 基本假设
5.3.2 仿真计算结果及分析
第六章 总结及进一步讨论
6.1 总结
6.2 进一步讨论
6.3 对我国未来高超声速飞行器的展望
攻读学位期间发表的学术论文及获奖情况
致谢
参考文献
发布时间: 2005-06-27
参考文献
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- [7].变几何进气道高超声速飞行器的建模与控制[D]. 苏沛华.天津大学2017
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相关论文
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