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1 第 42 卷 第 4 期 2016 年 8 月 航 空 发 动 机 Aeroengine Vol. 42 No.4 Aug 超 燃 冲 压 发 动 机 研 究 现 状 及 控 制 系 统 关 键 技 术 袁 春 飞, 仇 小 杰 ( 中 航 工 业 航 空 动 力 控 制 系 统 研 究 所, 江 苏 无 锡 ) 摘 要 : 介 绍 了 超 燃 冲 压 发 动 机 的 基 本 概 念 以 及 推 进 系 统 技 术 等 关 键 技 术, 全 面 综 述 了 近 年 来 美 国 俄 罗 斯 法 国 和 国 际 合 作 等 在 超 燃 冲 压 发 动 机 技 术 领 域 的 新 进 展 以 及 发 展 动 态, 分 析 了 各 国 相 关 重 点 项 目 的 技 术 发 展 以 及 工 程 进 展, 重 点 探 讨 了 超 燃 冲 压 发 动 机 控 制 系 统 关 键 技 术, 在 此 基 础 上 对 超 燃 冲 压 发 动 机 的 特 点 进 行 了 总 结, 并 对 超 燃 冲 压 发 动 机 的 发 展 进 行 了 展 望 关 键 词 : 超 燃 冲 压 发 动 机 ; 控 制 系 统 ; 关 键 技 术 ; 发 展 动 态 ; 临 近 空 间 中 图 分 类 号 :V233.7 文 献 标 识 码 :A doi: /j.cnki.aeroengine Research Status and Key Technologies of Control System for Scramjet YUAN Chun-fei, QIU Xiao-jie 渊 AVIC Aviation Motor Control System Institute, Wuxi Jiangsu , China 冤 Abstract: Key technologies including the basic concept of scramjet and the prolusion system technology were introduced. The latest advance and dynamic development of scramjet technology in America, Russia, France and international cooperation were summarized synthetically. The technology and engineering development of relevant key projects in every country were analyzed and the key technologies of control system for scramjet were discussed emphatically. The characteristics of scramjet was summarized and the development of scramjet were prospected. Key words: scramjet; control system; key technology; development trend; near space 0 引 言 随 着 科 技 的 迅 猛 发 展, 临 近 空 间 已 逐 渐 成 为 各 国 军 事 装 备 竞 争 的 新 领 域 一 般 将 距 离 地 面 20~100 km 的 空 域 称 为 临 近 空 间 这 段 空 域 介 于 空 间 轨 道 飞 行 器 最 低 飞 行 高 度 和 飞 机 最 高 飞 行 高 度 之 间, 相 对 于 下 层 空 域 具 有 高 度 优 势, 同 时 也 能 对 外 层 空 间 的 空 间 站 和 卫 星 等 航 天 器 形 成 近 距 离 的 威 胁 高 超 声 速 飞 行 器 技 术 的 发 展 是 人 类 继 发 明 飞 机 突 破 声 障 进 入 太 空 之 后 又 一 个 划 时 代 的 里 程 碑 其 飞 行 空 域 主 要 在 临 近 空 间, 巡 航 Ma=6~15, 为 占 据 临 近 空 间, 各 国 将 高 超 声 速 技 术 的 发 展 作 为 1 条 重 要 途 径, 而 高 性 能 推 进 技 术 的 [1-4] 发 展 是 高 超 声 速 武 器 发 展 的 核 心 关 键 技 术 超 声 速 燃 烧 冲 压 发 动 机 ( 简 称 超 燃 冲 压 发 动 机 ) 是 大 气 层 内 以 高 超 声 速 飞 行 的 最 佳 动 力 装 置, 无 转 动 部 件, 经 济 性 好, 已 经 成 为 21 世 纪 国 防 研 究 的 重 点 项 目 之 一 一 般 的 冲 压 发 动 机 主 要 组 成 部 分 有 : 进 气 道 主 动 冷 却 燃 烧 室 尾 喷 管 燃 油 与 控 制 系 统 点 火 系 统 测 量 系 统 和 直 属 件 等 根 据 燃 烧 室 气 流 状 况, 冲 压 发 动 机 又 可 分 为 亚 燃 冲 压 发 动 机 超 燃 冲 压 发 动 机 亚 燃 冲 压 发 动 机 燃 烧 室 入 口 气 流 为 亚 声 速, 采 用 超 声 速 进 气 道, 推 进 速 度 可 达 Ma=3~5 超 燃 冲 压 发 动 机 进 入 燃 烧 室 的 气 流 为 超 声 速, 在 超 声 速 气 流 中 进 行 燃 烧, 从 而 使 发 动 机 热 力 循 环 可 以 在 较 低 的 静 温 和 静 压 下 进 行 超 燃 冲 压 发 动 机 在 Ma=4~4.5 开 始 投 入 运 行, 飞 行 速 度 高 达 Ma=16, 理 论 上 最 大 飞 行 速 度 可 达 收 稿 日 期 : 基 金 项 目 : 国 家 重 大 基 础 研 究 项 目 资 助 作 者 简 介 : 袁 春 飞 (1977), 男, 博 士, 自 然 科 学 研 究 员, 从 事 航 空 发 动 机 控 制 系 统 研 究 工 作 ; [email protected] 引 用 格 式 :

2 2 航 空 发 动 机 第 42 卷 Ma=25 左 右, 推 重 比 可 达 20 以 上 初 期 的 高 超 声 速 技 术 研 究 主 要 是 概 念 和 原 理 的 探 索, 而 现 阶 段 对 高 超 声 速 技 术 的 研 究 已 经 以 某 种 高 超 声 速 飞 行 器 为 应 用 背 景 进 行 先 期 技 术 开 发 从 20 世 纪 50 年 代 末 开 始 到 90 年 代 初, 经 过 几 十 年 不 懈 探 索, 美 国 俄 罗 斯 法 国 德 国 日 本 印 度 澳 大 利 亚 等 国 先 后 取 得 了 超 燃 冲 压 发 动 机 技 术 上 的 重 大 突 破, 并 陆 续 进 行 了 地 面 试 验 和 飞 行 试 验 各 国 对 高 超 声 速 技 术 开 发 的 主 要 应 用 目 标 为 : 近 期 目 标 为 高 超 声 速 巡 航 导 弹, 中 期 目 标 为 高 超 声 速 飞 机, 远 期 目 标 为 吸 气 式 推 进 的 跨 大 气 层 飞 行 器 空 天 飞 机 1 国 内 外 发 展 概 况 1.1 美 国 全 球 领 先 早 在 20 世 纪 50 年 代, 美 国 就 开 展 了 高 超 声 速 飞 行 器 及 其 相 关 技 术 的 研 究, 并 提 出 了 系 列 化 的 研 究 发 展 计 划 和 项 目 美 国 国 防 部 的 高 超 声 速 飞 行 器 及 其 技 术 的 相 关 研 究 工 作 计 划 如 图 1 所 示 袁 春 飞 -01.tif not 2009exist! Ma7 Ma HyperX (NASA) 飞 行 验 证 2 HyFLY 2 Ma4 2 Ma6( 国 防 预 研 局 海 军 ) 地 面 验 证 3 SSCM 3 3 ( 海 军 ) 一 次 性 系 统 Ma3 涡 轮 机 地 面 验 证 可 重 复 使 用 系 统 4 4 单 发 Ma4~7 4 4 ( 空 军 ) Ma10 地 面 验 证 5 Ma15 截 击 机 ( 陆 军 ) X-43C 碳 氢 燃 料 综 合 发 动 机 6 ( 空 军 /NASA) Ma 0.7~7 飞 行 验 证 7 7 ( 空 军 /NASA) X-43D 8 Ma 0~12 飞 行 验 证 NASA/ 空 军 9 太 空 技 术 空 间 技 术 图 1 美 国 国 防 部 的 高 超 声 速 飞 行 器 及 其 技 术 的 相 关 研 究 工 作 计 划 美 国 空 军 和 宇 航 局 在 20 世 纪 80 年 代 开 展 了 NASP 计 划, 其 最 终 目 标 是 通 过 设 计 高 超 声 速 飞 行 器 X-30 来 实 现 在 地 球 低 轨 道 的 飞 行 试 验 这 个 计 划 耗 时 10 a 且 耗 资 30 亿 美 元, 使 得 美 国 空 军 和 宇 航 局 通 过 试 验 条 件 的 建 设 以 及 改 造 掌 握 了 大 量 数 据, 为 后 续 的 高 超 声 速 飞 行 技 术 的 研 发 奠 定 了 基 础, 并 大 大 推 进 了 高 超 声 速 飞 行 技 术 的 发 展 继 NASP 计 划 之 后, 美 国 于 20 世 纪 90 年 代 开 展 了 HyTech 计 划 美 国 空 军 研 究 试 验 室 通 过 使 用 液 体 碳 氢 为 燃 料 的 超 燃 冲 压 发 动 机, 验 证 了 Ma=4~8 的 高 超 声 速 飞 行 技 术 该 计 划 于 2006 年 结 题, 并 通 过 3 个 阶 段 开 展 了 相 关 试 验 验 证 : 超 燃 冲 压 发 动 机 的 部 件 验 证 技 术 在 第 1 2 阶 段 进 行 了 验 证, 在 第 3 阶 段 开 展 了 系 统 集 成 和 高 超 声 速 技 术 验 证, 最 终 制 造 了 GDE-1 和 GDE-2 双 模 超 燃 冲 压 发 动 机, 并 于 2005 年 完 成 了 相 关 试 验 验 证 HyTech 计 划 是 1 个 较 为 成 功 的 计 划, 通 过 部 件 关 键 技 术 研 究 整 机 性 能 试 验 和 地 面 试 验 逐 级 推 进 的 方 法 来 开 展 高 超 声 速 飞 行 技 术 的 试 验 验 证 [4] 与 HyTech 计 划 同 步 开 展 的 还 有 NASA-LRC 和 DFRC 联 合 开 发 的 Hyper-X 计 划, 其 主 要 通 过 高 超 声 速 飞 行 器 的 设 计 和 试 验, 来 验 证 高 超 声 速 飞 行 器 以 及 空 地 往 返 的 超 燃 冲 压 发 动 机 技 术, 其 具 有 代 表 性 的 空 天 飞 行 器 包 括 X-43A X-43B X-43C 和 X-43D X-43A( 如 图 2 所 示 ) 采 用 双 模 态 超 燃 冲 压 发 动 机 作 为 推 进 系 统, 计 划 工 作 时 间 为 5~10 s, 推 进 速 度 为 Ma=7~10, 通 过 2 次 飞 行 试 验 对 其 进 行 了 验 证, 并 与 风 洞 试 验 结 果 进 行 了 对 比 ;X-43B 采 用 冲 压 组 合 发 动 机 作 为 推 进 系 统, 燃 料 为 液 氢, 预 计 飞 行 马 赫 数 为 7, 由 于 经 费 原 因,X-43B 计 划 在 制 订 方 案 时 就 被 军 方 终 止 ;X-43C 采 用 3 台 超 燃 冲 压 发 动 机 并 联 方 式 作 为 推 进 系 统, 计 划 飞 行 马 赫 数 为 6, 但 是 由 于 经 费 原 因, 本 项 目 被 暂 停 ; X-43D 采 用 液 氢 燃 料 双 模 态 超 燃 冲 压 发 动 机 作 为 推 进 系 统, 原 型 是 X-43A 空 天 飞 行 器, 计 划 飞 行 马 赫 数 为 15, 目 标 是 验 证 飞 发 一 体 化 设 计 技 术 [5-7] FASTT 计 划 的 高 超 声 速 飞 行 器 把 超 燃 冲 压 发 动 机 集 成 到 导 弹 结 构 中, 采 用 碳 氢 燃 料 的 超 燃 冲 压 发 动 机, 飞 行 高 度 为 km, 速 度 为 Ma=5.5, 其 推 进 系 统 采 用 普 通 液 体 碳 氢 燃 料 FASTT 于 2005 年 开 展 了 首 次 自 由 飞 行 试 验, 共 飞 行 15 s 图 2 袁 春 飞 -02.tif X-43A 发 射 HyFly 是 美 国 海 军 和 美 国 国 防 部 联 合 开 展 的 1 项 高 超 声 速 飞 行 验 证 计 划, 主 要 开 展 以 双 燃 烧 室 超 燃 冲 压 发 动 机 为 推 进 系 统 的 高 超 声 速 导 弹 技 术 的 研 究 HyFly 计 划 开 展 飞 行 速 度 Ma=6 以 及 700 km 航 程 的 巡 航 飞 行 试 验, 并 验 证 导 弹 布 撒 弹 药 技 术 在 4 年 时 间 中,HyFly 共 开 展 了 3 次 飞 行 试 验, 验 证 了 导 弹 的 制 导 与 控 制 性 能 双 燃 烧 室 转 接 以 及 燃 油 控 制 和 爬 升 性 能, 但 是 由 于 燃 油 控 制 系 统 出 现 问 题, 试 验 马 赫 数 仅 达 到 了 3.5 且 只 飞 行 了 50 余 s, 试 验 未 取 得 成 功 HySET 计 划 是 由 美 国 空 军 研 究 实 验 室 组 织 实 施

3 第 4 期 袁 春 飞 等 : 超 燃 冲 压 发 动 机 研 究 现 状 及 控 制 系 统 关 键 技 术 3 的, 并 于 2005 年 制 造 出 1 台 名 为 GTD-2 高 超 声 速 地 面 验 证 发 动 机 GTD-2 发 动 机 采 用 了 可 变 几 何 进 气 装 置, 并 设 计 了 往 返 入 轨 的 推 进 系 统 的 结 构 GTD-2 发 动 机 分 别 于 2005 和 2006 年 开 展 了 Ma=5,7 的 地 面 试 验, 均 采 用 了 碳 氢 燃 料 在 HySET 计 划 试 验 结 果 的 研 究 基 础 上, 美 国 空 军 研 究 实 验 室 (AFRL) 与 国 防 高 级 研 究 计 划 局 (DARPA) 联 合 主 持 研 制 了 X-51A 飞 行 器, 如 图 3 所 示 X-51A 是 超 燃 冲 压 发 动 机 高 超 声 速 验 证 机, 代 号 乘 波 者 (SED-WR) 该 飞 行 器 由 PW 公 司 以 及 BOEING 公 司 联 合 开 发, 由 1 台 JP-7 碳 氢 燃 料 超 燃 冲 压 发 动 机 推 动, 设 计 飞 行 马 赫 数 为 6~6.5 之 间, 其 主 要 目 的 是 开 展 高 超 声 速 验 证 机 的 飞 行 演 示 验 证, 验 证 超 燃 冲 压 发 动 机 推 进 的 飞 行 器 的 可 行 性 以 及 为 后 续 的 远 程 和 全 球 打 击 武 器 的 的 研 究 做 准 备 该 计 划 的 终 极 目 标 是 发 展 1 种 比 美 国 现 有 武 器 库 中 任 何 1 种 导 弹 的 速 度 都 要 快 5 倍 以 上, 可 在 1h 内 攻 击 地 球 任 意 位 置 任 意 目 标 的 新 武 器 X-51A 的 推 进 系 统 主 体 采 用 铬 镍 铁 合 金, 燃 油 控 制 系 统 完 全 一 体 化, 控 制 系 统 的 硬 件 和 软 件 能 使 发 动 机 作 为 1 个 完 整 的 闭 环 系 统 工 作, 通 过 FADEC 实 现 复 杂 的 燃 料 控 制 和 转 换 2010 年 5 月,X-51A 进 行 了 第 1 次 试 飞 X-51A 从 15 km 高 空 处 投 放 并 由 火 箭 加 速 到 Ma=4.8, 其 超 燃 冲 压 发 动 机 点 火, 自 主 飞 行 200 s 后 加 速 至 Ma=5, 飞 行 高 度 约 为 20 km X-51A 的 首 飞 成 功 刷 新 了 X-43A 创 造 的 超 燃 冲 压 发 动 机 推 进 的 高 超 声 速 飞 行 时 间 记 录, 标 志 着 超 声 速 技 术 获 得 重 要 进 展 的 里 程 碑 [9], 意 味 着 超 燃 冲 压 发 动 机 将 提 供 1 种 全 新 的 快 速 全 球 打 击 能 力 2011 年 6 月, X-51A 进 行 了 第 2 次 试 飞, 但 以 失 败 告 终 图 俄 罗 斯 大 力 发 展 高 超 声 速 技 术 袁 春 飞 -03.tif X-51A 飞 行 器 概 念 长 期 以 来, 俄 罗 斯 国 防 部 一 直 在 为 高 超 声 速 推 进 系 统 研 究 项 目 提 供 经 费 支 持 在 超 燃 冲 压 发 动 机 研 制 方 面, 俄 罗 斯 一 直 走 在 世 界 前 列 在 20 世 纪 末, 以 研 究 氢 燃 料 超 燃 冲 压 发 动 机 性 能 为 目 的 的 冷 计 划 得 以 实 施, 该 计 划 由 茹 科 夫 斯 基 和 巴 拉 诺 夫 2 个 中 央 发 动 机 研 究 院 联 合 开 展, 各 大 关 键 技 术 均 取 得 了 重 大 突 破, 比 如 完 成 了 亚 声 速 燃 烧 模 态 到 超 声 速 燃 烧 模 态 的 转 换, 奠 定 了 俄 罗 斯 高 超 声 速 技 术 的 领 先 地 位 为 更 好 研 究 发 动 机 性 能, 制 造 相 配 套 的 高 超 声 速 飞 行 器, 俄 罗 斯 制 定 了 依 格 纳 飞 行 器 研 究 计 划, 如 图 4 所 示 在 该 计 划 中, 研 发 出 名 为 鹰 的 有 翼 高 超 声 速 试 验 飞 行 器, 该 飞 行 器 于 2001 年 进 行 了 首 飞 试 验 并 取 得 了 成 功 随 后, 俄 罗 斯 又 开 展 了 鹰 31 计 划, 鹰 31 高 超 声 速 飞 行 器 采 用 2 台 双 模 态 超 燃 冲 压 发 动 机 作 为 推 进 系 统 该 项 目 开 展 了 大 量 的 地 面 试 验, 突 破 了 很 多 关 键 技 术, 如 在 给 定 的 马 赫 数 雷 诺 数 和 总 温 范 围 内, 燃 烧 室 超 声 速 燃 烧 的 稳 定 性 空 气 - 燃 料 混 合 物 稳 定 点 火 和 燃 烧 技 术 以 及 在 超 燃 冲 压 发 动 机 导 管 几 何 尺 寸 的 条 件 下 的 高 效 率 燃 烧 技 术 等 近 期 俄 罗 斯 正 在 进 行 1 项 有 关 超 燃 冲 压 发 动 机 推 进 系 统 的 保 密 计 划, 计 划 中 的 推 进 系 统 可 用 在 洲 际 弹 道 导 弹 上 进 行 导 弹 防 御 1.3 法 国 是 高 超 声 速 技 术 起 源 地 冲 压 发 动 机 起 源 于 法 国, 其 原 理 于 1913 年 由 法 国 工 程 师 Ren 佴 LORIN 提 出 并 申 请 专 利 近 100 年 来, 法 国 的 冲 压 发 动 机 技 术 得 到 了 长 足 发 展 并 保 持 着 世 界 先 进 水 平 自 20 世 纪 70 年 代 以 来, 法 国 开 始 研 究 整 体 式 冲 压 发 动 机 技 术, 包 括 整 体 式 液 体 和 整 体 式 固 体 燃 料 的 冲 压 发 动 机 技 术 [11] 20 世 纪 90 年 代, 法 国 在 国 防 部 等 单 位 的 领 导 下 开 始 实 施 PREPHA 计 划 该 计 划 重 点 研 究 氢 燃 料 超 燃 冲 压 发 动 机 的 设 计 与 地 面 试 验, 包 括 : 超 燃 冲 压 发 动 机 试 验 模 型 的 设 计 与 地 面 试 验 试 验 设 备 的 建 设 计 算 程 序 和 物 理 模 型 的 发 展 材 料 技 术 和 总 体 设 计 技 术 的 研 究, 主 要 研 究 用 于 大 型 飞 行 器 的 超 燃 冲 压 发 动 机 技 术 Aerospatiale 公 司 根 据 PREPHA 计 划 在 皮 尔 及 斯 地 区 建 立 了 超 燃 冲 压 发 动 机 试 验 台, 并 于 1995 年 调 试 完 成, 该 试 验 台 可 模 拟 马 赫 数 为 6 的 超 燃 冲 压 发 动 机 试 验 此 外, 法 国 还 与 俄 罗 斯 的 CIAM 合 作, 用 助 推 器 发 射 以 轴 对 称 氢 燃 料 超 燃 冲 压 发 动 机 为 推 进 系 统 的 高 超 声 速 飞 行 器, 以 便 初 步 了 解 超 燃 冲 压 发 动 机 在 飞 行 状 态 下 的 工 作 性 能, 于 1991 年 11 月 进 行 了 第 1 次 飞 行 试 验,1992 年 12 月 进 行 了 第 2 次 试 验, 飞 行 试 验 马 赫 数 达 5 以 上 袁 春 飞 -04.tif 图 4 依 格 纳 研 究 计 划 战 略 在 法 国 政 府 的 支 持 下,MBDA 公 司 在 20 世 纪 90 Leunch Start Separation Puttingtooperation legoftrajectory Scramjetoperation Air braking Parachutelanding Flightto landingarea

4 4 航 空 发 动 机 第 42 卷 年 代 与 莫 斯 科 航 空 学 院 合 作, 进 行 了 几 何 结 构 可 调 的 宽 马 赫 数 双 模 态 超 燃 冲 压 发 动 机 研 究 该 超 燃 冲 压 发 动 机 主 要 具 有 以 下 特 点 : 尺 寸 较 大 ( 进 口 面 积 0.05 m 2 ) Ma 范 围 宽 (3~12) 可 根 据 弹 道 调 节 几 何 结 构 实 时 优 化 性 能 氢 燃 料 高 超 声 速 飞 行 结 构 由 MBDA 法 国 公 司 和 ONERA 负 责 的 PEOMETHEE 项 目 于 20 世 纪 90 年 代 末 由 法 国 国 防 部 正 式 启 动 为 初 步 研 究 高 超 声 速 巡 航 导 弹 推 进 系 统 设 计 和 使 用 技 术, 并 能 直 接 考 虑 某 些 作 战 限 制 因 素, 该 项 目 研 究 有 关 碳 氢 燃 料 双 模 冲 压 发 动 机 的 技 术 难 题, 以 空 对 地 高 超 声 速 巡 航 导 弹 为 应 用 背 景, 导 弹 长 6m, 发 射 质 量 为 1700 kg, 采 用 双 模 态 超 燃 冲 压 发 动 机, 发 动 机 工 作 Ma=2~8, 采 用 吸 热 型 碳 氢 燃 料 1.4 国 际 合 作 寻 求 突 破 20 世 纪 90 年 代, 美 国 德 国 英 国 澳 大 利 亚 韩 国 日 本 等 国 联 合 开 展 了 HyShot 计 划, 这 是 国 际 高 超 声 速 技 术 合 作 的 典 型 项 目, 积 极 致 力 于 高 超 声 速 基 础 技 术 研 究, 在 发 射 架 上 的 HyShot2 超 燃 冲 压 发 动 机 飞 行 器 如 图 5 所 示, 其 飞 行 器 采 用 超 燃 冲 压 发 动 机 作 为 推 进 系 统, 并 以 进 行 飞 行 试 验 作 为 最 终 目 标 至 2006 年, 该 计 划 共 计 进 行 了 4 次 飞 行 试 验, 第 1 次 试 验 失 败, 后 3 次 试 验 均 取 得 成 功, 飞 行 Ma=7.6, 其 中 第 3 4 次 试 验 分 别 使 用 了 英 国 提 供 的 HyShot3 和 日 本 提 供 的 HyShot4 超 燃 冲 压 发 动 机 美 国 和 澳 大 利 亚 于 2004 年 启 动 了 Hy-CAUSE 计 划 2 国 多 个 研 究 单 位 参 与 该 计 划 研 究, 其 中 研 究 的 主 体 为 美 国 DARPA 和 澳 大 利 亚 DSTO Hy-CAUSE 项 目 的 主 要 目 标 是 研 究 氢 燃 料 超 燃 冲 压 发 动 机 在 高 超 声 速 条 件 下 的 性 能 和 可 操 作 性, 并 通 过 地 面 和 飞 行 条 件 下 试 验 数 据 的 对 比, 研 究 低 成 本 飞 行 的 试 验 方 法 Hy-CAUSE 项 目 于 2007 年 开 展 了 飞 行 试 验 并 取 得 了 成 功 图 5 袁 春 飞 -05.tif 在 发 射 架 上 的 HyShot2 超 燃 冲 压 发 动 机 飞 行 器 2006 年, 美 国 与 澳 大 利 亚 又 合 作 开 展 了 HIFiRE 研 究 计 划, 旨 在 研 究 1 种 以 超 燃 冲 压 发 动 机 为 推 进 系 统 的 高 超 声 速 飞 行 器, 并 研 究 在 大 气 层 中 以 Ma=8 的 速 度 进 行 飞 行 的 高 超 声 速 气 动 布 局 方 案, 通 过 试 验 获 得 高 超 声 速 飞 行 试 验 数 据 HIFiRE 计 划 的 研 究 结 果 可 用 于 支 持 美 国 的 X-51 项 目, 同 时 为 美 国 后 续 开 展 远 程 和 全 球 打 击 武 器 的 研 究 提 供 强 大 的 飞 行 试 验 数 据 库 HIFiRE 项 目 计 划 进 行 10 次 试 飞 试 验, 目 前 已 经 完 成 了 2 次, 均 取 得 了 成 功, 获 得 了 很 多 宝 贵 的 数 据 并 在 各 关 键 技 术 领 域 取 得 了 丰 富 的 技 术 成 果, 其 对 美 国 和 澳 大 利 亚 未 来 高 超 声 速 技 术 的 研 究 和 验 证 无 疑 有 非 常 重 要 的 作 用 2 超 燃 冲 压 发 动 机 关 键 技 术 由 于 超 燃 冲 压 发 动 机 既 要 在 范 围 很 宽 的 飞 行 状 态 下 工 作, 又 要 在 超 声 速 气 流 中 组 织 有 效 的 燃 烧, 其 技 术 实 施 涉 及 到 很 多 重 大 关 键 技 术 问 题, 难 度 非 常 大 从 目 前 国 内 外 的 发 展 经 验 看, 必 须 达 到 成 熟 化 的 关 键 性 技 术 包 括 : 推 进 系 统 技 术 热 防 护 以 及 材 料 技 术 空 气 动 力 学 技 术 先 进 控 制 技 术 以 及 飞 / 发 一 体 化 技 术 2.1 推 进 系 统 技 术 在 超 燃 冲 压 发 动 机 的 研 制 中, 首 要 的 具 有 挑 战 性 的 技 术 难 题 是 推 进 技 术 对 于 常 规 冲 压 发 动 机, 气 流 在 燃 烧 室 内 为 亚 声 速, 而 对 于 超 燃 冲 压 发 动 机, 气 流 在 燃 烧 室 内 为 超 声 速, 气 流 来 流 速 度 快, 在 整 个 宽 广 的 运 行 速 度 范 围 内 流 动, 燃 料 在 燃 烧 室 内 驻 留 时 间 短, 燃 烧 与 流 动 耦 合 强, 燃 料 的 喷 雾 混 合 和 有 效 燃 烧 必 须 在 极 短 的 时 间 内 完 成, 难 度 很 大 此 外, 燃 烧 室 内 存 在 着 激 波 和 附 面 层 的 相 互 干 扰, 使 得 燃 烧 过 程 相 当 复 杂, 需 要 对 燃 烧 稳 定 性 与 过 程 进 行 优 化 同 时 超 声 速 燃 烧 过 程 的 总 压 损 失 也 比 亚 声 速 燃 烧 过 程 大 得 多, 需 要 研 究 新 的 冲 压 发 动 机 技 术, 验 证 发 动 机 在 大 马 赫 数 下 的 性 能 2.2 热 防 护 和 材 料 技 术 面 对 复 杂 的 大 气 环 境, 发 动 机 要 具 有 很 强 的 适 应 能 力, 特 别 是 受 到 气 动 热 载 荷 效 应 的 影 响 时, 高 超 声 速 飞 行 器 的 机 头 控 制 面 及 机 翼 前 缘 在 高 速 飞 行 中 都 具 有 较 高 温 度, 同 时 推 进 系 统 的 燃 烧 室 喷 管 温 度 也 很 高, 如 果 不 做 热 防 护 处 理, 势 必 会 影 响 到 发 动 的 性 能 及 稳 定 性, 因 此 热 防 护 技 术 的 研 究 势 在 必 行 热 防 护 重 点 从 系 统 结 构 和 材 料 方 面 进 行 改 进, 并 不 断 优 化 主 动 式 放 热 系 统 和 超 低 温 推 进 剂 贮 箱 的 材 料, 从 而 拥 有 轻 并 且 耐 用 的 结 构 和 有 效 的 防 热 系 统 针 对 大 气 中 臭 氧 紫 外 线 高 能 粒 子 的 腐 蚀 和 辐 射, 需 要 不 断 研 究 抗 氧 化 和 电 磁 防 护 技 术 目 前 国 内

5 第 4 期 袁 春 飞 等 : 超 燃 冲 压 发 动 机 研 究 现 状 及 控 制 系 统 关 键 技 术 5 外 正 在 研 究 使 用 快 速 固 化 粉 末 冶 金 工 艺 制 造 高 纯 度 轻 质 量 的 耐 高 温 合 金, 以 及 耐 高 温 的 陶 瓷 基 复 合 材 料 以 及 碳 / 碳 复 合 材 料 方 案, 以 满 足 超 燃 冲 压 发 动 机 防 热 和 抗 氧 化 要 求 2.3 空 气 动 力 学 技 术 由 于 临 近 空 间 纵 跨 非 电 离 层 和 电 离 层, 故 其 内 部 大 气 现 象 极 其 复 杂, 当 高 超 声 速 飞 行 器 在 此 环 境 飞 行 时, 超 燃 冲 压 发 动 机 内 部 会 产 生 很 强 的 激 波, 并 且 激 波 和 边 界 层 之 间 的 干 扰 会 随 着 马 赫 数 的 增 大 而 增 加, 同 时 产 生 高 温, 使 得 发 动 机 内 部 气 体 电 离 分 解 并 且 发 生 化 学 反 应, 所 以 在 超 燃 冲 压 发 动 机 研 制 过 程 中 必 须 考 虑 真 实 的 高 温 气 体 以 及 其 非 平 衡 流 动 问 题 对 此, 目 前 虽 进 行 了 很 多 研 究, 但 是 在 各 种 复 杂 因 素 耦 合 情 况 下 的 气 流 运 动 情 况, 还 是 存 在 很 多 认 识 上 的 不 足 美 国 在 总 结 X-43A 经 验 时 曾 提 出 要 重 点 研 究 超 燃 冲 压 发 动 机 如 下 空 气 动 力 学 问 题 的 影 响 : 边 界 层 从 层 流 转 变 为 湍 流 的 转 换, 湍 流 边 界 层 的 流 动 和 剪 切 层 的 流 动, 激 波 与 边 界 层 之 间 的 相 互 作 用, 燃 料 喷 注 入 气 流 燃 料 与 空 气 的 混 合 燃 料 与 空 气 之 间 的 化 学 反 应, 机 身 与 推 进 系 统 一 体 化 设 计 的 飞 行 器 性 能 和 可 运 行 范 围 等 以 中 国 目 前 的 计 算 水 平 以 及 设 备 能 力 而 言, 还 不 能 较 好 的 模 拟 临 近 空 间 的 复 杂 飞 行 环 境 为 此, 应 当 充 分 利 用 和 发 挥 高 超 声 速 空 气 动 力 学 相 关 的 基 础 理 论 建 模 计 算 高 速 数 值 计 算 技 术 及 试 验 验 证 手 段 的 优 势 2.4 先 进 控 制 技 术 临 近 空 间 跨 越 大 气 平 流 层 中 间 层 以 及 小 部 分 增 温 层, 大 气 稀 薄, 而 且 随 高 度 变 化 的 大 气 参 数 变 化 复 杂, 导 致 高 超 声 速 飞 行 器 尤 其 是 对 大 气 参 数 非 常 敏 感 的 超 燃 冲 压 发 动 机 的 控 制 技 术 面 临 很 多 技 术 难 点, 超 燃 冲 压 发 动 机 先 进 控 制 技 术 的 研 究 迫 在 眉 睫 超 燃 冲 压 发 动 机 与 高 超 声 速 飞 行 器 姿 态 紧 密 关 联, 在 很 宽 马 赫 数 范 围 内, 超 燃 冲 压 发 动 机 呈 现 出 复 杂 的 控 制 机 理, 控 制 问 题 的 研 究 直 接 与 发 动 机 内 部 物 理 和 化 学 过 程 相 关, 需 要 掌 握 对 气 体 流 动 以 及 燃 烧 过 程 起 主 导 作 用 的 物 理 化 学 效 应, 及 相 互 耦 合 关 系 对 发 动 机 控 制 特 性 的 影 响, 从 而 提 炼 出 准 确 的 控 制 需 求 和 控 制 问 题 当 前, 超 燃 冲 压 发 动 机 的 技 术 难 点 之 一 就 是 实 现 超 声 速 燃 烧, 燃 料 的 控 制 是 其 关 键, 超 燃 冲 压 发 动 机 为 了 在 宽 的 Ma 范 围 内 运 行, 实 际 上 要 经 过 亚 燃 区 过 渡 到 超 燃 区, 由 于 超 燃 和 亚 燃 在 燃 烧 特 性 上 的 巨 大 差 异, 以 及 超 声 速 燃 烧 需 要 的 变 面 积 比 燃 烧 过 程, 使 得 超 燃 冲 压 发 动 机 呈 现 出 了 很 强 的 非 线 性, 难 以 控 制, 同 时 燃 料 量 的 小 范 围 内 变 化 就 可 能 导 致 发 动 机 工 作 不 稳 定, 控 制 系 统 要 承 担 起 改 变 发 动 机 内 部 燃 烧 状 态 控 制 发 动 机 推 力 和 施 加 保 护 控 制 的 任 务, 从 而 提 高 发 动 机 的 效 率 增 大 推 力 在 超 燃 冲 压 发 动 机 运 行 过 程 中, 由 于 发 动 机 飞 行 条 件 变 化 大, 稳 定 边 界 狭 窄, 对 于 各 种 扰 动 非 常 敏 感, 存 在 多 种 安 全 边 界, 包 括 进 气 道 不 起 动 进 气 道 喘 振 燃 烧 室 贫 富 油 熄 火 边 界 等, 这 就 要 求 必 须 进 行 进 气 道 以 及 喷 口 的 变 几 何 主 动 控 制 研 究, 在 很 大 范 围 内 进 行 调 节 进 气 道 以 及 喷 管, 从 而 保 证 超 燃 冲 压 发 动 机 在 各 种 飞 行 条 件 下 工 作, 使 发 动 机 时 刻 处 于 最 佳 的 工 作 状 态 2.5 飞 / 发 一 体 化 技 术 美 国 在 20 世 纪 60 年 代 即 开 展 了 早 期 的 超 燃 冲 压 发 动 机 研 究 NASA 制 订 了 高 超 声 速 发 动 机 研 究 计 划, 在 该 计 划 中, 发 动 机 性 能 结 构 和 系 统 等 方 面 的 重 要 研 究 工 作 已 经 完 成, 但 同 时 也 发 现 了 结 构 方 面 亟 待 解 决 的 问 题 由 于 超 燃 冲 压 采 用 的 是 发 动 机 的 轴 对 称 吊 舱 式 的 结 构 形 式, 使 得 发 动 机 外 形 呈 现 中 间 细 两 头 粗, 使 发 动 机 面 临 很 大 的 迎 风 面 积 和 外 阻 力, 同 时 由 于 发 动 机 内 外 表 面 都 与 高 温 热 气 流 接 触, 冷 却 壁 面 需 要 大 量 的 冷 却 剂 这 就 导 致 超 燃 冲 压 发 动 机 工 作 寿 命 过 短, 在 高 Ma 时 液 氢 冷 却 剂 需 求 量 急 剧 上 升, 发 动 机 外 阻 力 过 大 为 此, 美 国 提 出 飞 / 发 一 体 化 超 燃 冲 压 方 案 来 解 决 以 上 问 题 : 通 过 将 飞 行 器 机 体 的 下 表 面 作 为 发 动 机 进 气 道 与 尾 喷 管 的 一 部 分, 使 得 发 动 机 与 机 身 连 成 一 体, 从 而 极 大 地 减 少 了 发 动 机 的 迎 风 面 积 外 阻 力 和 质 量, 也 大 幅 度 地 减 少 了 冷 却 剂 的 需 求 量 ; 同 时 将 发 动 机 做 成 模 块 形 式, 可 以 只 取 若 干 个 模 块 进 行 发 动 机 试 验, 降 低 了 对 试 验 设 备 的 要 求 目 前 超 燃 冲 压 发 动 机 研 制 的 基 本 形 式 就 是 这 种 飞 / 发 一 体 化 超 燃 冲 压 方 案 3 超 燃 冲 压 发 动 机 控 制 技 术 3.1 控 制 要 求 根 据 第 2.5 节 所 述, 超 燃 冲 压 发 动 机 燃 烧 边 界 狭 窄, 为 保 证 高 效 率 运 行, 发 动 机 工 作 点 一 般 在 临 界 点 附 近, 很 容 易 进 入 亚 临 界 区, 并 引 起 进 气 道 喘 振 这 就 要 求 控 制 系 统 在 各 种 环 境 条 件 下 稳 定 性 高, 避 免 动 态 过 程 中 的 振 荡 现 象, 对 于 燃 料 和 几 何 控 制 的 稳 态 和

6 6 航 空 发 动 机 第 42 卷 动 态 性 能 需 求 很 高 高 超 声 速 飞 行 器 的 制 导 系 统 一 般 把 飞 行 速 度 作 为 常 数 考 虑, 而 飞 行 器 速 度 高 Ma 的 动 态 变 化 过 大 可 能 会 导 致 飞 行 器 在 跟 踪 目 标 时 处 于 不 利 位 置 考 虑 到 高 超 声 速 飞 行 器 的 恶 劣 的 环 境 条 件, 超 燃 冲 压 发 动 机 控 制 系 统 必 须 保 证 在 任 何 恶 劣 情 况 下 都 具 有 足 够 的 稳 定 余 量 3.2 控 制 方 式 等 Ma 等 琢 控 制 方 式 当 前 超 燃 冲 压 发 动 机 的 控 制 方 式 一 般 为 等 Ma 控 制 和 等 琢 控 制 [13]( 等 马 赫 控 制 和 等 攻 角 控 制 ),Ma 和 琢 代 表 了 飞 行 器 飞 行 时 的 状 态 由 于 冲 压 发 动 机 起 动 点 火 范 围 狭 窄, 而 且 在 贫 油 状 态 下 才 便 于 点 火, 发 动 机 在 起 动 后 应 控 制 余 气 系 数 口 靠 近 临 界 工 作 点 的 超 临 界 状 态 工 作, 以 使 发 动 机 产 生 最 大 的 推 力 来 加 速 飞 行 器 而 又 不 致 使 发 动 机 喘 振 当 飞 行 器 进 入 巡 航 阶 段 时, 控 制 琢 在 允 许 的 范 围 内 变 化, 使 飞 行 器 按 一 定 的 Ma 巡 航 可 见, 等 琢 控 制 对 冲 压 发 动 机 的 过 渡 态 控 制 具 有 重 要 意 义 当 飞 行 器 等 速 巡 航 时 马 赫 数 是 不 变 的, 可 以 用 等 Ma 控 制 等 Ma 等 琢 控 制 方 式 可 以 满 足 超 燃 冲 压 发 动 机 工 作 范 围 大 的 特 点, 并 且 其 有 效 性 也 已 经 过 多 次 飞 行 试 验 验 证 最 优 控 制 在 超 燃 冲 压 发 动 机 中, 由 于 马 赫 数 高 度 变 化 范 围 大, 强 烈 影 响 着 发 动 机 的 动 态 特 性, 高 超 声 速 飞 行 器 的 攻 角 变 化 对 发 动 机 的 燃 烧 稳 定 性 和 推 力 影 响 很 大, 同 时 也 希 望 超 燃 冲 压 发 动 机 一 直 工 作 在 效 率 最 高 的 状 态, 这 样 冲 压 发 动 机 的 超 声 速 扩 压 器 便 会 一 直 处 于 工 作 临 界 状 态 这 通 过 上 述 的 等 Ma 等 琢 控 制 方 式 是 非 常 难 以 实 现 的, 普 通 的 控 制 系 统 无 法 满 足 而 超 燃 冲 压 发 动 机 的 最 优 控 制 可 以 实 现 这 一 目 标, 在 不 同 飞 行 状 态 下, 根 据 不 同 时 刻 的 发 动 机 状 态, 通 过 对 发 动 机 性 能 实 时 优 化, 使 得 发 动 机 一 直 处 于 工 作 临 界 状 态, 这 样 会 大 大 降 低 发 动 机 的 体 积 与 质 量, 提 高 工 作 效 率 3.3 控 制 算 法 在 控 制 算 法 上, 目 前 广 泛 采 用 常 规 PI 控 制 模 糊 控 制 以 及 增 益 调 度 控 制 等, 通 过 前 面 分 析, 超 燃 冲 压 发 动 机 具 有 很 强 的 非 线 性 特 性 由 于 超 燃 冲 压 发 动 机 在 宽 Ma 范 围 内 运 行, 要 在 超 燃 和 亚 燃 区 转 换, 且 呈 现 出 很 强 的 非 线 性, 即 模 态 转 换 是 1 个 极 不 稳 定 的 过 程, 很 小 的 流 量 改 变 对 激 波 系 稳 定 就 会 产 生 明 显 影 响, 同 时 随 着 超 燃 冲 压 发 动 机 所 处 的 高 度 和 马 赫 数 的 变 化, 发 动 机 动 态 特 性 变 化 很 剧 烈, 导 致 响 应 速 度 和 增 益 变 化 10 多 倍, 发 动 机 参 数 变 化 错 综 复 杂, 各 种 参 数 耦 合 严 重, 现 有 的 控 制 算 法 难 以 达 到 控 制 系 统 的 快 速 响 应 和 高 稳 定 性 的 要 求 随 着 科 技 以 及 控 制 技 术 的 发 展, 自 适 应 控 制 算 法 鲁 棒 控 制 算 法 最 优 设 计 算 法 以 及 各 种 智 能 控 制 算 法 均 有 了 工 程 应 用 的 可 能 例 如 : 基 于 辨 识 的 自 适 应 控 制 算 法 是 当 前 解 决 变 参 数 控 制 问 题 的 首 选 方 法 ; 鲁 棒 控 制 算 法 用 最 小 性 能 代 价 换 取 鲁 棒 稳 定 性, 根 据 模 型 参 数 变 化 范 围 设 计 最 不 保 守 的 控 制 器 ; 智 能 控 制 算 法 的 优 点 在 于 控 制 系 统 具 有 学 习 功 能, 是 非 线 性 系 统 控 制 经 常 采 用 的 控 制 方 法, 理 论 上 能 够 实 现 不 稳 定 系 统 的 控 制, 适 合 高 超 声 速 飞 行 控 制, 智 能 控 制 算 法 还 将 能 补 偿 受 损 的 控 制 面, 从 而 使 飞 行 器 的 安 全 性 和 生 存 能 力 得 到 很 大 提 高 3.4 控 制 系 统 关 键 技 术 总 体 设 计 技 术 根 据 国 内 外 航 空 发 动 机 控 制 系 统 技 术 发 展 现 状 及 趋 势, 同 时 结 合 超 燃 冲 压 发 动 机 对 控 制 系 统 的 需 [14-15] 求, 控 制 系 统 从 集 中 式 向 分 布 式 转 变 并 且 分 布 式 控 制 系 统 的 采 用 可 以 大 幅 度 减 轻 发 动 机 的 质 量, 从 而 增 大 超 燃 冲 压 发 动 机 的 推 重 比 ; 智 能 传 感 器 和 智 能 执 行 机 构 的 采 用 大 大 减 轻 了 控 制 器 的 计 算 负 担, 这 样 就 保 证 了 能 采 用 更 复 杂 的 控 制 规 律 ; 数 控 系 统 的 故 障 隔 离 可 增 加 发 动 机 的 可 用 性 ; 发 动 机 标 准 组 件 和 通 用 测 试 平 台 可 通 过 功 能 模 块 化 和 标 准 化 来 创 建, 这 样 设 计 生 产 装 配 和 试 验 成 本 将 会 减 少, 定 期 维 修 成 本 相 对 减 少, 同 时 也 可 减 少 备 件 数 量 和 发 动 机 训 练 次 数, 以 及 发 动 机 寿 命 周 期 费 用 同 时 分 布 式 控 制 系 统 采 用 一 系 列 通 用 的 接 口 和 功 能 组 件, 采 取 功 能 与 实 现 相 分 离 的 方 法, 可 大 大 缩 短 控 制 系 统 的 研 制 周 期 基 于 智 能 控 制 器 的 大 流 量 电 动 燃 油 泵 和 大 推 力 电 力 作 动 器 设 计 技 术 由 于 冲 压 发 动 机 无 转 动 部 件, 无 法 对 燃 油 进 行 增 压 以 及 供 给, 也 无 法 对 发 动 机 的 几 何 装 置 进 行 控 制 当 前 的 冲 压 发 动 机 可 以 通 过 空 气 涡 轮 泵 的 方 式 进 行 燃 油 增 压, 从 而 控 制 燃 油 和 几 何 装 置, 这 还 是 属 于 传 统 的 机 械 驱 动 燃 油 泵 以 及 液 压 作 动 器 首 先 空 气 涡 轮 泵 对 于 高 超 声 速 飞 行 器 的 气 动 外 形 有 着 致 命 影 响, 另 外 传 统 的 机 械 驱 动 燃 油 泵 供 油 量 都 大 于 需 油 量, 多 余 的 燃 油 必 须 通 过 旁 路 通 道 放 回 进 油 口, 功 率 损 失 很

7 第 4 期 袁 春 飞 等 : 超 燃 冲 压 发 动 机 研 究 现 状 及 控 制 系 统 关 键 技 术 7 大, 影 响 了 发 动 机 的 性 能, 而 且 燃 油 温 升 很 高, 智 能 电 动 燃 油 泵 可 根 据 超 燃 冲 压 发 动 机 的 需 要 调 整 电 机 转 速, 提 供 发 动 机 所 需 的 燃 油 量 而 无 需 燃 油 流 回, 不 仅 简 化 了 热 管 理 问 题, 并 减 轻 了 系 统 的 质 量, 降 低 了 系 统 的 复 杂 性, 使 供 油 量 和 需 油 量 基 本 平 衡, 提 高 了 燃 油 泵 的 效 率 传 统 的 液 压 作 动 器 始 终 存 在 泄 漏 问 题, 因 此 当 作 动 器 的 性 能 降 低 时, 总 是 难 以 判 断 是 不 是 由 泄 漏 造 成 的, 同 时 其 维 修 性 很 差, 需 要 有 经 验 的 维 修 人 员 执 行 操 作 非 常 耗 时, 并 需 要 地 面 保 障 设 备 的 支 持 而 采 用 电 力 作 动 器 则 很 容 易 进 行 故 障 识 别, 因 为 发 电 机 和 功 率 电 子 设 备 都 可 以 相 互 传 递 信 号, 同 时 电 力 作 动 器 的 维 护 非 常 简 单, 只 需 断 开 电 路, 拧 下 与 作 动 器 连 接 的 螺 栓 即 可 故 研 究 智 能 控 制 精 度 高 轻 质 量 大 流 量 的 电 动 燃 油 泵 以 及 智 能 控 制 精 度 高 轻 质 量 大 推 力 的 电 力 作 动 器 是 首 要 任 务 耐 高 温 的 燃 油 截 止 阀 的 设 计 技 术 当 超 燃 冲 压 发 动 机 工 作 在 高 Ma 状 态 时, 经 过 计 量 的 燃 油 首 先 要 对 整 个 发 动 机 进 行 冷 却, 然 后 再 喷 入 燃 烧 室, 经 过 热 管 理 系 统 后 的 燃 油 温 度 高 达 1000 K, 这 样 控 制 燃 油 输 出 的 截 止 阀 必 须 能 够 具 备 耐 高 温 的 能 力, 目 前 市 场 上 已 有 的 类 似 高 温 阀 以 民 用 产 品 居 多, 其 结 构 大 多 为 先 导 式 结 构, 采 用 球 面 或 锥 面 密 封 ; 采 用 电 磁 铁 或 液 压 力 作 为 控 制 力, 并 在 高 温 端 与 低 温 端 之 间 采 取 散 热 措 施 但 其 工 作 温 度 大 多 为 400~ 600, 耐 温 较 低, 难 以 承 受 对 超 燃 冲 压 发 动 机 冷 却 后 的 高 温 燃 油, 同 时 结 构 尺 寸 较 大, 空 气 流 通 散 热 难 以 达 到 超 燃 冲 压 发 动 机 的 使 用 要 求 故 研 究 轻 质 量 耐 高 温 的 燃 油 截 止 阀 是 很 有 必 要 的 4 结 束 语 临 近 空 间 飞 行 器 是 应 对 未 来 战 争 突 破 导 弹 防 御 系 统 对 敌 方 构 成 现 实 威 慑 力 量 的 重 要 武 器 系 统 目 前, 国 际 范 围 空 天 动 力 技 术 迅 猛 发 展, 各 国 均 开 展 了 高 超 声 速 飞 行 器 的 研 制 与 试 验, 特 别 是 Ma=6 的 X-51A 飞 行 器 的 试 飞 成 功 有 重 大 意 义, 也 给 了 我 们 警 示 中 国 对 空 天 动 力 技 术 的 研 究 也 愈 发 重 视, 高 超 声 速 飞 行 器 的 研 制 论 证 已 经 开 展, 这 既 是 机 遇 也 是 挑 战, 应 当 从 美 国 和 其 它 国 家 的 发 展 道 路 和 不 断 遭 遇 的 种 种 困 难 中, 认 真 总 结 经 验 吸 取 教 训, 统 筹 国 家 空 天 技 术 发 展, 探 索 符 合 中 国 国 情 的 发 展 超 燃 冲 压 发 动 机 的 正 确 道 路, 从 而 突 破 各 项 关 键 技 术, 打 破 国 际 封 锁, 形 成 自 身 技 术 储 备 参 考 文 献 : [1] Michael A. Dornheim. Abreath of fast air [J]. Aviation Week &Space Technology, 2004(13): [2] Ronald S. Fyr. Acentury of ramjet propulsion technology evolution[j]. Journal of Propulsion and Power, 2004, 20(1): [3] Leslie1 J D, Dan E. Hypersonic test capabilities overview [R]. AIAA [4] 沈 娟, 李 舰. 美 国 高 超 声 速 推 进 技 术 研 究 [J]. 飞 航 导 弹,2010(2):5-8. SHEN Juan, LI Jian. Research on propulsion technology of hypersonic in America [J]. Aerodynamic Missile Journal, 2010 (2):5-8.(in Chinese) [5] Curtis Peebles. Learning from experience: case studies of the Hyper2X project[r]. AIAA [6] Mark CD. X-43A flight-test-determined aerodynamic force and moment characteristics at Mach 7 [J]. Journal of Spacecraft and Rockets, 2008, 45(3): [7] Mark CD. Wind-tunnel results of the B-52B with the X-43A stack [R]. AIAA [8] Lawrence OB, Darin PH. Flutter and divergence assessment of the HyFly missile[r]. AIAA [9] 沈 剑 伟. 国 外 高 超 声 速 飞 行 器 研 制 计 划 [J]. 飞 航 导 弹,2006(8):1-9. SHEN Jiangwei. The development plan of hypersonic aircraft in foreign [J]. Aerodynamic Missile Journal, 2006(8):1-9. (in Chinese) [10] 丛 敏, 魏 国 福. 俄 罗 斯 继 续 研 制 高 超 声 速 推 进 系 统 [J]. 飞 航 导 弹, 2010(2):9-10. CONG Min, WEI Guofu. The continuing development of hypersonic propulsion system in Russia [J]. Aerodynamic Missile Journal, 2010 (2):9-10.(in Chinese) [11] Marguet R. Ramjet research and application in France [R]. ISABE [12] 李 文 杰, 古 雨 田, 何 叶. 从 国 际 合 作 项 目 看 澳 大 利 亚 高 超 声 速 技 术 的 发 展 [J]. 飞 航 导 弹,2010(9): LI Wenjie, GU Yutian, HE Ye. Development of hypersonic technology in Australia from international cooperation project [J]. Aerodynamic Missile Journal, 2010(9):42-45.(in Chinese) [13] 韩 捷 初. 某 型 号 燃 油 调 节 系 统 [J]. 推 进 技 术,1998, 19(2): HAN Jiechu. Fuel regulation system of aramjet engine [J]. Journal of Propulsion,1998, 19(2):23-26.(in Chinese) [14] Culley DE, Thomas R, Saus J. Concepts for distributed engine control[r]. AIAA [15] 姚 华. 未 来 航 空 发 动 机 控 制 技 术 的 发 展 趋 势 [J]. 航 空 科 学 技 术, 2012(6):1-6. YAO Hua. Development trend of aircraft engine control technology[j]. Aeronautical Science &Technology,2012(6):1-6. (in Chinese) ( 编 辑 : 张 宝 玲 )