高超声速
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高超声速范文第1篇
该项目受欧盟资助，名为“高超声速变形舱段救生系统”（Hypmoces），为期两年，合同总金额为1.1亿美元，由西班牙火卫二航天制造公司（Deimos）、意大利Aviospace公司、德国航空航天中心（DLR）和法国航空航天研究院（ONERA）联合开展。 Hypmoces项目与德国航空航天中心开展的“太空航班”（SpaceLiner）项目密切相关。“太空航班”项目旨在研发一种类航天飞机的亚轨道乘员飞行器，采用液氢/氧火箭发动机垂直起飞，以马赫数12的速度抵达70千米高的亚轨道高空后，可重复使用的助推段将与搭载乘员的轨道器分离，最终，轨道器以滑翔方式安全着陆在常规跑道。“太空航班”每次可搭载50名乘客，并能在2小时内从欧洲飞往澳大利亚。 在飞行过程中，由于高超声速乘员飞行器速度将达到马赫数几十以上，这需要确保乘员能够在难以想象的高温环境下逃生。Hypmoces项目开发的救生舱能够通过改变外形适应这种飞行环境，帮助乘员安全逃生。Hypmoces救生舱长17米，重38吨，包含了可容纳50个乘员的座舱。整个救生舱将被装载到轨道器内。 Hypmoces团队曾提出两个研发概念。一种方案是在救生舱机体下部外装载侧壁，侧壁通过充气，使得救生舱具备升力体外形，提高其升阻比。位于舱体后部的小型方向舵用于控制方向稳定性，一对类似美国X-37B轨道飞行器的襟翼用于提供飞行控制。另外一种方案就比较传统，即在舱体的外底部安装大型后掠翼。 最终，研究团队选择了前一种方案；与后者相比，可充气设计方案更加简洁、更轻、更简单、便于部署。每个侧壁大约1165千克，并由多个纤维层组成，包含了Nextel陶瓷纤维、氧化铝纤维，Pyrogel隔热层，T300J碳化纤维等。这种构造使得可充气侧壁更加柔韧，但在高超声速环境下又足够稳定，能够形成一个坚韧且稳定的热防护层，且不需花费大量电力充气。根据设计方案，侧壁充气后，将使得救生舱的升阻比提高12%，确保救生舱能够滑翔至救援地点，并通过减少舱体所承受的摩擦热量提高内部乘员的舒适度。项目进展
目前，该项目的研究团队已完成了侧壁充气机的需求方案的研究，明确了高度/马赫的包线，以及降落伞回收系统的限定因素，正在设计机电飞行控制传动装置和反应控制系统推进装置。据研究人员称，Hypmoces所采用的可充气技术也可用于其他领域，如美国国家航空航天局（NASA）为重型载荷着陆火星所研发的“高超声可变性空气动力减速器”。欧洲研究高超声速空天飞机救生系统
杜彦昌
据美国《航空航天技术周刊》2015年10月30日报道，欧洲将于2015年11月完成高超声速乘员飞行器救生系统的概念设计。根据该概念，高超声速飞行器在飞行过程中发生意外时，外形可变的救生舱能够弹射而出，然后充气膨胀，并滑翔降落，最终通过降落伞安全降落至海面，确保内部乘员安全。项目简介
高超声速范文第2篇
事后诸葛也能给我们不少借鉴。“协和”这样一种被时人誉为科技奇迹的超声速客机的匆匆谢幕似乎有太多原因，2000年的巴黎坠机事故、911袭击对民航的冲击、声爆和噪音问题、燃油经济性不佳。这些都是原因，但还有一条更为根本的原因常常被人忽视，那就是作为一种新型客机，“协和”从一开始就犯了个严重错误，就是试图用牺牲载客量的方式保证超声速和大航程，超声速的确是个不错的噱头，人们愿意为此多付出些钞票，但关键问题是，人们对这个“噱头成本”或者说“时间成本”的容忍度究竟有多高？这一理念能否保证航空公司有合理的收益？在设计之初，这两个问题都被过度乐观地估计了。
“协和”开创了民航客机诸多新技术的先河，除了三角翼布局、模拟式电传飞控系统和可下偏式机首，那4台利用“火神”战略轰炸机发动机发展而来的“奥林普斯”涡喷发动机更是给力，它们配备了可调式进气道以及发动机推力电控装置，后者是今天发动机全权限数字式电子控制技术（FADEC）的前身。这些先进技术的背后，是高昂的造价，“协和”的单价在1977年已经突破了2300万英镑。为超声速飞行设计的“奥林普斯”在低速状态是可怕的吞金兽，“协和”在滑行到起飞位前就得烧掉2吨燃油。满载情况下，“协和”每加仑燃油只能航行15.8客座英里，而波音707是33.3客座英里，波音747则是46.4客座英里，麦道DC-10更是达到了53.6客座英里。这些数字的背后，则是让人无法忍受的票价，1976年从伦敦希思罗机场到纽约肯尼迪机场的票价是431英镑，比普通航班头等舱价位还要高出10%。这样一来，“协和”就成了少数政界和商界精英们的专属交通工具，更多的潜在客户被抛在了一边，从广阔的越洋航运市场赚取利润的大门被关闭了。
“协和”的失利不是人类超声速旅行梦想的终结。今天英国反应发动机公司推出的“佩刀”新概念发动机，预计将能让民航客机以超过5马赫的速度在大气层上层飞行，这意味着乘越洋航班旅行时间可以缩短4倍以上，虽然英国人正在积极尝试制造验证机展示这一先进技术，但最终的问题仍然和“协和”面对的一样：如何能够在合理的成本框架下，把高超声速航空旅行，从少数人的经济特权，变成普罗大众的草根需求？为了节省几个小时，多花上数百美元？普通人很可能不乐意。
高超声速范文第3篇
随着电子计算机的迅速发展，利用空气动力学经典的欧拉方程和考虑到介质的黏性建立起来的纳维斯托克斯方程，可以进行飞行器比较复杂流动的计算。现在已经进入对整个机身的空气动力特性进行整体计算的阶段。在近代力学奠基人普朗特、卡门等著名学者的带动下，空气动力学的理论和实验基础日臻完善，于是诞生了对航空工程发展起到先导作用的许多新的设计思想，如非线性升力技术、边条翼布局，将机翼与机身作为一个整体设计的翼身融合技术，以及飞机与推进系统的一体化设计概念等，加上在气动布局上精细的设计计算和风洞实验分析，使得具有高升力特性和良好操纵性、稳定性的第三代战斗机应运而生。著名的美国F－15、F-16和苏联的苏－27、米-29，就是其中的代表。
1991年海湾战争中多国部队运用的“空、地一体战”体系的核心是空中优势，说明发展飞机技术对未来战争的胜败至关重要。经过近20年来在超声速巡航、过失速机动、隐身外形(即采用技术措施有效地减小雷达的反射和红外辐射，使飞机不易被敌方发现)的气动布局等综合研究的基础上，美国又率先推出21世纪的战斗机F-22。
同时，国际民航事业一直在持续并高速发展着。从20世纪50年代喷气客机问世以来，全世界民航客运年平均增长12％左右，约为同期经济增长的2倍。目前正在进行的民用飞机的层流控制技术和细长体布局研究，将为新一代亚声速干线飞机、第二代超声速旅客机提供可选用外形。
智斗阻力
如果在地面用火箭发射人造卫星，考虑到空气阻力及其它因素，火箭的末速度一定要大于7.9千米／秒才行。之所以说难于一步登天，就是说要达到这个速度可不容易!人类为了达到宇宙速度，经历了一段漫长的道路。张弓射箭，自古便有，但箭速一般只能达到107米／秒。一次大战期间，德国制造的“巴黎大炮”，创造了10倍弓箭速度，即1070米／秒的炮弹出口速度记录。二次大战中，德国的V-2导弹虽然达到1525米／秒的速度，但这一速度仅仅是宇宙速度的20％。有人也许会因此而想到现代飞机。飞得最快的飞机，速度可达到每小时3500多千米，大约只有第一宇宙速度的1／8。而且，飞机的发动机燃料燃烧必须要从大气中获得氧气。能支持飞机飞行的大气层高度只能到30多千米，因为再高，空气会更加稀薄。30千米高空，大气密度只有海平面的1.5％，而到100千米高空，则只有海平面的百万分之一了。要想靠飞机飞出地球，只好望空兴叹了。
火箭理论的先驱、俄国著名科学家齐奥尔科夫斯基，最先把火箭理论和宇宙航行的思想建立在科学的基础上。在不考虑空气动力和地球引力的前提下，他推导出了著名的齐氏公式，根据这个公式，要提高火箭最后达到的推进速度，有两个途径：一是提高发动机燃气的喷出速度，二是火箭携带的推进剂耗尽之后，火箭本身的结构质量要特别的轻。前者同推进剂的效率和发动机的性能有关，后者则要受到结构材料和工艺技术水平的限制。但无论如何，迄今为止，一枚单级火箭最大限度只能加速到4千米～7千米／秒，达不到宇宙速度。这是因为火箭达到停火点速度之前，一直靠发动机工作来加速，发动机所产生的能量，既要使火箭加速，又要消耗一部分能量用于火箭背着的那部分推进剂。
齐奥尔科夫斯基非常巧妙地利用多级火箭的办法来解决这个问题，多级火箭像赛跑“接力”一样一级一级加速。目前的运载火箭一般是三级，起飞时，先将第一级发动机点火，其推力使火箭产生一个加速度，徐徐升空。到了一定高度，第一级火箭燃料烧完后自动脱落，紧接着第二级立即起动，火箭继续加速。依此类推，每一级火箭都不断地提高速度和高度，使得末级火箭的飞行速度达到宇宙速度和预定高度，将卫星或飞船送入太空轨道。
当然，经过多级火箭加速得到的火箭推进速度还不是火箭实际飞行的速度，因为还没有考虑到运载火箭在飞行中由于地球引力和空气阻力所造成的速度损失。事实上，运载火箭在飞行中一部分推力与沿推力反方向的地球引力分量互相抵消，对加速没有什么贡献，这就是所谓速度的重力损失。另一方面，运载火箭上升段要穿越稠密的大气层，才能把卫星送入二三百千米以上的高空轨道。在空气密度比较稠密的近地空间，随着速度的加大，所受到的空气阻力也急剧增加。但飞行高度越高，由于空气变得越稀薄，空气对火箭造成的阻力也会迅速下降。所以，火箭设计师根据空气动力学原理，让运载火箭慢慢地垂直爬升，以较低的速度穿越稠密大气的下层，以较快的速度飞出大气的上层，让大约占总速度2／3的速度在大气层以外的高空由火箭加速产生。一般而言，三级火箭的第一级都在60千米以上高空关闭发动机后脱落，让第二级火箭在极稀薄的大气层飞行。第三级飞行高度更接近于真空带，目的是把空气阻力引起的速度损失减少到最低程度。
爱你真不易
火箭从发射到发动机关闭这一段飞行全靠火箭发动机提供动力来加速，这一段叫做火箭飞行的上升段。论速度，火箭从待发状态的零速起飞，越飞越快，飞越了亚声速、跨声速、超声速到高超声速。不同的速度和环境，空气动力学问题不尽相同。对于空气，要说爱你真不易――这些问题如不逐一解决，火箭就不可能冲到九霄云外。
卫星或其他航天器，部安装在运载火箭的头部。火箭穿越稠密大气层时，由于迎面气流的猛烈冲击和剧烈摩擦，不仅阻力增大而且使火箭头部温度急剧升高。为了减小阻力，保护卫星设备，就要为火箭的头部包上一个流线型、耐高温、抗烧蚀的外罩，叫做整流罩。在大约120千米的高空，空气已非常稀薄，整流罩的作用已经完成，又得把它抛掉，以便减轻火箭的质量。为了有利于
加速，火箭必须及时扔掉已经工作完毕的火箭级，减轻负重。火箭从发射到上升这个阶段，比较突出的难题是分离的气动设计，如整流罩的分离、火箭头体的分离、各级火箭燃料燃尽后的级间分离等。继续飞行级火箭和脱落抛弃的火箭在一定的飞行姿态角度下受到发动机推力、惯性力、外界气动力、分离力和重力等因素的作用而产生复杂的运动，级与级之间的重心又会发生变化。这部需要理论计算和实验分析相结合，预先模拟显示各级火箭所受的力和力矩、发动机噪声、发动机喷流和绕过火箭的空气流的相互作用、火箭级与级之间的相互干扰、火箭的稳定性、每级火箭在发动机熄火点的速度与剩余质量。空间飞行的特点是速度高、路途远，哪怕出现一点点的疏忽和纰漏，都将会造成失之毫厘、谬以千里的后果。
多级火箭一般是由头部、柱段、裙部、倒裙部和稳定翼等气动部件构成复杂的组合体。各段的外形和尺寸必须经过最佳的气动设计，保证火箭有足够大的升力和稳定性。运载火箭形式多样，级数各别。为增加推力，它可采用并联式发动机，像我国二号E运载火箭，就沿主发动机四周等间隔捆绑了4个助推器。火箭在上升段飞行速度变化很大，从亚、跨声速到超声速、高超声速，越飞得高空气越稀薄。在不同的飞行速度范围，空气与火箭相互作用情况也不尽相同，如在跨声速、低超声速时，可能出现压力脉动和结构振荡(即所谓跨声速抖振)，压力脉动会形成气动噪声环境，直接影响火箭结构疲劳寿命和舱内仪器的正常工作。这部是火箭设计师必须认真对待的问题。
火箭设计师要认真对待的另外一个问题是地面风作用于火箭上的风载荷对火箭飞行的影响。火箭在发射前竖立在发射架上，承受着地面风场中风的作用，而风向、风速又总是在变化的。由于组成火箭的柱段、裙段粗细不一，段间常有拐点，外形也不是旋转对称的，如局部安装天线、电缆管和稳定翼等，加上火箭比较细长，在风载荷作用下，火箭可能发生变形和风激振动。运载火箭气动力学问题很多，技术比较复杂，难度也比较大。不把运载火箭的各种空气动力学问题从理论上和实验上研究清楚，火箭就上不了天。像法国的“阿里亚娜”火箭，光是实验研究，就选了10多种火箭外形，在12座风洞中进行，历时4年之久。
载人航天飞行器的设计更离不开空气动力学这个先行官。
人们常见到的载人航天飞行器有两种不同的外形，那就是航天飞机与飞船。它们都是飞行轨道具有穿越大气层的上升段、在大气层外飞行的轨道飞行段以及再入大气层的再人、返回段的飞行器。
航天飞机的外形像飞机，由机身、机翼、尾翼和一些控制舵面，如副翼、襟翼、水平舵、垂直舵和控制姿态的发动机组构成。飞船是无翼的大钝头旋成体，虽然也有局部的不对称凸起物，但总的气动外形比较简单。在飞离地球的上升段，飞船被整流罩包裹住，人们看不到它的外貌。
高超声速范文第4篇
【关键词】 年龄测定，骨骼；超声检查；回归分析；青少年
【中图分类号】 R 814.3 R 179 【文献标识码】 A 【文章编号】 1000-9817(2008)10-0888-03
随着超声技术的迅速发展，通过超声仪器来自动判读骨龄的技术很快地发展起来［1-2］。目前以色列、德国、美国、韩国及中国等一些国家开始把此项技术投入实际应用［3-12］。此仪器在测试过程中会产生多种变化参数，如声速（SOS）、距离（Distance）、压力（Pressure）以及波形等。一些研究表明，SOS在超声骨龄判读中是一项重要的技术参数［13］。笔者选择青少年运动员为研究对象，将测试过程中产生的SOS值与一般青少年进行比较，以期发现一些规律，为超声骨龄仪更好地应用于青少年运动员的骨龄判读提供科学依据。
1 对象与方法
1.1 对象 按照2004年上报上海市体育局在编运动员花名册，对所属区体校运动员采取整群抽样方法。6～18周岁业余训练运动员为研究对象，选取训练年限在0.5 a以上。以0.5岁为1个年龄组，计27个年龄组，男、女共计54个年龄组别，共1 843人；其中男运动员1 048名，占56.9%；女运动员795名，占43.1%。受试者身体健康，没有明显的内分泌疾病，排除近阶段手和手臂骨折。
1.2 方法
1.2.1 测试仪器 30 mA X线骨龄机1台，以色列Sunlight公司生产的BonAge 1.0 Sunlight BonAgeTM骨龄仪2台。X线拍片由专业技术人员操作，Sunlight BonAgeTM骨龄仪器由经过专职培训人员操作，操作经验在1 000人次以上。
1.2.2 测试方法 在同一天内用X线和超声2种方法测定骨龄。测量身高、体重等生长发育相关指标后，拍摄X线左手正位片,然后随即检测同侧手桡、尺骨远端骺软骨的超声骨龄。每人每次测量获取SOS，Distance，Pressure，Thrckness及Wave 5个技术参数，在仪器最后的保存数据中只有SOSmax以及与之对应的Distance。X线骨龄片采取双盲法读片，读片员具有CHN法读片资质，年读片量1 000张以上。
2 结果
2.1 以CHN骨龄分组下的SOS值 从图1可见，男女运动员SOS值随着年龄呈明显的线性上升趋势，年龄特征明显；由图2可见，SOS值的变化与男女运动员的变化基本相似。无论一般青少年还是青少年运动员，女性儿童青少年的SOS值从发育起就始终领先男性儿童青少年。
为更清楚地比较运动员和非运动员超声骨龄检测过程中产生的SOS值变化情况，研究以CHN骨龄为基点，每1岁为1个年龄段进行分组。从图3，4可见，无论男女几乎所有同年龄段的SOS值都为运动员组高于非运动员组。
2.2 运动员SOSmax和Distance与CHN的二元回归方程 以SOSmax和Distance为因变量，CHN为自变量，寻求运动员超声骨龄回归模式方程。见表1。
3 讨论
调查显示，男女运动员超声速值都随着年龄的增加而增大。男运动员声速值范围为(1 700～2 200) m/s，16岁以前的增长速度快于16岁以后，18岁达到最大声速值(2 142 m/s)；同样，女运动员声速值范围为(1 800～2 200) m/s，14岁以前的增长速度也快于14岁以后，18岁达到最大声速值(2 178 m/s)。在整个声速曲线中，同年龄段男运动员的声速值一直低于女运动员。显然与女孩生长发育早于男孩有关，但在骨发育成熟期间，超声SOS值的图表曲线没有出现类似其他生长发育两次交叉的现象，是否与骨骼内部结构与矿物质含量及超声技术的特性相关，应作进一步研究［14］。非运动员的SOS值曲线图也呈现了相似的规律，声速值随着年龄的增长而增大，女青少年SOS值在13岁以前增长速度较快，而男青少年此规律不是非常明显。显然，运动员骨发育的周期长于非运动员。上述研究结果说明，无论运动员还是非运动员，定量超声测量产生的SOS值都能较好地反映骨发育成熟的阶段变化。
同年龄段男女运动员的SOS值基本上都超过非运动员，可能与以下因素有关：第一，大部分运动员营养状况比同龄孩子好；第二，训练的影响(如参与举重、摔跤、田径、游泳、船艇等运动能力强、力量训练大的运动项目)。以上的现象说明如果以一般儿童青少年制订的SOS值标准来判别运动员个体骨龄显然是不适合的，因此，有必要通过CHN标准建立上海市青少年运动员的CHN超声速值标准，这可能会有效地提高超声骨龄在判断运动员骨发育上的准确性，同时也会更加有利于超声骨龄设备与软件在体育运动实践中的推广使用。
该研究试图建立两因素的二元回归方程，为今后超声骨龄的理论模型做些研究，也是判别与验证超声骨龄赋值的简便公式。此回归方程的复相关系数较高，且男、女和总体3个回归方程均具有统计学意义，表明此回归方程有一定的效果，但是剩余标准差都在1.5岁左右，说明此预测方程的精度还有待提高，需要在今后的研究中找出超声测试过程中对发育更加敏感的指标，在回归过程中增加这些敏感指标可能会对方程精确性的提高有很大的帮助。
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高超声速范文第5篇
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