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。