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高超聲速范文第1篇

該項目受歐盟資助，名為“高超聲速變形艙段救生系統”（Hypmoces），為期兩年，合同總金額為1.1億美元，由西班牙火衛二航天制造公司（Deimos）、意大利Aviospace公司、德國航空航天中心（DLR）和法國航空航天研究院（ONERA）聯合開展。 Hypmoces項目與德國航空航天中心開展的“太空航班”（SpaceLiner）項目密切相關?！疤蘸桨唷表椖恐荚谘邪l一種類航天飛機的亞軌道乘員飛行器，采用液氫/氧火箭發動機垂直起飛，以馬赫數12的速度抵達70千米高的亞軌道高空后，可重復使用的助推段將與搭載乘員的軌道器分離，最終，軌道器以滑翔方式安全著陸在常規跑道?！疤蘸桨唷泵看慰纱钶d50名乘客，并能在2小時內從歐洲飛往澳大利亞。 在飛行過程中，由于高超聲速乘員飛行器速度將達到馬赫數幾十以上，這需要確保乘員能夠在難以想象的高溫環境下逃生。Hypmoces項目開發的救生艙能夠通過改變外形適應這種飛行環境，幫助乘員安全逃生。Hypmoces救生艙長17米，重38噸，包含了可容納50個乘員的座艙。整個救生艙將被裝載到軌道器內。 Hypmoces團隊曾提出兩個研發概念。一種方案是在救生艙機體下部外裝載側壁，側壁通過充氣，使得救生艙具備升力體外形，提高其升阻比。位于艙體后部的小型方向舵用于控制方向穩定性，一對類似美國X-37B軌道飛行器的襟翼用于提供飛行控制。另外一種方案就比較傳統，即在艙體的外底部安裝大型后掠翼。 最終，研究團隊選擇了前一種方案；與后者相比，可充氣設計方案更加簡潔、更輕、更簡單、便于部署。每個側壁大約1165千克，并由多個纖維層組成，包含了Nextel陶瓷纖維、氧化鋁纖維，Pyrogel隔熱層，T300J碳化纖維等。這種構造使得可充氣側壁更加柔韌，但在高超聲速環境下又足夠穩定，能夠形成一個堅韌且穩定的熱防護層，且不需花費大量電力充氣。根據設計方案，側壁充氣后，將使得救生艙的升阻比提高12%，確保救生艙能夠滑翔至救援地點，并通過減少艙體所承受的摩擦熱量提高內部乘員的舒適度。項目進展

目前，該項目的研究團隊已完成了側壁充氣機的需求方案的研究，明確了高度/馬赫的包線，以及降落傘回收系統的限定因素，正在設計機電飛行控制傳動裝置和反應控制系統推進裝置。據研究人員稱，Hypmoces所采用的可充氣技術也可用于其他領域，如美國國家航空航天局（NASA）為重型載荷著陸火星所研發的“高超聲可變性空氣動力減速器”。歐洲研究高超聲速空天飛機救生系統

杜彥昌

據美國《航空航天技術周刊》2015年10月30日報道，歐洲將于2015年11月完成高超聲速乘員飛行器救生系統的概念設計。根據該概念，高超聲速飛行器在飛行過程中發生意外時，外形可變的救生艙能夠彈射而出，然后充氣膨脹，并滑翔降落，最終通過降落傘安全降落至海面，確保內部乘員安全。項目簡介

高超聲速范文第2篇

事后諸葛也能給我們不少借鑒?！皡f和”這樣一種被時人譽為科技奇跡的超聲速客機的匆匆謝幕似乎有太多原因，2000年的巴黎墜機事故、911襲擊對民航的沖擊、聲爆和噪音問題、燃油經濟性不佳。這些都是原因，但還有一條更為根本的原因常常被人忽視，那就是作為一種新型客機，“協和”從一開始就犯了個嚴重錯誤，就是試圖用犧牲載客量的方式保證超聲速和大航程，超聲速的確是個不錯的噱頭，人們愿意為此多付出些鈔票，但關鍵問題是，人們對這個“噱頭成本”或者說“時間成本”的容忍度究竟有多高？這一理念能否保證航空公司有合理的收益？在設計之初，這兩個問題都被過度樂觀地估計了。

“協和”開創了民航客機諸多新技術的先河，除了三角翼布局、模擬式電傳飛控系統和可下偏式機首，那4臺利用“火神”戰略轟炸機發動機發展而來的“奧林普斯”渦噴發動機更是給力，它們配備了可調式進氣道以及發動機推力電控裝置，后者是今天發動機全權限數字式電子控制技術（FADEC）的前身。這些先進技術的背后，是高昂的造價，“協和”的單價在1977年已經突破了2300萬英鎊。為超聲速飛行設計的“奧林普斯”在低速狀態是可怕的吞金獸，“協和”在滑行到起飛位前就得燒掉2噸燃油。滿載情況下，“協和”每加侖燃油只能航行15.8客座英里，而波音707是33.3客座英里，波音747則是46.4客座英里，麥道DC-10更是達到了53.6客座英里。這些數字的背后，則是讓人無法忍受的票價，1976年從倫敦希思羅機場到紐約肯尼迪機場的票價是431英鎊，比普通航班頭等艙價位還要高出10%。這樣一來，“協和”就成了少數政界和商界精英們的專屬交通工具，更多的潛在客戶被拋在了一邊，從廣闊的越洋航運市場賺取利潤的大門被關閉了。

“協和”的失利不是人類超聲速旅行夢想的終結。今天英國反應發動機公司推出的“佩刀”新概念發動機，預計將能讓民航客機以超過5馬赫的速度在大氣層上層飛行，這意味著乘越洋航班旅行時間可以縮短4倍以上，雖然英國人正在積極嘗試制造驗證機展示這一先進技術，但最終的問題仍然和“協和”面對的一樣：如何能夠在合理的成本框架下，把高超聲速航空旅行，從少數人的經濟特權，變成普羅大眾的草根需求？為了節省幾個小時，多花上數百美元？普通人很可能不樂意。

高超聲速范文第3篇

隨著電子計算機的迅速發展，利用空氣動力學經典的歐拉方程和考慮到介質的黏性建立起來的納維斯托克斯方程，可以進行飛行器比較復雜流動的計算?，F在已經進入對整個機身的空氣動力特性進行整體計算的階段。在近代力學奠基人普朗特、卡門等著名學者的帶動下，空氣動力學的理論和實驗基礎日臻完善，于是誕生了對航空工程發展起到先導作用的許多新的設計思想，如非線性升力技術、邊條翼布局，將機翼與機身作為一個整體設計的翼身融合技術，以及飛機與推進系統的一體化設計概念等，加上在氣動布局上精細的設計計算和風洞實驗分析，使得具有高升力特性和良好操縱性、穩定性的第三代戰斗機應運而生。著名的美國F－15、F-16和蘇聯的蘇－27、米-29，就是其中的代表。

1991年海灣戰爭中多國部隊運用的“空、地一體戰”體系的核心是空中優勢，說明發展飛機技術對未來戰爭的勝敗至關重要。經過近20年來在超聲速巡航、過失速機動、隱身外形(即采用技術措施有效地減小雷達的反射和紅外輻射，使飛機不易被敵方發現)的氣動布局等綜合研究的基礎上，美國又率先推出21世紀的戰斗機F-22。

同時，國際民航事業一直在持續并高速發展著。從20世紀50年代噴氣客機問世以來，全世界民航客運年平均增長12％左右，約為同期經濟增長的2倍。目前正在進行的民用飛機的層流控制技術和細長體布局研究，將為新一代亞聲速干線飛機、第二代超聲速旅客機提供可選用外形。

智斗阻力

如果在地面用火箭發射人造衛星，考慮到空氣阻力及其它因素，火箭的末速度一定要大于7.9千米／秒才行。之所以說難于一步登天，就是說要達到這個速度可不容易!人類為了達到宇宙速度，經歷了一段漫長的道路。張弓射箭，自古便有，但箭速一般只能達到107米／秒。一次大戰期間，德國制造的“巴黎大炮”，創造了10倍弓箭速度，即1070米／秒的炮彈出口速度記錄。二次大戰中，德國的V-2導彈雖然達到1525米／秒的速度，但這一速度僅僅是宇宙速度的20％。有人也許會因此而想到現代飛機。飛得最快的飛機，速度可達到每小時3500多千米，大約只有第一宇宙速度的1／8。而且，飛機的發動機燃料燃燒必須要從大氣中獲得氧氣。能支持飛機飛行的大氣層高度只能到30多千米，因為再高，空氣會更加稀薄。30千米高空，大氣密度只有海平面的1.5％，而到100千米高空，則只有海平面的百萬分之一了。要想靠飛機飛出地球，只好望空興嘆了。

火箭理論的先驅、俄國著名科學家齊奧爾科夫斯基，最先把火箭理論和宇宙航行的思想建立在科學的基礎上。在不考慮空氣動力和地球引力的前提下，他推導出了著名的齊氏公式，根據這個公式，要提高火箭最后達到的推進速度，有兩個途徑：一是提高發動機燃氣的噴出速度，二是火箭攜帶的推進劑耗盡之后，火箭本身的結構質量要特別的輕。前者同推進劑的效率和發動機的性能有關，后者則要受到結構材料和工藝技術水平的限制。但無論如何，迄今為止，一枚單級火箭最大限度只能加速到4千米～7千米／秒，達不到宇宙速度。這是因為火箭達到停火點速度之前，一直靠發動機工作來加速，發動機所產生的能量，既要使火箭加速，又要消耗一部分能量用于火箭背著的那部分推進劑。

齊奧爾科夫斯基非常巧妙地利用多級火箭的辦法來解決這個問題，多級火箭像賽跑“接力”一樣一級一級加速。目前的運載火箭一般是三級，起飛時，先將第一級發動機點火，其推力使火箭產生一個加速度，徐徐升空。到了一定高度，第一級火箭燃料燒完后自動脫落，緊接著第二級立即起動，火箭繼續加速。依此類推，每一級火箭都不斷地提高速度和高度，使得末級火箭的飛行速度達到宇宙速度和預定高度，將衛星或飛船送入太空軌道。

當然，經過多級火箭加速得到的火箭推進速度還不是火箭實際飛行的速度，因為還沒有考慮到運載火箭在飛行中由于地球引力和空氣阻力所造成的速度損失。事實上，運載火箭在飛行中一部分推力與沿推力反方向的地球引力分量互相抵消，對加速沒有什么貢獻，這就是所謂速度的重力損失。另一方面，運載火箭上升段要穿越稠密的大氣層，才能把衛星送入二三百千米以上的高空軌道。在空氣密度比較稠密的近地空間，隨著速度的加大，所受到的空氣阻力也急劇增加。但飛行高度越高，由于空氣變得越稀薄，空氣對火箭造成的阻力也會迅速下降。所以，火箭設計師根據空氣動力學原理，讓運載火箭慢慢地垂直爬升，以較低的速度穿越稠密大氣的下層，以較快的速度飛出大氣的上層，讓大約占總速度2／3的速度在大氣層以外的高空由火箭加速產生。一般而言，三級火箭的第一級都在60千米以上高空關閉發動機后脫落，讓第二級火箭在極稀薄的大氣層飛行。第三級飛行高度更接近于真空帶，目的是把空氣阻力引起的速度損失減少到最低程度。

愛你真不易

火箭從發射到發動機關閉這一段飛行全靠火箭發動機提供動力來加速，這一段叫做火箭飛行的上升段。論速度，火箭從待發狀態的零速起飛，越飛越快，飛越了亞聲速、跨聲速、超聲速到高超聲速。不同的速度和環境，空氣動力學問題不盡相同。對于空氣，要說愛你真不易――這些問題如不逐一解決，火箭就不可能沖到九霄云外。

衛星或其他航天器，部安裝在運載火箭的頭部?；鸺┰匠砻艽髿鈱訒r，由于迎面氣流的猛烈沖擊和劇烈摩擦，不僅阻力增大而且使火箭頭部溫度急劇升高。為了減小阻力，保護衛星設備，就要為火箭的頭部包上一個流線型、耐高溫、抗燒蝕的外罩，叫做整流罩。在大約120千米的高空，空氣已非常稀薄，整流罩的作用已經完成，又得把它拋掉，以便減輕火箭的質量。為了有利于

加速，火箭必須及時扔掉已經工作完畢的火箭級，減輕負重?；鸺龔陌l射到上升這個階段，比較突出的難題是分離的氣動設計，如整流罩的分離、火箭頭體的分離、各級火箭燃料燃盡后的級間分離等。繼續飛行級火箭和脫落拋棄的火箭在一定的飛行姿態角度下受到發動機推力、慣性力、外界氣動力、分離力和重力等因素的作用而產生復雜的運動，級與級之間的重心又會發生變化。這部需要理論計算和實驗分析相結合，預先模擬顯示各級火箭所受的力和力矩、發動機噪聲、發動機噴流和繞過火箭的空氣流的相互作用、火箭級與級之間的相互干擾、火箭的穩定性、每級火箭在發動機熄火點的速度與剩余質量。空間飛行的特點是速度高、路途遠，哪怕出現一點點的疏忽和紕漏，都將會造成失之毫厘、謬以千里的后果。

多級火箭一般是由頭部、柱段、裙部、倒裙部和穩定翼等氣動部件構成復雜的組合體。各段的外形和尺寸必須經過最佳的氣動設計，保證火箭有足夠大的升力和穩定性。運載火箭形式多樣，級數各別。為增加推力，它可采用并聯式發動機，像我國二號E運載火箭，就沿主發動機四周等間隔捆綁了4個助推器?；鸺谏仙物w行速度變化很大，從亞、跨聲速到超聲速、高超聲速，越飛得高空氣越稀薄。在不同的飛行速度范圍，空氣與火箭相互作用情況也不盡相同，如在跨聲速、低超聲速時，可能出現壓力脈動和結構振蕩(即所謂跨聲速抖振)，壓力脈動會形成氣動噪聲環境，直接影響火箭結構疲勞壽命和艙內儀器的正常工作。這部是火箭設計師必須認真對待的問題。

火箭設計師要認真對待的另外一個問題是地面風作用于火箭上的風載荷對火箭飛行的影響。火箭在發射前豎立在發射架上，承受著地面風場中風的作用，而風向、風速又總是在變化的。由于組成火箭的柱段、裙段粗細不一，段間常有拐點，外形也不是旋轉對稱的，如局部安裝天線、電纜管和穩定翼等，加上火箭比較細長，在風載荷作用下，火箭可能發生變形和風激振動。運載火箭氣動力學問題很多，技術比較復雜，難度也比較大。不把運載火箭的各種空氣動力學問題從理論上和實驗上研究清楚，火箭就上不了天。像法國的“阿里亞娜”火箭，光是實驗研究，就選了10多種火箭外形，在12座風洞中進行，歷時4年之久。

載人航天飛行器的設計更離不開空氣動力學這個先行官。

人們常見到的載人航天飛行器有兩種不同的外形，那就是航天飛機與飛船。它們都是飛行軌道具有穿越大氣層的上升段、在大氣層外飛行的軌道飛行段以及再入大氣層的再人、返回段的飛行器。

航天飛機的外形像飛機，由機身、機翼、尾翼和一些控制舵面，如副翼、襟翼、水平舵、垂直舵和控制姿態的發動機組構成。飛船是無翼的大鈍頭旋成體，雖然也有局部的不對稱凸起物，但總的氣動外形比較簡單。在飛離地球的上升段，飛船被整流罩包裹住，人們看不到它的外貌。

高超聲速范文第4篇

【關鍵詞】 年齡測定，骨骼；超聲檢查；回歸分析；青少年

【中圖分類號】 R 814.3 R 179 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1000-9817(2008)10-0888-03

隨著超聲技術的迅速發展，通過超聲儀器來自動判讀骨齡的技術很快地發展起來［1-2］。目前以色列、德國、美國、韓國及中國等一些國家開始把此項技術投入實際應用［3-12］。此儀器在測試過程中會產生多種變化參數，如聲速（SOS）、距離（Distance）、壓力（Pressure）以及波形等。一些研究表明，SOS在超聲骨齡判讀中是一項重要的技術參數［13］。筆者選擇青少年運動員為研究對象，將測試過程中產生的SOS值與一般青少年進行比較，以期發現一些規律，為超聲骨齡儀更好地應用于青少年運動員的骨齡判讀提供科學依據。

1 對象與方法

1.1 對象 按照2004年上報上海市體育局在編運動員花名冊，對所屬區體校運動員采取整群抽樣方法。6～18周歲業余訓練運動員為研究對象，選取訓練年限在0.5 a以上。以0.5歲為1個年齡組，計27個年齡組，男、女共計54個年齡組別，共1 843人；其中男運動員1 048名，占56.9%；女運動員795名，占43.1%。受試者身體健康，沒有明顯的內分泌疾病，排除近階段手和手臂骨折。

1.2 方法

1.2.1 測試儀器 30 mA X線骨齡機1臺，以色列Sunlight公司生產的BonAge 1.0 Sunlight BonAgeTM骨齡儀2臺。X線拍片由專業技術人員操作，Sunlight BonAgeTM骨齡儀器由經過專職培訓人員操作，操作經驗在1 000人次以上。

1.2.2 測試方法 在同一天內用X線和超聲2種方法測定骨齡。測量身高、體重等生長發育相關指標后，拍攝X線左手正位片,然后隨即檢測同側手橈、尺骨遠端骺軟骨的超聲骨齡。每人每次測量獲取SOS，Distance，Pressure，Thrckness及Wave 5個技術參數，在儀器最后的保存數據中只有SOSmax以及與之對應的Distance。X線骨齡片采取雙盲法讀片，讀片員具有CHN法讀片資質，年讀片量1 000張以上。

2 結果

2.1 以CHN骨齡分組下的SOS值 從圖1可見，男女運動員SOS值隨著年齡呈明顯的線性上升趨勢，年齡特征明顯；由圖2可見，SOS值的變化與男女運動員的變化基本相似。無論一般青少年還是青少年運動員，女性兒童青少年的SOS值從發育起就始終領先男性兒童青少年。

為更清楚地比較運動員和非運動員超聲骨齡檢測過程中產生的SOS值變化情況，研究以CHN骨齡為基點，每1歲為1個年齡段進行分組。從圖3，4可見，無論男女幾乎所有同年齡段的SOS值都為運動員組高于非運動員組。

2.2 運動員SOSmax和Distance與CHN的二元回歸方程 以SOSmax和Distance為因變量，CHN為自變量，尋求運動員超聲骨齡回歸模式方程。見表1。

3 討論

調查顯示，男女運動員超聲速值都隨著年齡的增加而增大。男運動員聲速值范圍為(1 700～2 200) m/s，16歲以前的增長速度快于16歲以后，18歲達到最大聲速值(2 142 m/s)；同樣，女運動員聲速值范圍為(1 800～2 200) m/s，14歲以前的增長速度也快于14歲以后，18歲達到最大聲速值(2 178 m/s)。在整個聲速曲線中，同年齡段男運動員的聲速值一直低于女運動員。顯然與女孩生長發育早于男孩有關，但在骨發育成熟期間，超聲SOS值的圖表曲線沒有出現類似其他生長發育兩次交叉的現象，是否與骨骼內部結構與礦物質含量及超聲技術的特性相關，應作進一步研究［14］。非運動員的SOS值曲線圖也呈現了相似的規律，聲速值隨著年齡的增長而增大，女青少年SOS值在13歲以前增長速度較快，而男青少年此規律不是非常明顯。顯然，運動員骨發育的周期長于非運動員。上述研究結果說明，無論運動員還是非運動員，定量超聲測量產生的SOS值都能較好地反映骨發育成熟的階段變化。

同年齡段男女運動員的SOS值基本上都超過非運動員，可能與以下因素有關：第一，大部分運動員營養狀況比同齡孩子好；第二，訓練的影響(如參與舉重、摔跤、田徑、游泳、船艇等運動能力強、力量訓練大的運動項目)。以上的現象說明如果以一般兒童青少年制訂的SOS值標準來判別運動員個體骨齡顯然是不適合的，因此，有必要通過CHN標準建立上海市青少年運動員的CHN超聲速值標準，這可能會有效地提高超聲骨齡在判斷運動員骨發育上的準確性，同時也會更加有利于超聲骨齡設備與軟件在體育運動實踐中的推廣使用。

該研究試圖建立兩因素的二元回歸方程，為今后超聲骨齡的理論模型做些研究，也是判別與驗證超聲骨齡賦值的簡便公式。此回歸方程的復相關系數較高，且男、女和總體3個回歸方程均具有統計學意義，表明此回歸方程有一定的效果，但是剩余標準差都在1.5歲左右，說明此預測方程的精度還有待提高，需要在今后的研究中找出超聲測試過程中對發育更加敏感的指標，在回歸過程中增加這些敏感指標可能會對方程精確性的提高有很大的幫助。

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高超聲速范文第5篇

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