乘波体设计理论与美国高超音速飞行器研制回顾(组图)

年来高速气体动力学方面产生了一个新的理论，称为乘波体设计理论。以前传统的设计理论叫升力体理论。即气流来的时候，翅膀下面速度低，压力高，上面，速度高，压力低。上下两面产生一个压差，从而使飞机升起来了。乘波体是利用激波，波后的压力要恢复，飞行体就像乘在激波上飞行，叫做乘波体飞行器。这种飞机外形看起来同正常的飞机不一样，正常飞机的翼形上面是曲面，下面是平直面，而乘波体好像把机翼型翻过身来工作，肚子朝上飞行。乘波体飞行器不用机翼产生升力，而是靠压缩升力和激波升力飞行，像水面由快艇拖带的滑水板一样产生压缩升力。超音速飞行形成的激波不仅是阻力的源泉，也是飞行器“踩”在激波的锋面背后“冲浪”的载体。马赫数5以上工作的飞行器需要这种理论。

　　然而，亚轨道高超音速飞行器不仅有亚轨道高超音速飞行段，还有在低空低速起飞、着陆和机动的飞行段，气动设计必须综合考虑各方面的要求。现在的航空航天技术还没有解决这一问题，X-51A还是靠B-52携带升空，取得一定的速度和高度后再靠自身动力加速到亚轨道飞行的。航天飞机没有完全实现水平起飞、水平着陆和加油后就可再次起飞的初衷，但在再入过程中的亚轨道高超音速机动飞行中获得了珍贵的第一手经验，使美国在这方面领先于世界。

百度百科

在空气动力学中，超高音速的（hypersonic，亦称极音速）速度是指相当高的超音速速度。在1970年代，这个词通常指的是5马赫（5倍音速）或更高的速度。超高音速流态（hypersonic regime）是超音速流态的分支。

超音速气流与亚音速气流性质迥异。当一飞行器加速到超音速，路径中几乎所有的空气特性剧烈地改变。不过尽管有如此明显的界线，对于“超音速”的定义仍有一些争议。其中一个定义是整架飞行器各部份速度皆在1马赫或之上。更技术性地定义指出：整架飞行器周遭的所有气流速度皆是超音速才能称作是超音速，这样的情形对寻常设计的飞行器来说，通常是出现在1.2马赫上下。0.8到1.2马赫的范围因此称作跨音速。

考虑到连超音速的简单定义都有争议，就不会对“定义超高音速是更加困难”这件事感到意外，因为成为“超高（音速）”并不会有任何气流的物理性质改变。一般来说，在5马赫附近，一些效应的组合整体来说变得重要。超高音速流态常定义为冲压发动机（ramjet）无法产生净推力的速度。这是一个模糊的定义，因为存在有一些改装提议，使得喷气发动机在这样的速度范围仍可操作（参见超音速冲压发动机（Supersonic combustion ramjet, Scramjet））。

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X-20


X-33想象图


在高空中高速飞行的X-37（电脑设计图）


X-38


地面测试中的X-40A



X-43A (Hyper - X) Mach 7 computational fluid dynamic

携载X-43A的助推火箭与载机B-52脱离


X-43A从助推火箭上分离的想象图


第一次进行投掷制导炸弹试验的X-45A


X-51A