DARPA 将发展执行战术任务的高超声速技术(下)

　　以高超声速远距离滑翔20分钟大约3000nm（约5496km）的HTV-2，需要采用高升阻比和碳/碳结构的细长体飞行器，才能够承受长时间高温飞行。在2010年4月首次飞行中，当不利偏航超出了飞行器控制能力时飞行试验失败；在2011年8月第二次飞行中，当气动外壳开始退化产生气动扰动，导致飞行终止。

　　“从第一次飞行清楚地看到，我们对于气动设计方法的推算不足以预测飞行行为。”艾伯兰德说，“在第一次飞行结束到第二次飞行前，我们重新进行了地面试验，并利用新工具重新进行气动基础设计。在第二次飞行中，这些改进十分有效，即使在非常不利的飞行条件下”。尽管如此，所作的改进还是不能挽回HTV-2第二次飞行失败。
　　
　　“飞行弹道变化使气动热环境比第一次飞行更加恶劣。” 艾伯兰德说，“我们利用有限的仪表测量数据重现失败过程，最可能的原因是结构退化。热应力导致失败。”尽管飞行器保持了结构完整性，但小范围温度梯度导致材料局部破坏，产生了气动扰动。
　　
　　“我们从第二次飞行中获得了关于如何设计耐熔复合材料的经验，进一步认识了如何在热应力下建立热结构模型。”艾伯兰德说，“我们学到了关于材料特性的可变性和不确定性的关键知识。这就是为什么我们继续支持修正模型用于解释材料和气动热变化的原因。” 
　　
　　DARPA将发展执行战术任务的高超声速技术（四）2013-07-11[美国航空周刊2013年7月5日报道] 现在，DARPA正在改变其高超声速研究重点，将任务范围从全球打击转向战术打击。射程600nm（约1100km）的吸气式武器可以直接利用X-51，而助推滑翔式超过600 nm的射程是HTV-2与众不同之处。“要达到这样的性能，我们必须着眼于研究高升阻比（L/D）与鲁棒控制性能。热管理是HTV-2存在的另一个技术问题。我们需要鲁棒的能量管理，并且考虑经济可承受性。”

　　助推滑翔要解决的问题，还包括如何设计成能够进行空中和地面发射的武器。艾伯兰德说，“质量和体积的约束条件是不同的。以前全球打击要求有很高的长细比；将来我们必须大力创新，在不要求高长细比情况下获得高升阻比。”另外，“轨道再入速度更低，而且助推器问题可能更容易解决。全球打击助推器存在的问题是还不能将运载系统设计为能够置飞行器于理想的滑翔起始点，我们必须让飞行器按照与原来不同的弹道飞行。”

　　DARPA相信HTV-2的经验将是有用的，“HTV-2提供了关键的技术知识，使我们能够设计出未来可快速全球打击的助推滑翔飞行器。我们取得了巨大的进步，知道了我们要做什么样的地面试验和飞行试验，才能设计出气动和热结构”，艾伯兰德表示，“由于地面试验的局限性，如果没有飞行试验，我们无法学习到上述知识。我们知道了后续怎样利用建模、仿真及地面试验，来为设计出成功的系统增加信心”。（中国航天系统科学与工程研究院 王宜晓 张肇瑞 陈萱）