世界航空航天技术发展十大看点.docx

世界航空航天技术发展十大看点.docx

《世界航空航天技术发展十大看点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《世界航空航天技术发展十大看点.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

世界航空航天技术发展十大看点

2010年世界航空航天技术发展十大看点

2010年1月25日，美国《航空航天技术周刊》公布了2010年将可能取得重大突破的航空航天技术。

这些技术代表了未来航空、航天技术的发展方向，将在一定程度上改变未来战争的作战样式，值得认真研究和关注。

美国和欧洲无人作战飞机发展进入新阶段

2010年，美国海军X－47B无人作战飞机将进行首次试飞，这标志着美海军无人作战飞机发展进入一个新阶段。

海军型无人作战航空系统验证机进行的首次试飞，将验证隐身、无尾构型无人作战飞机自主作战能力。

X－47B的海上试验计划2012年进行，该机将成为美海军2025年无人侦察/打击飞机一一F/A-XX的候选机型。

X-47B翼展18.9米，最大起飞质量超过20203千克，可携带载荷2043千克，采用无尾构型，有两个内置式武器舱，不经空中加油航程可达3889千米。

X-47B装有舰载着陆设备、折叠机翼和空中受油装置。

美国空军和国防高级研究计划局2002年5月试飞首架无人作战验证机――X-45A。

2003年为加强对空、

海军无人作战飞机的统一领导，美国国防部对空、海军无人

作战飞机研制项目进行合并，成立“无人作战航空系统－验证机”办公室，由波音公司研制X-45C，诺斯罗普格鲁曼公司研制X-47B。

2007年8月，美国正式授出“无人作战航空系统验证机”技术验证项目合同，确定开发并验证一种弹射起飞/拦阻着舰型无人作战飞机一一X-47B,用于执行持

久情报／监视／侦察、压制／摧毁敌防空系统和纵深打击任务。

欧洲也在加快发展无人作战飞机。

英国“泰拉尼斯”无人作战验证机将在2010年首飞。

该无人机的最大起飞质量不到8172千克该项目的主要目标是验证无人作战飞机的全自主系统和隐身性能英国空军希望该无人作战飞机能提供纵深打击能力达到目前“狂风”战斗轰炸机的作战能力，以用于英国2025年后的“纵深和持续进攻能力”项目。

由法国牵头、意大利、荷兰、西班牙、瑞典和瑞士等国参与研制的”神经元”无人作战飞机也在加快研制，将在2012年3月首飞试验期将持续18个月。

该机将在法国进行为期5个月的基本飞行试验，并在瑞典维德塞尔靶场评估其隐身能力还将投放GBU-12激光制导炸弹，演示压制敌防空系统能力。

反火箭弹、炮弹、迫击炮弹系统研制取得突破

以色列“铁穹”反火箭弹、炮弹和迫击炮弹（C－RAM）

系统2010年1月首次进行全系统试验，对类似“喀秋莎”火箭弹的122毫米火箭弹实施了拦截。

该系统将在2010年中具备作战能力，并计划2010年在加沙地区部署两个连。

“铁穹”系统由以色列拉斐尔公司研制可拦截70千米范围内的火箭弹并可机动部署。

被称为“泰米尔”的拦截弹可垂直发射采用雷达制导方式，可在飞行中接收更新的目标信息，并装有雷达导引头和近炸引信。

铁穹”系统还包括探测和跟踪雷达、战斗管理和控制中心以及导弹发射单元

以色列还在研制“大卫投石器”系统，该系统可拦截射程70〜250千米、处于飞行末段的火箭弹和导弹。

美国雷声公司与以色列拉斐尔公司合作研制该系统的拦截弹，这一两级的拦截弹被称为“击昏器”（Stunner），装有雷达和光电两种导引头，可采用“碰撞－杀伤”方式直接命中目标。

该系统拦截弹的实弹试射将在2010年开始，计划2013年部署。

美国陆军目前主要采用地基“密集阵”弹炮系统摧毁来袭的火箭弹，炮弹、迫击炮弹，以保护驻阿富汗美军免受袭击。

此外，美国陆军还在扩展区域防护系统计划下研制50毫米口径制导弹药。

与“密集阵”相比，20毫米口径弹药尽管价格便宜但每次交战需要发射400发弹药，而50毫米制导弹药价格要高得多，但每次交战仅需要点射几枚弹药。

此

外埃连特技术公司也为其“大毒蛇”机关炮研发指令制导弹药。

而对于更远距离的C－RAM交战，美国将发展低成本拦截弹用于反火箭弹、炮弹和迫击炮弹，美国陆军已授予洛克希德马丁公司和诺斯罗普格鲁曼公司低成本拦截弹研制合同其中，洛克希德－马丁公司将研制采用碰撞－杀伤方式的微型拦截弹而诺格公司则将研制低成本近炸引信拦截弹。

这两种系统都采用有源阵列火控雷达，计划2013年开始试验。

作为更远期的发展项目，美国还在探索用固体激光器执行反火箭弹，炮弹和迫击炮弹任务。

分布孔径红外传感器系统应用领域更加拓展

旨在提高战斗机飞行员在空中作战和低空巡航态势感知能力的分布孔径红外传感器将取得新进展。

2010年，F-35

战斗机上的分布孔径红外传感器系统将进行首次飞行测试，提供导弹探测、红外搜索和跟踪以及导航能力。

F-35的AAQ-37光电分布式孔径系统（EODAS）由6

个分布在机身各处的光电传感器组成，它们与机身设计融合在一起，并不需要外置一个专门的设备舱。

六个红外传感器被埋置在F-35机身四周的不同的部位上与飞行员头盔式显示器相配合可以为飞行员提供一个围绕飞机机身的全景视野，飞行员能够看透一飞机的底部和侧面而没有任何观察死角。

EODAS在红外范围内工作，它能识别并跟踪逼近飞机的有危险目标，比如敌方的导弹或者战斗机，它极大地增强了飞行员对战场的全方位感知能力。

分布孔径红外传感器系统的应用范围还将进一步扩大。

美国雷声公司已开始研制用于陆军UH－60直升机和CH－47货运直升机的分布孔径红外传感器系统，以帮助直升机飞行员能够在低空安全飞行，还将具备敌方火力指示、协助着陆和红外搜索和救援功能。

该系统已在UH－60直升机上进行了120小时的飞行试验。

分布式孔径红外传感器系统还可能应用于无人机，以提高无人机的态势感知能力

超燃冲压发动机试验成功将推动组合循环发动机研制

高超声速飞行器技术2010年将取得突破性进展。

美国空军计划2010年进行4次X-51A超燃冲压发动机飞行验证机的飞行试验，主要将验证碳氢燃料冷却回路超燃冲压发动机的稳定工作能力。

如果试验获得成功，该发动机将可能应用于高超声速巡航导弹、高速打击，侦察飞行器以及空天飞行器。

美国国防高级研究计划局和NASA都在研究以涡轮喷气／超燃冲压发动机组合发动机为动力的飞行器，从普通飞机跑道上起飞最后加速到马赫数7以上的可能性。

X-51A是超燃冲压发动机实用化迈出的重要一步。

2004年X－43A飞行器实现了马赫数9.7的飞行，试验中未经冷却的氢燃料超燃冲压发动机燃烧时间只持续了数秒钟。

而X－51A发动机的燃烧时间将达到300秒。

试验中，X－

51A由B－52轰炸机释放后将首先由“陆军战术导弹”火箭发动机将其加速到马赫数4.8，然后超燃冲压发动机启动，将X一51A加速到马赫数6以上。

X－51A飞行试验一旦取得成功，将为后续的高超声速巡航导弹的研制铺平道路。

但仅仅依靠超燃冲压发动机还不能使飞行器完全实现高超声速飞行，必须采用组合循环发动机才能使飞行器从静止加速到马赫数6以上最后返回跑道。

美国国防高级研究计划局正在与洛克希德?

马丁公司合作

研制将高马赫数涡轮喷气发动机与冲压发动机／超燃冲压双模发动机相结合的组合动力装置，由涡轮发动机将飞行器加速到马赫数3.8，然后冲压发动机启动将其加速到马赫数6，超燃冲压发动机开始运行。

尽管美国国会取消了“黑雨燕”高超声速技术验证机但作为动力装置的涡轮基组合循环发动机仍在继续实施。

货运补给将成为无人机的又一重要任务领域

2010年无人机的任务领域将进一步拓展，货运补给将成

为无人机的又一重要的任务领域。

无人货运直升机将在年内

为驻阿富汗美海军陆战队提供运输补给。

两个小组研制的无人直升机将演示验证执行货运任务能力：

波音公司MQ－18

“蜂鸟”无人直升机和洛克希德?

马丁公司／卡曼公司未命名的K－Max外挂式运输直升机。

对货运无人机的能力需求是，在24小时内运送9000千克货物，每次最少能将450千克货物运往278千米以外。

所运送货物将包括食品，水、燃料，电池和弹药。

美国空军和陆军也对货运无人机表示出浓厚的兴趣，海军则对利用无人机执行舰到岸的运输补给感兴趣。

随着无人机应用领域的不断拓展，无人机已不仅仅局限于侦察和监视，正在向其他任务领域拓展，货运补给则是首要关注的任务领域。

这一方面是因为无人机具备精确空投的经验，另一方面是减少有人机向危险地区运送货物的风险。

操作简单是海军陆战队对货运无人机最重要的要求，海军陆战队希望无人机能够自主飞往前沿基地，到达后由远程终端控制接管，指挥其着陆。

无人机的着陆精度应控制在10米之内，飞行高度可达3658米，并可在夜间和与有人直升机相同的气象条件下飞行。

卡曼公司的K－Max直升机最初是作为一种用于商业目的的外挂空运直升机而研制的主要用于运送木材和消防，可吊送的载荷量为2700千克。

该无人型已研制了数年时间，由洛克希德?

马丁公司提供任务系统和超视距数据链。

波音公司为国防高级研究计划局研制的A160T无人旋翼机也具备货运能力，该无人机可提供与“捕食者”无人机类似的长续航能力，采用全复合材料低阻力机身和高强度旋翼，可有效降低阻力并增加续航能力。

A160T已飞行18.7小时，具备运送1135千克载荷能力。

其他无人机制造商也瞄准了货运市场，2009年10月AAI公司获得卡特航空技术公司授权，研制采用低速旋翼，复合设计的无人机，该无人机实际是一种旋翼飞机，可在飞行中使旋翼的旋转速度变慢，以减少阻力并扩大航程。

AAI公司计划研制垂直起降的无人机，能够运送1362千克货物航程超过2408千米速度接近250节。

X2高速直升机将进一步提高直升机速度极限

西科斯基公司研制的x2高速直升机验证机2010年将突破250节（463千米／小时）的速度极限，而近10年来，旋翼飞机的最大飞行速度一直徘徊在150节左右。

250节的高速也将是美国陆军UH-60“黑鹰”直升机速度的两倍。

X-2高速直升机2008年实现首飞，是目前世界上速度最快的直升机。

欧洲韦斯特兰“大山猫”直升机曾在1986年创造了216.6节的飞行速度记录。

由于直升机的旋翼要同时提供升力和向前飞行的推动力，在此情况下制约直升机飞行速度的因素主要是后行桨叶的失速，当然通过增加旋翼桨叶数或增加推进系统，能延缓这种情况的发生。

X-2通过使用共轴反向旋转的两副旋翼可获得全部升力，同时使用专用的推进装置，用于水平飞行，这就避免了桨叶失速发生的可能性。

X2直升机机是该公司上世纪70年代XH-59A“先进旋翼概念”的现代版。

X－59A曾在上世纪70年代实现238节的最高飞行速度。

当时该机为双人驾驶，采用了4台发动机，2台涡轴发动机用于驱动旋翼，2台涡喷发动机用于提供水平推力。

整架直升机十分笨重，阻力很大，燃料消耗量奇高，噪声和振动令人难以忍受。

此后西科斯基公司开始实施“先进桨叶概念”（ABC）计划，此后20年，该公司在数字控制系统、旋翼技术，发动机技术以及材料技术方面的突破使得XH-59A的诸多弱点得以克服，从而具备研发具有实际应用价值直升机的可能性。

X2完全由西科斯基公司投资研制，该机为单人驾驶，采用一台CTS800型涡轴发动机，同时驱动共轴旋翼和推进螺旋桨。

旋翼速度被适当降低，以防止桨叶翼尖进入超声速状态。

同时其旋翼毅加装整流罩，以降低飞行阻力，而主动控制系统可用于降低旋翼震动。

西科斯基公司称，他们在2015年左右能够制造出全新的X2技术直升机，广泛用于武装侦察、海上平台应用等方面。

除X2项目外，Piasecki飞机公司还由X-49A“速度鹰”项目，该机是在H－60直升机后部加装涵道矢量推进装置，在机体中部安装固定机翼，目前其飞行速度已经达到180节。

未来，该机还将配备第三套发动机，并采取减阻措施，从而进一步提高该机的飞行速度。

商业航运天运输能力发展进入关键一年

2010年航天飞机将退役，NASA能否依赖商业航天运输服务，为国际空间站运送货物和人员，是2010年必须回答的重要问题。

接替者“战神”运载火箭，研发进度拖延这使得

NASA开始鼓励私营企业发展国际空间站货运和人员输送能力。

根据“商业轨道运输服务”（COTS）项目要求，NASA在2006〜2010年先后实施了2轮竞争，并提供5亿美元经费帮助获胜的商业伙伴研发其系统在2006年，空间探索公司在首轮竞争中胜出2008年轨道科学公司在次轮竞争中获胜。

随后NASA授予2个公司国际空间站在轨补给的商业合同，要求2个公司在2016年前，向国际空间站运送至少20吨货物。

空间探索公司2010年将进行3次“猎鹰－9”运载火箭和“龙”货运飞船的演示飞行并计划2011〜2015年执行12次向空间站补给任务。

首次发射旨在演示“龙”货运飞船的发射、在轨机动、再入，回收操作。

第二次演示飞行中，“龙”货运飞船将在距国际空间站10千米掠过，第三次将与国际空间站对接执行货运任务。

“龙”货运飞船可向低地球轨道上行运送6000千克货物并将3000千克货物带回地面。

空间探索公司还在研发用于空间试验和太空旅行的飞船――“龙试验室”，该飞船用于太空旅行时，可携带7名乘客。

同时，轨道科学公司将在2011年进行1次“金牛座”运载火箭和“天鹅座”飞船的演示飞行，其中飞船将配置加压舱室随后在2011〜2105年间将进行8次国际空间站货运补给飞行。

最初飞船将携带2000千克货物最终，该飞船的上行运输能力将达到2700千克下行运载能力达到1200千

多无人机管理和控制系统研制取得新进展

随着无人机在战场上的应用逐渐增加，控制和管理无人机的人手紧缺问题也日益突出，尤其是“1人控制1架无人机”的模式急需改变而提高自动化程度是实现对多架无人机控制（MAC）的关键。

目前美空军单一的多无人机控制地面站可容纳1名无人机操控员和4名传感器控制员，可同时控制4架“捕食者”无人机，即无人机控制员可主动控制1架无人机并同时监测其他3架无人机而4名传感器控制员能够各自控制每架无人机的任务载荷。

由于自动化程度有限，美国空军的MAC仍处于初始阶段，为此美空军发展增强的MAC能力，用以提升“捕食者”和“死神”的作战效能。

最终目标是，将无人机地面站发展成为“全球飞机管理者”，它能够在无人机飞往目标途中和执行例行任务时实施自动控制，当无人机执行作战任务时就将控制权转交给作战飞行小组。

与之相比诺思罗普格鲁曼公司为美国国防高级研究计划局研制了“异源机载侦察组”（HART）系统采取了不同的思路，用户可以通过现有地面站对无人机进行控制。

根据用户的需求HART系统可以同时协调160千米外的不同高度和类型的有人机和无人机为其分发任务。

例如某用户需要对某条路线进行侦察，对某个地点实施监视，或跟踪某车辆系统将首先检查其数据库中所存储数据是否能满足需求，如没有该系统将向最适合执行此任务的飞行平台发出指令搜集最近最新的目标图像任务指令通过HART网络发送给控制该无人机的地面站。

而每个地面站增加套图像处理分系统，可对所搜集的视频图像进行稳定化和地理定位处理随后将处理过的图像通过网络发送给HART图像服务器服务器将所有无人机、有人机搜集到的图像拼接在一起并进行压缩，以满足带宽发送要求，并最终发送给用户。

2009年末有报道称国防高级研究计划局计划授予诺格公司一份合同以完成HART系统进一步的研发，并将其交付战区使用。

纳入该系统的航空平台包括：

“大乌鸦”、“大黄蜂”、“指针”，“影子”和“扫描鹰”无人机，以及美国陆军C－12信号情报飞机。

航空可替代能源多样化趋势更加明显

2010年，航空可替代能源将取得新突破，太阳能、氢燃料电池和合成航空燃油将可能成为新的航空能源。

2010年中，由瑞士研制的太阳能飞机将完成36小时的全天时飞行，并计划2012年进行环球飞行。

虽然太阳能似乎是长航时无人机最佳的动力来源，但以电池和混合电力为驱动方式的轻型飞机已经率先进入市场，而以燃料电池为动力的小型无人机已经在续航力上产生大幅度的飞跃。

更具有划时代意义的是，在2010年底，生物合成航空燃油可能获准应用于商用飞机和军用飞机，从而在具有更低全寿命周期碳排放的同时，大大拓展了可替换燃料的来源。

2008年油价的持续飙升和国际上要求降低甚至减少航空运输碳排放的压力促进了可替代能源的发展，各国采用多种方法以减轻对化石燃料的依赖。

英国钱内蒂克公司研制的以太阳能为动力的“西风”高空无人机2008年实现了82小时的连续飞行，其改进型计划在2010年进行连续14天的飞行。

洛?

马公司和国防高级研究计划局计划2012年试飞以太

阳能为动力、可持续飞行1年，并配备雷达的监视飞艇。

对于目前以电池或小型燃油发动机为动力的小型无人机，氢燃料电池正在成为一种最有发展前景的动力装置。

美海军研究实验室研制的以燃料电池为动力的“离子虎”试验型无人机在2009年11月创造了连续飞行26小时的记录。

航宇环境公司正在将燃料电池装在其“美洲狮AE”小型无

人机上，其续航能力增加了3〜4倍。

航宇环境公司还计划2010年试飞更大的氢燃料无人机――“全球观测者”，该无人机的续航时间预计可达1星期。

波音公司和欧洲空中客车公司计划将燃料电池作为辅助动力装置的同时，用生物燃料替代目前的化石类燃料。

在过去18个月中，合成航空燃油取得重大进展。

通过“费－托”工艺，从煤、天然气或生物中提取的合成航空燃油已获准在民用和军用飞机上使用。

下一步，从植物油如亚麻和麻风树中提取的航空燃油将于2010年末获准使用。

毫无疑问，生物燃料的来源应当多元化，以在不同地区拥有不同的来源。

藻类被视为一种很有前景的能源，如耐盐的盐土植物，因为他们不会与粮食作物竞争水和土壤。

长期而言，航空燃料将会从纤维素中提取，如粮食废料和柳枝，稷等。

层流技术将成为未来减小飞机排放的关键

由于层流技术能够显著降低阻力，从而使未来的飞机能够达到目前看来相当苛刻的低排放要求，从而吸引越来越多飞机设计师们的关注。

传统汽车制造商――本田公司在2010年准备对其轻型喷气式商务机――“本田喷气机”（HondaJet）进行试飞。

该机机翼采用自然层流翼型和光滑的机身表面以减少阻力。

该机还采用独特的机头设计以增强层流效应并抵消来自飞机机身的额外阻力{与同类飞机相比该机的机身宽度更宽）。

而美国航空航天局（NASA）也在其新的环境责任航空（ERA）项目下推进层流技术的发展。

众所周知的是自然层流有助于减少阻力但在实际情况中自然层流很难维持。

即便是清洁的气动表面非常严格的制造公差也只能延迟自然层流向湍流的演变。

而在后掠翼上实现层流更为困难，因为机翼上的气流会向翼尖流动，形成横向气流迅速破坏附面层的稳定性。

通过吸收或气流吹动以扩展并控制层流方法的研究已持续数十年，20世纪60年代末，NASA进行了X-21的试验飞行该机由B-66轰炸机改进而来。

X-21使用了附面层吸收技术即在机翼表面开有多重狭长的开槽，通过开槽快速吸收机翼表面附面层气流，从而将层流扩展至几乎整个机翼。

然而，X-21采用的主动层流控制技术也有明显的缺陷一一昆虫、污垢甚至冰晶都会堵塞开槽。

上世纪80年代NASA对在洛克希德公司JETSTAR飞机上试验了穿孔和开槽层流控制机翼。

这两种方法都可在飞行中除冰，以保持机身表面清洁。

1990年，波音公司在波音757飞机上试验了综合使用自然层流和主动层流控制的机翼，该机翼不但具有自然层流所需的光滑表面，同时设有附面层吸收系统，

“本田喷气机”在气动设计上非常巧妙，使自然层流的效能最大化，然而随着NASA和其他机构致力于大幅度降低新一代客机的阻力、油耗和排放主动／被动混合层流控制（HLFC）正在重新成为关注的焦点。

NASA希望在ERA计划下对HLFC进行更多的试验，对其效果进行验证，并提升其可维护性，使其具备实际应用价值。