張寶珍，趙群力

中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心，北京 100029

近年來(lái)，美國(guó)為確保其軍事優(yōu)勢(shì)，加速開發(fā)高超聲速武器系統(tǒng)。為開展相應(yīng)的研究工作，需要新建或升級(jí)高超聲速試驗(yàn)設(shè)施，而這些重大科研試驗(yàn)設(shè)施本身也有許多技術(shù)難題需要解決。為此，美國(guó)國(guó)防部“試驗(yàn)鑒定科技”計(jì)劃專門設(shè)立了高速系統(tǒng)試驗(yàn)（HSST）項(xiàng)目。該項(xiàng)目致力于長(zhǎng)期滾動(dòng)投資研發(fā)高速/高超聲速試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，為開展高超聲速重大科研試驗(yàn)設(shè)施建設(shè)提供技術(shù)支撐。

本文簡(jiǎn)述了美國(guó)國(guó)防部高速系統(tǒng)試驗(yàn)（HSST）項(xiàng)目的提出背景、經(jīng)費(fèi)規(guī)模和組織實(shí)施，總結(jié)了項(xiàng)目技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)，梳理了近年來(lái)HSST 項(xiàng)目重點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展，最后得出了“需要通過(guò)超前的統(tǒng)籌規(guī)劃，長(zhǎng)期迭代開展關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研和技術(shù)攻關(guān)，以確保高超聲速試驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成功及試驗(yàn)?zāi)芰ΡM快形成”的結(jié)論，從而為國(guó)內(nèi)高超聲速試驗(yàn)設(shè)施建設(shè)和試驗(yàn)技術(shù)開發(fā)提供參考借鑒。

1 HSST項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目背景

為確保試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)緊跟武器技術(shù)的發(fā)展步伐，美國(guó)國(guó)防部于2002 年啟動(dòng)了試驗(yàn)鑒定科技（T&E/S&T）投資計(jì)劃，通過(guò)每年的持續(xù)滾動(dòng)投資，支持成熟度3～5級(jí)的先進(jìn)試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)應(yīng)用研究和先期技術(shù)開發(fā)，促進(jìn)成熟度達(dá)到6級(jí)的試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室向試驗(yàn)場(chǎng)/靶場(chǎng)應(yīng)用快速轉(zhuǎn)化。該計(jì)劃包括若干重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，每個(gè)技術(shù)領(lǐng)域投資若干子項(xiàng)目。最初設(shè)立了高超聲速試驗(yàn)、頻譜效率、多譜試驗(yàn)三個(gè)重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域。2006財(cái)年，美國(guó)國(guó)防部將“高超聲速試驗(yàn)”重新冠名為“高速/高超聲速試驗(yàn)”；2009年，更名為先進(jìn)推進(jìn)試驗(yàn)技術(shù)（APTT）；2012 年，再次更名為高速系統(tǒng)試驗(yàn)（HSST）并沿用至今。HSST項(xiàng)目中的技術(shù)開發(fā)優(yōu)先順序始終與美國(guó)國(guó)防部5年期科技重點(diǎn)投資指南保持一致。

1.2 經(jīng)費(fèi)規(guī)模

HSST 項(xiàng)目的主要任務(wù)是開發(fā)高速系統(tǒng)試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)，以滿足高速和高超聲速武器系統(tǒng)試驗(yàn)與鑒定的需要。在大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的背景下，美國(guó)持續(xù)加大高超武器研發(fā)投入，HSST 項(xiàng)目資金從2012 年的約2300 萬(wàn)美元大幅增加到2023財(cái)年的約3億美元，見表1。表1數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)歷年的預(yù)算文件[1-11]。

表1 美國(guó)國(guó)防部對(duì)HSST項(xiàng)目投入的經(jīng)費(fèi)（單位：萬(wàn)美元）Table 1 The DOD budget for the HSST project（Unit：10000 dollars）

1.3 組織實(shí)施

HSST 項(xiàng)目主要以阿諾德工程發(fā)展綜合體（AEDC）為牽頭單位，依托政府科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)及高校等幾十家單位聯(lián)合開展研究工作。HSST 的子項(xiàng)目?jī)?nèi)容主要根據(jù)國(guó)防部試驗(yàn)技術(shù)規(guī)劃，每年度編制一次，并通過(guò)發(fā)布跨機(jī)構(gòu)通告（BAA），充分利用政府科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)以及企業(yè)的研發(fā)力量，解決關(guān)鍵試驗(yàn)技術(shù)問題。

HSST項(xiàng)目與其他的試驗(yàn)鑒定科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目一樣，依據(jù)一定的原則，在眾多技術(shù)項(xiàng)目中篩選出需要重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)。其主要流程包括跨軍種試驗(yàn)技術(shù)工作組、征求意見、白皮書和提議項(xiàng)目、資源選擇評(píng)估組、執(zhí)行機(jī)構(gòu)5 個(gè)步驟，如圖1所示[12]。

圖1 試驗(yàn)鑒定科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目篩選程序[12]Fig.1 The selection process of the T&E/S&T project[12]

所提議的項(xiàng)目需遵循的關(guān)鍵原則為[12]：滿足一種試驗(yàn)鑒定需求；需要開展科學(xué)技術(shù)方面的工作；高回報(bào)；應(yīng)用廣泛（多于一個(gè)國(guó)防部試驗(yàn)機(jī)構(gòu)）；具備向試驗(yàn)?zāi)芰﹂_發(fā)的高可轉(zhuǎn)化能力。

2 HSST技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)

HSST 項(xiàng)目的投資重點(diǎn)是在國(guó)防部試驗(yàn)資源管理中心（TRMC）制定的《試驗(yàn)與評(píng)價(jià)資源戰(zhàn)略規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱《戰(zhàn)略規(guī)劃》）的指導(dǎo)下確立的。TRMC專門負(fù)責(zé)對(duì)國(guó)家的武器裝備試驗(yàn)與評(píng)價(jià)能力進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，每?jī)赡曛贫?修訂一份試驗(yàn)資源戰(zhàn)略規(guī)劃。高超聲速是《戰(zhàn)略規(guī)劃》中確定的十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一?；诟叱曀傥磥?lái)型號(hào)發(fā)展對(duì)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的需求與挑戰(zhàn)，HSST項(xiàng)目設(shè)置了地面試驗(yàn)、計(jì)算工具、測(cè)量?jī)x器以及飛行試驗(yàn)4個(gè)重點(diǎn)子領(lǐng)域（見圖2），并采用試驗(yàn)鑒定科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目篩選程序，進(jìn)一步確定HSST 項(xiàng)目每個(gè)子領(lǐng)域分別開展的研究?jī)?nèi)容。在此后的每個(gè)新財(cái)年，HSST項(xiàng)目都會(huì)根據(jù)上一年度進(jìn)展情況以及需求變化對(duì)子領(lǐng)域的項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)整。HSST 4個(gè)重點(diǎn)子領(lǐng)域的主要研究?jī)?nèi)容如下[13-16]。

圖2 HSST項(xiàng)目涉及的技術(shù)領(lǐng)域及應(yīng)用方向[13-14]Fig.2 The technical areas and application directions of the HSST project[13-14]

（1） 地面試驗(yàn)

地面試驗(yàn)包括氣動(dòng)熱結(jié)構(gòu)與先進(jìn)推進(jìn)試驗(yàn)技術(shù)、氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱試驗(yàn)技術(shù)兩部分。其中，氣動(dòng)熱結(jié)構(gòu)與先進(jìn)推進(jìn)試驗(yàn)技術(shù)旨在改進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)地面試驗(yàn)方法，擴(kuò)展試驗(yàn)包線，提升準(zhǔn)確性和保真度，降低不確定性以及對(duì)傳感器/導(dǎo)引頭的組合氣動(dòng)效應(yīng)。支撐氣動(dòng)熱結(jié)構(gòu)與先進(jìn)推進(jìn)試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展的子項(xiàng)目主要包括高超聲速吸氣式推進(jìn)潔凈空氣試驗(yàn)臺(tái)、大尺寸超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)技術(shù)、高速系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)研究等。

氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱試驗(yàn)技術(shù)旨在提升氣動(dòng)加熱與燒蝕試驗(yàn)?zāi)芰Γ倪M(jìn)流動(dòng)品質(zhì)，支持高速/高超聲速武器系統(tǒng)彈藥投放試驗(yàn)。該領(lǐng)域的子項(xiàng)目主要包括電弧加熱器流動(dòng)品質(zhì)、高超聲速邊界層轉(zhuǎn)捩測(cè)量研究等。

（2） 計(jì)算工具

高速流場(chǎng)所用的計(jì)算工具，主要是高超試驗(yàn)鑒定所用的先進(jìn)建模與仿真軟件。該領(lǐng)域的子項(xiàng)目包括建模與仿真驗(yàn)證與轉(zhuǎn)化研究、X射線斷層攝影計(jì)算方法研究、瞬態(tài)熱分析軟件工具集（TTAS）、污染效應(yīng)計(jì)算流體力學(xué)（CFD）研究等。

（3） 測(cè)量?jī)x器

測(cè)量?jī)x器包括高速流場(chǎng)所用的測(cè)量?jī)x器與診斷技術(shù)，旨在開發(fā)新型傳感器，提升測(cè)量精度和范圍。該領(lǐng)域的子項(xiàng)目有高壓可調(diào)諧二極管激光吸收光譜、真實(shí)氣體力測(cè)量天平系統(tǒng)、中紅外熱成像技術(shù)、高焓表面摩阻傳感器等。

（4） 飛行試驗(yàn)

HSST 項(xiàng)目的飛行試驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)旨在提升任務(wù)可靠性和發(fā)射靈活性，開發(fā)飛行中的測(cè)量方法和技術(shù)，增加每次試飛中的數(shù)據(jù)捕獲量，并降低飛行試驗(yàn)總成本。該領(lǐng)域的子項(xiàng)目包括高保真度自動(dòng)機(jī)載可重構(gòu)跟蹤系統(tǒng)（HAARTS）、高空激光探測(cè)與測(cè)距大氣傳感系統(tǒng)（HALAS）、自主飛行安全系統(tǒng)（AFSS）、基于無(wú)人機(jī)的靶場(chǎng)、機(jī)載高分辨率多光譜望遠(yuǎn)鏡等。

3 重要技術(shù)進(jìn)展

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期持續(xù)滾動(dòng)投資，HSST項(xiàng)目取得一系列重要技術(shù)進(jìn)展，并從各子領(lǐng)域的單項(xiàng)技術(shù)開發(fā)轉(zhuǎn)向跨領(lǐng)域的多項(xiàng)技術(shù)集成開發(fā)與應(yīng)用，形成了多種集成應(yīng)用平臺(tái)。這為開展高超聲速技術(shù)試驗(yàn)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。重要技術(shù)進(jìn)展有以下幾個(gè)方面。

（1） 高超聲速氣動(dòng)熱與推進(jìn)清潔空氣試驗(yàn)臺(tái)

高超聲速氣動(dòng)熱與推進(jìn)清潔空氣試驗(yàn)臺(tái)（HAPCAT）利用清潔空氣加熱和可變馬赫數(shù)（VMN）能力，能夠在Ma4.5～7.5的模擬飛行條件下進(jìn)行氣動(dòng)推進(jìn)、氣動(dòng)熱和氣動(dòng)光學(xué)試驗(yàn)。其主要目的是通過(guò)試驗(yàn)的方法確定氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱對(duì)先進(jìn)高超聲速傳感器性能的綜合影響。HAPCAT包括三大核心模塊，即潔凈空氣再生蓄熱式加熱器（RSH）、空氣輸送系統(tǒng)（ADS）和變馬赫數(shù)噴管。2015 年8 月，RSH 完成研制并成功試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了約38h 的持續(xù)運(yùn)行；2019 財(cái)年，完成了空氣輸送系統(tǒng)（ADS）的最終設(shè)計(jì)、制造和在 HAPCAT中的安裝，并開始進(jìn)行完工檢查運(yùn)行；2020 財(cái)年，完成了RSH和ADS的關(guān)鍵子部件的集成，并完成了可變馬赫數(shù)噴管能力的初步設(shè)計(jì)審查；2021 財(cái)年，對(duì)HAPCAT 試驗(yàn)臺(tái)在包線上限進(jìn)行了完工檢查；2022 財(cái)年，完成了HAPCAT 試驗(yàn)設(shè)施的組裝，計(jì)劃2023 財(cái)年開始進(jìn)行設(shè)施運(yùn)行試驗(yàn)[2-10,17-18]。

（2） 中壓電弧加熱器原型樣機(jī)研制

該原型樣機(jī)用疊片加熱器取代現(xiàn)有管弧加熱器，創(chuàng)建的試驗(yàn)包線大約是當(dāng)前氣動(dòng)熱試驗(yàn)包線的三倍。2020 財(cái)年，完成了電弧加熱器流動(dòng)品質(zhì)氣動(dòng)熱試驗(yàn)技術(shù)開發(fā)，演示驗(yàn)證了電弧加熱器旋轉(zhuǎn)線圈部件的新穎設(shè)計(jì)，為試驗(yàn)件提供了更高品質(zhì)的流量，并延長(zhǎng)了電弧加熱器電極的工作壽命；2021 財(cái)年，完成了AEDC電弧加熱器的多次效率升級(jí)；2022年，啟動(dòng)了新的氣動(dòng)熱試驗(yàn)技術(shù)開發(fā)工作，包括提升一種等離子體管的試驗(yàn)?zāi)芰?。這將推進(jìn)電感耦合等離子體地面試驗(yàn)設(shè)施建設(shè)，該設(shè)施可以作為電弧噴射加熱器能力的重要補(bǔ)充[2-5]。

（3） CUBRC的LENS系列激波風(fēng)洞擴(kuò)建和升級(jí)改造

美國(guó)卡爾斯潘—布法羅研究中心（CUBRC）的大能量國(guó)家激波（LENS）風(fēng)洞具有高馬赫數(shù)試驗(yàn)?zāi)芰?，可以開展高超聲速氣動(dòng)熱、氣動(dòng)光學(xué)和表面催化效應(yīng)等方面的研究，是進(jìn)行高超聲速飛行器、超高速流動(dòng)、大氣層攔截彈、高超聲速返回艙等地面試驗(yàn)的主要設(shè)備。2015—2017 財(cái)年，在HSST 專項(xiàng)的支持下，完成了LENSⅡ擴(kuò)建，提升了試驗(yàn)?zāi)芰Γ囼?yàn)運(yùn)行時(shí)間提高了三倍。為滿足CUBRC高超聲速激波和膨脹風(fēng)洞進(jìn)一步發(fā)展的需要，最近4 年來(lái)，HSST 完成了用于評(píng)估高超聲速飛行器傳感器和導(dǎo)引頭系統(tǒng)的氣動(dòng)光學(xué)儀器套件設(shè)計(jì)集成工作，以及用于評(píng)估高超聲速系統(tǒng)的多個(gè)非侵入式診斷系統(tǒng)。2022財(cái)年，成功開發(fā)和演示了一個(gè)小尺寸試驗(yàn)設(shè)施，為建設(shè)全尺寸的氣動(dòng)光學(xué)和氣動(dòng)熱防護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)施提供了重要的技術(shù)支撐[3-10]。

（4） 高空激光探測(cè)與測(cè)距大氣傳感系統(tǒng)

高空激光探測(cè)與測(cè)距大氣傳感系統(tǒng)（HALAS）采用紫外線激光掃描技術(shù)，可沿高超聲速飛行器的飛行路徑測(cè)量大氣密度、溫度、壓力、風(fēng)速/風(fēng)向、氧氣含量等大氣數(shù)據(jù)，測(cè)量高度范圍為0～80km，可顯著提高試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和飛行器性能估算的準(zhǔn)確性。近年來(lái)，HSST項(xiàng)目投資開發(fā)了地基和機(jī)載兩類HALAS。2013—2018 財(cái)年，HSST 完成了陸基便攜式激光探測(cè)與測(cè)距（LIDAR）系統(tǒng)的開發(fā)，并開展了LIDAR 大氣傳感測(cè)量的試驗(yàn)和演示驗(yàn)證工作。隨后這套系統(tǒng)被用于沿海飛行試驗(yàn)場(chǎng)的相關(guān)試驗(yàn)，以驗(yàn)證該系統(tǒng)在海上環(huán)境的性能。2020 財(cái)年，機(jī)載HALAS 被安裝在灣流公司的G-IV 公務(wù)機(jī)上，完成了持續(xù)收集大氣數(shù)據(jù)的任務(wù)[5-11,19]。

（5） 高保真度自動(dòng)機(jī)載可重構(gòu)跟蹤系統(tǒng)

高保真度自動(dòng)機(jī)載可重構(gòu)跟蹤系統(tǒng)（HAARTS）可提供高超聲速飛行器在飛行過(guò)程中的高分辨率成像數(shù)據(jù)。2018財(cái)年，HSST 完成了HAARTS 的最終設(shè)計(jì)，包括集成到“全球鷹”無(wú)人機(jī)上的方案。2021 財(cái)年，成功進(jìn)行了HAARTS的地面完工檢查，并且修改完善了集成到無(wú)人機(jī)上的系統(tǒng)方案。2022 財(cái)年，完成了HAARTS 系統(tǒng)的制造和系統(tǒng)集成，以及在“靶場(chǎng)鷹”上的初步安裝檢查，地面測(cè)試也已經(jīng)完成，為2023財(cái)年全面安裝做好了準(zhǔn)備[3-7]。

（6） 空中靶場(chǎng)

空中靶場(chǎng)在2019 財(cái)年之前被稱作“基于無(wú)人機(jī)的靶場(chǎng)”，其主要目標(biāo)是對(duì)退役的無(wú)人機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，彌補(bǔ)當(dāng)前高超聲速飛行試驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施的不足。經(jīng)過(guò)改裝的RQ-4“全球鷹”和MQ-9“死神”無(wú)人機(jī)重新被命名為“靶場(chǎng)鷹”和“靶場(chǎng)死神”，將組成“空中靶場(chǎng)”新型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，用于高空遙測(cè)中繼和傳感，以補(bǔ)充或取代美國(guó)空軍或海軍的有人數(shù)據(jù)收集飛機(jī)。其中，RQ-4B最大滯空時(shí)間達(dá)到34h，飛行高度為18km，它能夠長(zhǎng)時(shí)間在靶場(chǎng)上空飛行，可以用更短的時(shí)間完成更多的測(cè)試。為了完成一款高超聲速導(dǎo)彈的遙測(cè)工作，可能需要將測(cè)量船提前21 天部署到位，而使用RQ-4B只需要幾小時(shí)就能夠就位，并且花費(fèi)的資源更少[6]。

為支持空中靶場(chǎng)建設(shè)，HSST對(duì)機(jī)載高分辨率多光譜望遠(yuǎn)鏡、高空大氣感應(yīng)傳感器以及相控陣遙測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究，這些技術(shù)研究成果以及HSST開發(fā)的機(jī)載HALAS都將用于“靶場(chǎng)鷹”無(wú)人機(jī)。

該項(xiàng)目原計(jì)劃于2024 年開展機(jī)載高超聲速測(cè)試設(shè)備驗(yàn)證試驗(yàn)，但出于美軍對(duì)飛行試驗(yàn)的迫切需求、多部門聯(lián)合推進(jìn)，以及諾格公司對(duì)“全球鷹”的快速改裝、平流層發(fā)射系統(tǒng)公司的“大鵬”（Roc）載機(jī)與“塔倫”（Talon）系列飛行器原型機(jī)研發(fā)成功等多方面原因，空中靶場(chǎng)項(xiàng)目定于2023 年開始提供試驗(yàn)測(cè)試服務(wù)，即通過(guò)多架“靶場(chǎng)鷹”無(wú)人機(jī)持續(xù)監(jiān)測(cè)“大鵬”雙體飛機(jī)發(fā)射的“塔倫”高超聲速飛行器，并獲得高質(zhì)量飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)[20]。

（7） 高壓可調(diào)諧二極管激光吸收光譜

可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器吸收光譜（TDLAS）測(cè)量系統(tǒng)是利用特定波長(zhǎng)的近紅外激光能量被特定氣體分子吸收形成吸收光譜的原理，來(lái)測(cè)量流場(chǎng)溫度的一種光學(xué)測(cè)量技術(shù)，具有分辨率高、靈敏度高、選擇性高以及非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)?？梢岳貌煌ㄩL(zhǎng)的激光器，對(duì)H2O、CO2、CH4以及O2等進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而得到流場(chǎng)靜溫、組分含量、流量和氣流速度等重要流場(chǎng)數(shù)據(jù)，在眾多超聲速流場(chǎng)測(cè)量方法中具有很大的優(yōu)勢(shì)。

2018 財(cái)年以來(lái)，HSST 專項(xiàng)持續(xù)研發(fā)高壓可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS），最終將集成到HAPCAT 中，以在高溫和高壓下提供準(zhǔn)確的空氣溫度測(cè)量。它將用于設(shè)施控制和設(shè)施狀態(tài)的確定。TDLAS 系統(tǒng)還可用于其他設(shè)施中的溫度測(cè)量[7,21]。

（8） 真實(shí)氣體力測(cè)量（RGFM）系統(tǒng)

該測(cè)力天平系統(tǒng)具有高剛度和頻率響應(yīng)快的特點(diǎn)，使得高超聲速流動(dòng)中的測(cè)量持續(xù)時(shí)間縮短到1～2ms。這將顯著提高高馬赫數(shù)條件下的空氣測(cè)量精度。HSST 利用紅外激光器構(gòu)建了測(cè)量高速流中氣體性質(zhì)的先進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)顯著降低了氣體性質(zhì)測(cè)量的不確定性，已轉(zhuǎn)交給國(guó)防部的一個(gè)地面試驗(yàn)中心和一個(gè)研究實(shí)驗(yàn)室，研制了一種小型化、溫度補(bǔ)償?shù)某曀偻鈷煳锓蛛x測(cè)試風(fēng)洞天平。2017財(cái)年，HSST 完成了用于短期、高焓試驗(yàn)設(shè)施的測(cè)力系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)[8]。

（9） 中紅外熱成像技術(shù)

2014財(cái)年，HSST啟動(dòng)了中紅外熱成像技術(shù)（MIRTI）研發(fā)工作。該技術(shù)可使高超聲速模型表面的高焓流動(dòng)熱成像定量化，同時(shí)不會(huì)捕獲有可能遮蔽表面溫度成像的流場(chǎng)輻射效應(yīng)。后續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化了MIRTI 的信噪比，并對(duì)典型助推滑翔體表面熱輻射的測(cè)量進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。2016 財(cái)年，HSST 在脈沖試驗(yàn)設(shè)施中測(cè)量了典型助推滑翔飛行器表面熱輻射數(shù)據(jù)，以評(píng)估不同表面材料組分、處理工藝和濾波頻率對(duì)熱成像的影響。2017 財(cái)年，HSST 開展了對(duì)脈沖試驗(yàn)設(shè)施中典型助推滑翔飛行器表面熱輻射的測(cè)量，為助推滑翔飛行器設(shè)計(jì)獲得了有價(jià)值的深刻見解，這些成果對(duì)未來(lái)在高焓設(shè)施上的試驗(yàn)非常有用[8-9,11]。

（10） 高速流場(chǎng)計(jì)算工具

HSST 利用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)和邊界層試驗(yàn)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)，持續(xù)開展了CFD軟件的驗(yàn)證與改進(jìn)工作。開發(fā)了一種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的邊界層轉(zhuǎn)捩預(yù)測(cè)工具，可用于復(fù)雜三維助推滑翔飛行器幾何外形研究。這些軟件可支撐對(duì)試驗(yàn)樣件表面在不同曲率、雷諾數(shù)和迎角等條件下邊界層轉(zhuǎn)捩特征和程度進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析。在瞬態(tài)熱分析軟件方面完成了氣動(dòng)熱軟件模塊與結(jié)構(gòu)加熱軟件模塊的集成。該軟件由多個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了檢測(cè)調(diào)試，并已經(jīng)開放給高超聲速研究機(jī)構(gòu)，以支撐其對(duì)飛行試驗(yàn)的規(guī)劃和分析。上述計(jì)算工具已轉(zhuǎn)化給高超領(lǐng)域的用戶，用于建模仿真、地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)[8-9]。

4 結(jié)束語(yǔ)

HSST項(xiàng)目是美國(guó)國(guó)防部目前唯一致力于高速/高超聲速試驗(yàn)鑒定技術(shù)預(yù)研的科技專項(xiàng)計(jì)劃，每年征集工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和政府實(shí)驗(yàn)室提出的試驗(yàn)?zāi)芰π枨螅渥罱K目標(biāo)是尋求超前、快速和靈活的高速/高超聲速試驗(yàn)鑒定技術(shù)。該項(xiàng)目的持續(xù)滾動(dòng)實(shí)施，為先進(jìn)高速/高超聲速技術(shù)向高速/高超試驗(yàn)領(lǐng)域轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。

美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)表明，高超重大科研試驗(yàn)設(shè)施通常造價(jià)高昂，本身也是一種復(fù)雜系統(tǒng)，其建設(shè)與研發(fā)高超聲速飛行器一樣富有挑戰(zhàn)性，需要通過(guò)超前的統(tǒng)籌規(guī)劃，長(zhǎng)期迭代開展試驗(yàn)設(shè)施設(shè)備建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)預(yù)先研究和技術(shù)攻關(guān)，才能確保高超聲速試驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及試驗(yàn)?zāi)芰ΡM快形成，為高超聲速武器研制提供有力的方法和手段支撐。