对于一个小国来说,澳大利亚在高超音速飞行技术研究方面做出了巨大贡献。这主要归功于被广泛认为是澳大利亚高超音速之父的已故雷·斯托克教授及其同时代人的巨大贡献。雷首先在澳大利亚国立大学建造了自由活塞驱动的高焓激波风洞(“T”系列风洞),在昆士兰大学(UQ)建造的20世纪80年代末投入使用的T4风洞仍在运行。这些地面测试设施使人们能够快速探索各种高速空气动力学现象,并进行与大气高超音速飞行相关的超燃冲压发动机测试。理查德·摩根教授在昆士兰大学开发的膨胀管(X2和X3目前正在运行)也与激波风洞相匹配,该膨胀管允许进行模拟行星进入/返回的超高速测试。这使澳大利亚研究人员能够探索几乎所有与高超音速飞行相关的基础和应用测试制度。这些测试设施的普及导致世界各地出现了几个类似的设施,加州理工学院的T5和牛津大学的T6就是著名的例子。这些地面测试设施的开创性开发,以及通过HIFiRE、Hyshot、HyCAUSE和超燃冲压航天等关键项目积极参与国际飞行测试;几十年来,澳大利亚在高超音速飞行技术方面的研究一直处于领先地位。作为这一旅程的一部分,澳大利亚研究人员与美国国家航空航天局、欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发机构和印度空间研究组织等许多主要航天机构进行了合作。这一持续的研究活动一直是大量高超音速研究生和高级研究人员的训练场,他们现在在全球范围内担任关键职位。最近,南昆士兰大学的研究人员通过对再入舱的机载观测扩大了活动的广度。新南威尔士大学堪培拉分校在研究各种高超音速飞行技术问题方面一直处于领先地位,特别是在流体与结构相互作用方面,通过创建几个对国家/国际模拟界具有重要价值的单元案例实验结果进行验证。这两个小组都在开拓者资助计划下进行大型高超音速项目。皇家墨尔本理工学院专门从事旋转爆震发动机的高速燃烧测试。所有这些研究往往都与一套强大的模拟能力联系在一起,特别是开源的UQ Eilmer程序,它提供了进一步的物理见解,这些见解往往得到了实验结果的验证。这个关于高超音速飞行技术的仿真集旨在为澳大利亚当前在该领域的研究提供一个广泛的代表。本仿真集涵盖的主题和作品包括:
建模与仿真:
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福布斯Spyratos等人(https://doi.org/10.2514/1.A35535)涵盖了一种新型、可重复使用的火箭超燃冲压发动机火箭发射系统的轨迹优化,以加快小型卫星发射。
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与上述概念相关,Curran等人(https://doi.org/10.2514/1.A35511)涵盖了与可重复使用发射概念中使用的类似的氢燃料超燃冲压发动机,重点是加速器超燃冲压喷气发动机的高马赫数运行。
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上述工作得到了燃料策略基本建模探索的补充,尽管Mecklem等针对的是碳氢化合物燃料轴对称燃烧器(https://doi.org/10.2514/1.A35848).
飞行测试和相关观察:
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Kunze等人提出了一种名为STAJe-的新型超音速电力推进概念(https://doi.org/10.2514/1.A35544)详细说明未来飞行测试的有效载荷设计。
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Zander等人(https://doi.org/10.2514/1.A35719)展示了对毕宿二号太空舱单次空中观测的轨迹分析。
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与远程观测相关,Birch等人(https://doi.org/10.2514/1.A35692)详细介绍了一种改进的样品返回胶囊表面温度观测方法。
实验:
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与各种主题的光学诊断和测试相关的基本现象,从Hopkins等人提出的改进的聚焦激光差分干涉术(FLDI)技术的验证开始(https://doi.org/10.2514/1.A35842).
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作为对此的补充,Mee等人使用了创新的粘式表面传热计来识别和绘制高超音速边界层中湍流点的起始(https://doi.org/10.2514/1.A35662).
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Ananthapadmanabhan等人报道了FLDI技术在超燃冲压发动机燃烧室声学噪声测量中的应用(https://doi.org/10.2514/1.A35779).
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通过模拟和Atwood等人提出的实验方法,对类似车辆面板上能量沉积引起的热结构响应进行了研究(https://doi.org/10.2514/1.A35629)
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Lefevre等人对超轨道地球再入期间磁流体动力学对辐射加热的影响进行了实验研究。
阿南德·维拉加文,理查德·摩根昆士兰大学
原文发表在JOURNAL OF SPACECRAFT AND ROCKET, 2024年11月网络发布网址:https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.A36246