高超声速飞行器的模型跟随控制方法及其仿真(3)
（4）结构材料技术。超声速飞行器要求尽可能地减轻结构质量, 并克服气动加热问题。因此,长寿命、耐高温、抗腐蚀、高强度、低密度的结构材料对于研制高超声速飞行器是非常关键的。主要涉及的结构材料技术是轻质、高强度、耐高温材料和热防护技术。
1．2 高超声速飞行器研究现状
高超声速飞行器巨大优势和应用价值已经引起世界各个国家的极大关注。
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1．3 高超声速飞行器种类及应用前景
1.3.1 按飞行方式分
高超声速飞行器，按飞行方式分类可以分为单动力或复合动力“冲跃”方式、助推火箭辅助起动飞行方式以及复合动力方式[12]。
单动力或复合动力“冲跃”方式:飞行器将从跑道上水平起飞或由专用的大型运输机挂载空中投放，然后自主加速到马赫数10，同时爬升到40000m的高度，然后关闭发动机，依靠惯性向上冲跃滑翔飞出大气层，向前飞行同时回落到大气层后发动机将短时重新启动，使飞行器加速并爬升完成下一周期的“冲跃”方式一一正弦波飞行轨迹飞行。
助推火箭辅助起动飞行方式:通常使用固体燃料助推火箭来完成初始阶段的飞行，以达到起动吸气式冲压发动机工作所需要的速度和高度。
复合动力方式:在初始阶段采用涡轮发动机，当高超声速飞行器的速度达到两倍声速左右时，涡轮引擎暂停运转，吸气式冲压发动机利用大气中的氧气燃烧推动飞行。当高超声速飞行器的速度达到10倍或巧倍声速时，就开始转而利用火箭推动系统，不再依靠大气飞行。
1.3.2 按功能分
高超声速飞行器，按照功能分主要包括水平起降航天运载器、高超声速巡航导弹、高超声速飞机和空天飞机等几种[12]。
在民用航天方面，人们最关心的是将高超声速飞行器研制成空天飞机，可以使到达世界任何地方的飞行时间大大缩短。
在研究节省能源和低发射成本航天方面，高超声速飞行器和火箭可组成两级模式，高超声速飞行器作为运载火箭可重复使用的第一级时，它先按执行远程飞行方式进行加速与爬升，但当它接近最高速度和最高飞行极限高度时释放携带有效载荷的第二级，第二级点火并携带卫星或其它有效载荷进入轨道，与此同时高超声速飞行器返回地面并作常规着陆。
在军用方面，高超声速巡航导弹具有极高的军事应用价值。高超声速巡航导弹可用于进行远程精确打击。高超声速巡航导弹飞行高度高、速度快、机动性好，目前的任何防空武器都不能对其进行有效防御。
在各种高超声速飞行器中最有发展前景的是空天飞机。空天飞机是航空航天飞机的简称，又称跨大气层飞行器。空天飞机集航空、航天技术于一身，兼有航空和航天两种功能，既能完成民用航空航天任务，又能执行多种军事航空航天任务，是一种具有广阔发展前景的载人航天兵器，将为未来战争带来重大变革。
1.3.3 按气动布局分
高超声速飞行器，按气动布局可分为锥形体、升力体、翼面融合体以及乘波体等几种[3,13]。
锥形体是轴对称的，即由一条母线围绕某轴回转而成的构形，其任意一个截面都是圆形的，其外形特点是尖头部、大细长比、弹性大后掠角、小展弦比。锥形体布局为高超声速飞行器中比较常见的气动布局，其优点是技术比较成熟，升阻比较大。
升力体是在没有机翼等结构的情况下仍然靠本身形成的升力稳定飞行的气动结构。升力体没有常规飞行器的机翼，而是用三文设计的翼身融合体来产生升力。这种气动布局消除了机身等部件所产生的附加阻力和机翼机身间的干扰，提高了升阻比，从而改善了系统的总体性能。该构形具有较强的升阻比和较强的机动性能，是空间航天器气动构形的首选方案，主要用在航天飞机、可重复使用运载机以及空天飞机等飞行器外形设计中。自1975年以来，升力体构形飞行器己经有225次试验。包括NASA研究的X-33、X-34系列都是采用的升力体气动布局。