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x-43a的设计与制造 试验设计阶段 在美国国家航空推进器项目结束时，关于该项目最严厉的批评之一是，只有在最重要的部件的超燃压力电机上模拟飞行，而不是实际飞行。因此NASA兰利/德莱顿联合发起的Hyper-X项目, 开始发展一种能够以马赫数10的速度进行飞行试验的飞行器,X-43A就是该项目的显著成果。参考文献对设计过程进行了详细的回顾。 在概念上,X-43A是不需使用特种燃料、 可验证实际超燃冲压发动机性能的尺寸最小的飞行器。通过采用现成的助推器, 并用NASA的B-52B空中发射助推器和研究用飞行器, 从而减小了飞行器的尺寸, 以降低整个项目的成本。X-43A的升力体外形源于麦道公司为NASA的兰利研究中心进行的马赫数10巡航飞行器研究。合同的第三阶段要求对以氢燃料超燃冲压发动机为动力的研究用飞行器进行概念设计, 以提供马赫数为7和10的速度条件下超燃冲压发动机工作和性能的飞行试验数据。马赫数7试验得到的数据将可以直接与采用同一发动机和组合流路的地面测试结果进行对比, 而马赫数10试验的结果将能够提供在该飞行马赫数条件下5s～10s的飞行试验数据。对飞行器和发动机的设计采用最广泛的现有计算工具, 而且飞行数据也可以验证这些设计方法的精确度。 在概念设计结束之后,NASA开始寻找承包商团队来完成飞行器设计与制造工作, 并支持飞行试验项目。共有2个团队参与该阶段项目的竞争, 其中一个是由麦道公司和普·惠公司组成的, 另一个团队包括Micro Craft公司、 北美航空工业公司以及GASL公司,NASA选择了后一个团队。在Hyper-X项目进展中, 产业界发生变化,Micro Craft和GASL纳入ATK GASL, 而北美航空工业公司和麦道公司都被波音公司并购。因此完成X-43A飞行器和连接器 (用来连接和分离飞行器与改进型飞马座助推火箭) 的设计与制造的团队是由ATK GASL和波音公司组成的。 Hyper-X项目的设计与制造阶段是从1997年3月开始的。飞行器关键设计评审于1998年2月进行, 第一架飞行器和连接器分别于1999年10月11日和2000年3月31日交付NASA德莱顿研究中心。第二架马赫数7飞行器和连接器分别于2001年1月29日和2001年2月5日交付。初次飞行试验于2001年6月2日进行, 由于助推器控制面在未经试验的环境中超载, 此次试验未能取得成功, 并且导致了飞行试验项目被迫中断数年, 以查出故障原因, 并对运载火箭和飞行试验轨道作适当的改进。在此期间, 在发动机设计和热防护系统方面都与马赫数7飞行器不同的马赫数10飞行器于2002年5月2日完成, 并于2002年6月17日交付NASA德莱顿研究中心。在重新进行了飞行试验前的准备工作验证之后, 于2004年3月27日成功地进行了一次马赫数为7的飞行试验, 并于2004年11月16日成功完成了马赫数为10的飞行试验。这两次试验都创造了吸气式发动机飞行器在大气层内飞行速度的记录。 本文回顾了ATK GASL/波音团队在X-43A飞行器、 分系统和软件、 飞行器与助推器的连接器与分离系统的设计与制造过程中遇到的挑战。对于这些在设计与开发中遇到的许多挑战, 在本文的参考文献[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]中都有详细介绍, 因此在文中介绍得比较笼统。ATK GASL/波音团队的职责如下:ATK GASL负责承包商团队的全面管理, 发动机、 连接器的结构设计与飞行器结构设计, 燃料与点火系统的设计与制造, 飞行器、 发动机以及连接器的结构制造, 飞行器与连接器内部系统的装配, 以及飞行器与连接器的外型模线机械加工; 波音公司负责飞行器空气动力学和结构设计, 飞行器热管理, 飞行器子系统的设计与技术规格, 飞行控制和发动机控制律, 飞行器控制系统软件, 飞行器管理系统, 以及飞行器热防护瓦的制造。主要的转承包商包括霍尼韦尔公司, 负责飞行器管理系统; 以及Moog公司, 负责机电传动机构和控制单元。SAIC设计、B.F.古德里奇制造了马赫数7飞行器的碳-碳前缘, 而马赫数10飞行器的前缘是由MER有限公司制造的。作为主要电源的电池由EaglePicher公司提供。高压电磁阀和调节器采用VALCOR公司的产品。Jansen飞机系统控制公司 (JASC) 提供氢和硅烷的流体控制阀。模块化测量系统由L-3公司完成 (先前的Aydin Vector) 。 1 tps防热瓷瓦 考虑到其飞行包线,X-43A采用了非常传统的设计。从空气动力学角度来说, 可以将它描述为一种升力体结构, 在机身后部设计了控制面, 包括全动式水平尾翼和双垂直尾翼与方向舵 (图1) 。该设计以在全球范围内以马赫数10高超声速巡航的飞行器概念为基础。由于高速巡航的需要, 为了减小