美空军发布详细“高速作战系统使能实现技术”（ETHOS）项目通告

本文由海鹰资讯（ID:hiwing_news）授权转载，作者：刘晓明等

2017年1月18日，美国空军研究实验室（AFRL）在美国政府联邦商机（fbo）网站上发布了“高速作战系统使能实现技术”（ETHOS）项目的广泛机构通告（BAA）（FA8650-17-S-2002），该通告到2024年1月18日将持续开放并有效。通告详细地介绍了ETHOS项目的目标、关注的技术领域等具体内容。

ETHOS项目目标

该项目预期从2017年持续到2024年，共持续8年时间，预计经费约为3亿美元，AFRL预计将会为该项目授予多个合同。AFRL高速系统分部主要牵头将子系统集成至演示验证飞行器，对可重复使用高速航空航天飞行器和全球到达高超声速概念进行先期技术开发和能力验证。这些子系统包括推进、能源与热管理、结构、通信、制导导航与控制（GNC）和传感器。项目将对气动布局设计、气动/气动热、推进集成（进气道和喷管）、载荷集成与布局、能源生成与分布、热结构集成与整合、流体-热-结构交互作用（FTSI）以及其它技术进行研究，确保航空航天平台可在马赫数3以上的飞行环境下进行成功运行。

ETHOS项目技术目标涵盖的五大领域

主要的技术目标涵盖以下五个方面：

技术领域1：高速实验科学

对高速系统/子系统的相关部件及其与飞行器、武器和发射系统的集成进行研发和诊断。技术目标旨在攻克超声速流动中持续燃烧相关的技术挑战，针对高速吸气式推进系统部件、燃料以及结构与飞行器机身的交互作用等方面的问题，通过开展实验和计算研究， 探索基础现象，评估样机和远期概念。

开发系统集成方案，将高速系统/子系统集成至飞行器、武器和发射系统。研发重点聚焦于增加发动机尺寸、控制、工作范围、耐久性和性能，同时提升技能和工具水平，以提高高速推进、结构和气动研究的水平。

关注领域：

◆ 高速流动机理（内流和外流）；

◆ 燃料和燃料喷注；

◆ 点燃机理；

◆ 燃烧与燃烧室；；

◆ 影响发动机性能的控制机理；

◆ 控制面和翼身结合部的外部流动机理；

◆ 预测/控制边界层转捩，探索激波-激波/激波-边界层交互作用；

◆ 发动机和结构气动加热的热载荷表征；

◆ 进气道和尾喷管的内流和尾流；

◆ 诊断和建模工具；

◆ 飞行用传感器；

◆ 流体-热-结构交互作用。

技术领域2：高速推进系统

研究和开发高速推进系统，如：超燃冲压发动机、冲压发动机、组合循环、先进推进系统概念、新概念推进系统、空中发射和地面发射、不可重复使用和可重复使用、集成设计研究。这项研究将开展不同尺寸和规模的发动机概念研究。

关注领域：

◆ 高速推进系统组件

◆ 高速推进系统实验方法

◆ 高速推进系统分析

◆ 气动-推进一体化

◆ 进气道来流剖面效应特性

◆ 多流路进气道和喷嘴集成设计

◆ 推进系统组件的增材制造技术

技术领域3：气动结构

研发侧重于协调飞行过程中气动和结构的相互作用，解决最小化热、厚结构多余重量边界，控制/开发热增长和变形及开发热、薄结构控制流动等问题面临的挑战。使用新材料、结构和热管理概念以提高高速结构的性能。研究可能包括飞行演示、飞行器设计、试验研究、相关试验方法和设备，预测和诊断分析系统，建模和仿真。

关注领域：

◆ 结构响应预测和寿命评估

◆ 多学科建模和分析

◆ 高温机械紧固件或者新型的紧固技术

◆ 自适应、多功能和/或混合热结构

◆ 新材料或结构概念

◆ 热管理设计

◆ 能源管理与分配概念

◆ 飞行器概念设计、集成和任务/性能分析

◆ 稳定性和控制

◆ 低成本风洞模型研究

◆ 结构设计和集成

◆ 有效载荷集成如机载传感器和可部署的空间

◆ 地面处理和与其它系统的界面

◆ 推进剂和流体管理

◆ 执行机构

技术领域4：建模和仿真

研发并演示在模拟研究与开发（SBR＆D）中的新技术和能力。SBR＆D能力应聚焦于构造仿真、虚拟仿真、战争、硬件在环仿真、飞行测试、多学科设计活动以及开发、评估、分析和提高航空航天系统技术成熟度和/或系统能力所需的相关工具/技术。

技术领域5：飞行器设计、集成和测试

高速飞行外形的设计和分析。利用飞行器外形研究、系统工程和技术评估原则同时考虑可靠性、可维护性、安全性、培训和后勤等方面将子系统设计并集成到有人和无人高超声速飞行器。

结语

早在2016年8月，AFRL就公开发布了ETHOS的调研公告，对美国工业界在高速作战平台领域的工业基础、技术水平和人才队伍等情况的进行了摸底及调研。经过几个月的调研，AFRL于2017年正式公布了此份广泛机构通告，明确了高速实验科学、高速推进系统、气动结构、建模和仿真、飞行器设计和集成5大技术领域的详细目标，旨在通过该项目的研究在2025年能够实现高超声速ISR/打击平台技术（持续打击）的演示并且技术准备就绪（TRL-6），远期在2035年之前实现响应空间发射技术（responsive space launch ）准备就绪，两个时间点相比2014年AFRL高超声速技术发展规划都有所提前。

除此之外，2016年5月，美国空军还发布了计划发展可重复使用200次的高超声速试验平台（HyRAX）项目详细需求，HyRAX项目旨在开发可重复使用的高超声速试验平台，以推动更广泛的高超声速技术的成熟，并获得高超声速科学测量数据的积累。

当前，高超声速技术研究与发展已被美国国防部列为2017财年美军武器装备现代化投资重点的7大领域之一，也是美国第三次抵消战略下支撑其常规威慑能力的技术群中首次被国防部部长级的高层官员重点提及的技术领域之一。目前，美国一方面按照计划稳步推进高超声速导弹的研制工作。另一方面，在高超声速导弹研制同时继续全面系统深耕高超声速技术基础科研并逐步推动高超声速飞行器的研究工作，先后披露的HyRAX项目和ETHOS项目恰好印证了这一观点。

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