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空天飞机为何堪称航空航天史上的里程碑

2018-11-12 13:51 来源:科普中国-军事科技前沿 

  出品:科普中国

  作者:兰顺正

   策划:宋雅娟

  监制:光明网科普事业部

  在本次珠海航展中,各种明星装备闪亮登场着实吸引了无数人的目光,而在展厅的一个角落放置着一件灰色的飞行器模型,这件模型初看并不显山露水,但是却堪称航天航天史上的里程碑,这就是航天科工集团的“腾云”工程。在今年3月份,据官方证实,中国目前正在研制一种用于天地往返运输并可重复使用的“空天飞机”,这种“空天飞机”就被称为“腾云”工程,此次虽然该工程只是以模型的方式公之于众,但也预示了中国的空天飞机已初现曙光。那么空天飞机究竟是什么装备,又有何独到之处呢?

空天飞机为何堪称航空航天史上的里程碑

图片来源于网络

  空天飞机是在吸收传统飞机和航天飞机两者优点的基础上发展起来的飞行器。在传统的航空、航天领域中,飞机和航天飞机分别在两个不同的领域——大气层的内、外活动,空天飞机则集中了两者的优点,既能像普通飞机一样水平起飞,以高超声速在大气层内飞行,又能直接加速进入地球轨道,成为航天器,返回大气层后,又能像普通飞机一样在机场着陆,重复使用。

  空天飞机相比于传统航天器具有以下优点:

  一是可重复使用,运行成本低。目前的绝大多数运载火箭和飞船都为一次性使用,价格昂贵。空天飞机在重复使用性、发射操作费用、维护费用和周转时间等方面都有着革命性的改变,同时空天飞机在大气层中飞行时主要依靠空气中的氧作为氧化剂,不必携带过多的氧化剂,因此大大降低了使用成本,其费用仅为航天飞机或一次性使用火箭的几十分之一。

  二是可以在普通飞机跑道上起降,不用建设专用发射场地,不但减小了地勤服务压力,而且更便于部署和使用。

  三是功能齐全,应用范围广。空天飞机可以作为空间武器发射平台、卫星相关作业平台、高速运输平台、 空间指挥平台、侦查监视与预警平台等,应用前景十分广阔。

  其实空天飞机的概念在八十多年以前就已经出现,1933年维也纳技术学院的欧根•桑格尔博士在《火箭飞行技术》一书中首次提出“火箭飞机”概念——它能以10马赫的速度在70千米高度飞跃20000千米以上的距离。桑格尔随后应邀赴德,开始了相关课题的研究。二战中,纳粹德国曾在火箭飞机的基础上研制全球轰炸机“银鸟”,以跨洋攻击美国本土战略目标,但由于该方案在实际开发中暴露出很多难题,最终被束之高阁。

空天飞机为何堪称航空航天史上的里程碑

图片来源于网络

  现在的空天飞机设计方案主要有单级入轨型和双级入轨型两种。

  单级入轨型采用混合动力装置,即将航空、航天飞行发动机装在同一架飞机上,一般采用空气喷气发动机和火箭喷气发动机组合,空气喷气发动机在前,火箭喷气发动在后,串联成一体,其典型代表为美国X-30国家空天飞机。起飞时采用空气喷气发动机,如常规飞机一样从机场水平起飞,飞至高空后,空气喷气发动机熄火,火箭喷气发动机开始工作,推动飞机进入近地轨道。降落时,两部发动机的工作顺序与起飞时相反。

  双级入轨型将航空发动机与航天发动机分别配置在两部飞行器中,如德国桑格尔空天飞机。起飞时由装备航空发动机的一级飞行器推动或携带装备航天发动机的二级飞行器从机场升空,当达到一定的高度与速度时,二级点火与一级分离进入太空,一级自行返回机场,二级在完成太空任务后,也会像普通滑翔机一样滑翔着陆。同时也有采用地面发射车将飞行器在离地之前加到足够速度的空天飞机设计方案(从这次展出的模型外观上看,中国的“腾云”应该采用的是二级飞行器入轨的方式)。

  无疑,中国的空天飞机项目如果获得成功,将能够助力中国及早迈入航天强国之列,同时对某些国家独霸太空的野心也会起到不小抑制作用。

[责任编辑:武玥彤]

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