垂直起飞水平降落的 , 就是8月26日新闻中的亚轨道运载器重复使用的飞行器 , 而且这是升力式 , 这表示它可以在大气层内高超音速滑翔 。
水平起飞-水平降落的那种就是维珍银河的飞行器 , 它有一架载机带向高空后发射进入亚轨道高度 , 然后再自行返回 。
从最后一种方式来看 , 起飞方式分种类就更多了 , 有火箭、自身动力以及载机负载等多种方式 , 假如按动力方式区分那就更多了 , 在这里就不展开了 , 否则本文收不起来 。
真是空天飞机?其实还差远了
很多朋友将8月5日发射的可重复使用的试验航天器称为“空天飞机” , 这到底是什么性质?准确地说 , 这架飞机属于无人版航天飞机 , 和美国当年的航天飞机可以归到同一类 , 只是目前的飞行器是属于无人性质 , 并且可重复使用率以及技术参数都比当年要略高一筹 。
这种飞行器也是垂直起飞和水平降落的 , 但它和亚轨道飞行不一样的 , 因为这种飞行器已经是近地轨道的航天器 , 它的速度达到了第一宇宙速度 , 是可以长期在轨运行的 , 除了慢慢的空气阻力以及减速再入以外 。
再入时的速度也不一样 , 比如第一宇宙速度的航天器再入速度基本就在25马赫以上 , 而亚轨道飞行器“再入”时的速度基本就在十几马赫 , 速度大小和弹道也有区别 , 但再高也绝对不会高于轨道再入的航天器 。
因此在轨航天器再入时的耐热要求就是飞船的防热大底或者航天飞机的防热瓦 , 而亚轨道飞行器再入时则是高超音速的气动加热 , 一般都不太会达到防热瓦的烧蚀级别的要求 , 但也有可能有些跨洲际飞行的亚轨道飞行器 , 弹道顶点很高 , 再入速度也很高的飞行器比较接近这个级别 。
但无论是8月26日的亚轨道还是8月5日的重复使用航天器 , 都不是空天飞机 , 准确的空天飞机定义是使用自身动力 , 完成水平起飞-入轨-重返大气层-水平着陆的飞行器 , 才能真正称得上是空天飞机 。
这就对动力类型要求很高了 , 目前所有的动力类型中 , 只有火箭是可以完成这种要求的 , 但火箭既带氧化剂又带燃料 , 体积和重量实在太大 , 荷载比只有1.5%~4%之间 , 实在太低了 , 然而在低层大气中氧气比比皆是 , 所以航空航天专家们希望开发一种能在低层空间吸气燃烧 , 而高层空间则开启火箭的发动机 , 但到目前为止没有任何一种商业化的发动机可以满足这样的要求 , 至少得有三种发动机组合:
1、涡轮发动机以零速度加速从水平跑道上滑跑起飞;
2、达到超音速后开启超燃冲压发动机(或其他能高超飞行的发动机);
3、到达稀薄大气层以上含氧量无法支撑燃烧时开启火箭发动机加速入轨;
这种组合的发动机也有非常专业的名字 , 比如TBCC就是涡轮+冲压发动机 , TRRE就是涡轮+火箭+超燃冲压组合发动机 , 而RBCC就是火箭+超燃冲压发动机 , 这些类型的发动机中 , 只有TRRE发动机是适合空天飞机的 , 其他两种则属于高超音速飞行器 。
中国史诗般的计划:腾云工程!亚轨道和重复使用航天器试验的新闻的留言区 , 很多朋友都提到了我国的腾云工程 , 这个腾云工程的宏大 , 可能超过了很多朋友的预料 , 腾云工程的目的是制造一种执行天地往返任务的飞行器 , 显然这不是火箭 , 而是真正水平起飞和水平降落的空天飞机 , 但和大家的想象不一样 , 它不是单级入轨的 , 而是分成两级 , 恰恰是这两级让很多网友都高潮了 , 直接说太高明了 , 一次计划囊括了高超音速和空天飞机两种飞行器 。
腾云工程:2030年前完成技术验证试飞
新华网于2016年9月13日报道 , 中国航天科工集团公司副总经理刘石泉日前在武汉举行的第二届商业航天高峰论坛上首次披露了“腾云工程”的“空天飞机”计划 , 这是一种可以执行航天发射任务 , 并多次重复使用的新一代天地往返飞行器 , 其飞行过程如下:
- 1、空天飞机可从地面机场水平起飞 , 在大气层中加速爬升;
- 2、到达30至40公里高度时一二级分离 , 一级水平着陆返回;
- 3、二级继续爬升进入近地轨道 , 完成运输任务后再入大气返回 , 具有廉价、安全、便捷、机动等优势 。
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