空天飞机|轰20不香了?我们亚轨道运载器成功首飞!空天飞机超越美国X37B( 二 )


目前中美两国在空天飞机的研制计划大体相同 , 都可以分为3个阶段 。
一阶段:以传统火箭垂直发射 , 将轨道器(例如X37B)直接送入近地轨道 。
其中 , 成本占大头的传统火箭无法回收 , 全程只有轨道器可重复使用 , 由于成本太高 , 承受不起频繁发射 , 且发射前准备时间太长 , 运用领域限制太多 。
采用传统火箭发射 , 正在组装的X37B
二阶段:采用亚轨道重复使用运载器垂直发射 , 在距离地面100公里以上的亚轨道释放轨道器 , 紧接着轨道器利用自身动力继续加速 , 进入预定轨道 , 与此同时 , 亚轨道重复使用运载器利用自身动力水平降落在地面预定机场 。
天地往返可重复使用运输系统飞行全程示意图
其中的亚轨道重复使用运载器的动力一般采用火箭发动机 。 这种发射方式优点是轨道器和运载器都可回收 , 全程最大的成本就是燃料成本以及回收后的检修成本 , 总成本相比第一种来说大大降低 。 然而 , 由于需要垂直发射 , 准备时间较长 , 其发射地点也相对固定 , 战时非常容易被敌方第一时间摧毁导致无法顺利发射 。 因此 , 这个阶段仍然满足不了太空战斗机的基本需求 。
三阶段:采用亚轨道重复使用运载器水平发射 , 将轨道器以接近第一宇宙速度送入100公里以上的亚轨道 , 紧接着轨道器依靠依靠自身动力继续加速入轨 , 与此同时 , 亚轨道重复使用运载器利用自身动力水平降落在地面预定机场 。
其中的亚轨道重复使用运载器的采用的是组合循环发动机 。 主要有三种组合方式:由火箭发动机与冲压发动机组合的火箭基组合发动机(RBCC) , 由涡轮喷气发动机与冲压发动机组合的涡轮基组合发动机(TBCC) , 由涡轮喷气发动机、冲压发动机、火箭发动机三者组合的吸气式火箭发动机(SABRE) 。 这三种发动机研制难度依次递增 。
官方公布的“腾云”空天飞机模型
这种发射方式优点也是轨道器和运载器都可重复使用 , 全过程最大的成本也同样是燃料成本以及回收后的检修成本 , 总成本相比第一种来说也同样大大降低 。 除此之外 , 这种方式相比垂直发射方式来说还有一个优点就是发射前准备时间较短 , 无需垂直发射架 , 可在机场水平起飞 , 部署更加灵活 。
据了解 , 目前美国只造出了轨道飞行器 , 也就是大家熟知的X37B 。 这东西还是当年航天飞机的副产物 , 只是相当于航天飞机升级浓缩版而已 。 至于用来运送X37B水平起降的亚轨道可重复使用运载器 , 目前还没有相关报道 。 我国的轨道飞行器之所以落后于美国 , 主要是因为我国从未造出航天飞机 , 研制“红色X37B”需要从零开始 , 工作量比美国大很多 。
对比发现 , 美国的空天飞机只是进行到第一阶段 , 而我国第二阶段试验已经接近完成了(就差运载器和轨道器组合试飞)!
一架完整的空天飞机由运载器和轨道飞行器(空天飞行器)组成 。 飞行全程分为3个阶段 , 第一阶段 , 启动运载器初级发动机 , 将运载器加速到预定速度后 , 再启动次级发动机 , 继续加速至高超音速状态 , 然后飞到大气层边缘 。 第二阶段 , 在大气层边缘预定高度、飞行速度实施分离 , 随即轨道飞行器发动机点火 , 将轨道飞行器继续加速 , 并最终将其送入预定轨道 。 第三阶段 , 在预定位置启动姿态调整发动机 , 让轨道飞行器以预定姿态重返地球大气层 , 最终在预定地点着陆 。
此次亚轨道重复使用演示验证项目运载器成功着陆就意味着我国空天飞机已经攻克了所有核心技术难题!也就是说美国X37B能干的事 , 我国现在也能干 , 而且干得更好!
最让人兴奋的是 , 我国的空天飞机已经进展到第三阶段!
2018年9月 , 官方媒体报道称 , 由我国自主研制的涡轮基冲压动力(TBCC)已经实现了组合发动机模态转换国内首次飞行验证 。
2019年初 , 某官方媒体报道 , 我国航天科工集团北京动力机械研究所独创的吸气式组合动力方案——涡轮辅助火箭增强冲压组合循环发动机已于去年底完成该发动机的首次原理样机验证 , 成功的进行了点火和模式转换!这是一种比“TBCC”更加先进的革命性新型火箭发动机 , 也称为吸气式火箭发动机(SABRE) , 可让空天飞机实现单级入轨!
2019年10月底 , 我国航天空气动力技术研究院(航天科技集团十一研究院)又宣布了一个重磅消息 , 该院第一研究所圆满完成两级入轨空天飞行器风洞自由分离试验 , 两级并联飞行器成功分离 , 为未来两级入轨空天飞行器的研制提供了技术道路探索!