新概念航空航天飞行器.pdfVIP

1.7 新概念航空航天飞行器 1.7.1 空天飞机 空天飞机全称为航空航天飞机，它是指以吸气式发动机和火箭发动机组合推进系统作动 力装置、能像飞机那样在跑道上起降、在大气层内高超声速飞行，又能单级入轨运行的可载 人飞行器。空天飞机集飞机、运载器、航天器等多重功能于一身，既能在大气层内作高超声 速飞行，又能进入轨道运行，将是 21 世纪控制空间、争夺制天权的关键武器装备之一。与 航天飞机相比，空天飞机多了一个在大气层中航空的功能，它起飞时也不使用火箭助推器， 而且完全可重复使用，理想的空天飞机还能像飞机那样，每次飞行之后，经过简单检修和加 注燃料，能很快作下一次飞行。 空天飞机的奥妙之处在于它的动力装置。这种动力装置既不同于飞机发动机，也不同于 火箭发动机，这是一种混合配置的动力装置。空天飞机中安装有涡轮喷气发动机、冲压发动 机和火箭发动机。涡轮喷气发动机可以使空天飞机水平起飞，当速度超过 2400km/h 时，就 使用冲压发动机，使空天飞机在离地面 60km 的大气层内以 3 万 km/h 的速度飞行；如果再 用火箭发动机加速，空天飞机就会冲出大气层，像航天飞机一样，直接进入轨道。返回大气 层后，它又能像普通飞机一样在机场着陆，成为自由往返天地间的输送工具。 空天飞机可以在一般的大型飞机场上起落。起飞时空气喷气发动机先工作，这样可以充分利 用大气中的氧，节省大量的氧化剂。飞到高空后，空气喷气发动机熄火，火箭喷气发动机开 始工作，燃烧自身携带的燃烧剂和氧化剂。降落时，两种发动机的工作顺序同起飞时相反。 空天飞机飞行速度快。在大气层内的飞行马赫数可为 12~25，是现代高技术作战飞机飞 行速度的 6~12 倍。它可以在个把钟头内，把货物从欧洲运到澳洲。 空天飞机在跑道起落，出入太空自由，可以像普通飞机一样在地面机场水平起飞升空， 返回大气层后像普通飞机一样自由选择机场水平降落，可以像普通飞机一样在大气层内飞 行，也可进入外层空间自由飞行或按一定的轨道运行。 空天飞机的发射费用低。航天飞机的运输费用十分昂贵，运送 1kg 有效载荷到轨道的费 用高达一万美元。而空天飞机的发射费用仅是航天飞机或一次性使用火箭的几十分之一。其 维护简便，一个星期后就可再次起飞。 空天飞机在军事上的应用包括： 确保快速廉价地进入太空 空天飞机与目前使用的一次性使用运载火箭、飞船和部 分重复使用航天飞机相比，在重复使用性、发射操作费用、可维修性和周转时间、灵活机动 性等方面都有革命性的改变。 可作为空间武器发射平台 在未来天战中，空天飞机可作为各种武器弹药，包括动 能武器和高能激光武器、微波武器等的发射平台，对敌方陆、海、空、天重要目标进行攻击， 对战争的胜负可起到至关重要的作用。 反卫星 空天飞机能利用自身的探测设备，发现敌方卫星，对其进行跟踪和干扰，使 其失灵或将其摧毁；或将它“俘虏”，窃取它已获得的情报，或将它送入错误轨道，或干脆 将其带回地面。 可作为快速运输机 空天飞机飞行速度极快，它从普通机场起飞，可在一小时之内快 速达到全球任何地方，能对全球范围发生的地区冲突迅速作出反应，或对敌方发动突然袭击 等。 可作为战时空间预备指挥所 空天飞机能像载人空间站那样在轨道长期停留，又配 备了先进的指挥控制系统，一旦战时需要，可以直接承担起作战指挥控制任务。 侦察监视与预警 空天飞机可利用其携带的照相侦察、电子侦察等设备对陆、海、空、 天目标进行侦察与监视，对导弹发射等进行预警。与各种侦察卫星相比，空天飞机具有更大 的灵活机动性，综合侦察能力更强，实时性更好。 实现空天飞机的技术难度比航天飞机更大，主要是三种动力装置的组合和切换，高强度、 耐高温的材料（高速飞行时，其头锥温度可达 2760 ℃、机翼前缘达 1930℃、机身下也可达 1260℃）和具有人工智能的控制系统等。这些都需要进行大量的课题研究和技术攻关。 60 年代初，就有人对空天飞机作过一些探索性试验，当时它被称为“跨大气层飞行器”。 由于当时的技术、经济条件相差太远，且应用需求不明确，因而中途夭折；80 年代中期， 在美国的“阿尔法”号永久性空间站计划的刺激下，一些国家对发展载人航天事业的热情普 遍高涨，积极参加“阿尔法”号空间站的建造。据估计，空间站建成后，为了开发和利用太 空资源，向空间站运送人员、