張禹哲

摘 要：空天飛行器是一種高收益、低成本的水平起飛、水平著陸、可長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)使用的全新天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)。航天技術(shù)與航空技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了空天飛機(jī)，它不僅能從空間站向地球輸送站內(nèi)制成的產(chǎn)品，同時(shí)還能用于向空間站等天體系統(tǒng)補(bǔ)充物資、人員、燃料以及提供在軌服務(wù)，而且可作為快速運(yùn)輸機(jī)為全球服務(wù)。本文將對(duì)我國(guó)空天飛行器進(jìn)行闡述，以便大家能對(duì)中國(guó)空天飛行器有更全面的了解。

關(guān)鍵詞：空天飛行器；定義；發(fā)展?fàn)顩r；工作設(shè)想

中圖分類號(hào)：E926.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）21-0211-01

空天飛行器的主要特點(diǎn)是不需要復(fù)雜的地面設(shè)施，維護(hù)使用非常方便，低廉的操作費(fèi)用，水平起飛和降落只需在普通的大型機(jī)場(chǎng)上就能完成，同時(shí)空天飛行器的飛行頻率與一般航線班機(jī)相比具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。空天飛行器也可以改裝為空天戰(zhàn)斗機(jī)、空天運(yùn)輸機(jī)及空天轟炸機(jī)等類型的飛機(jī)，在軍事上展現(xiàn)自己的價(jià)值。空天飛機(jī)擁有超強(qiáng)的突防能力，可突破敵人的防御系統(tǒng)開展進(jìn)攻，敵人的裝備設(shè)施將會(huì)被一一摧毀。

1 空天飛行器的定義

空天飛行器是既能航空又能航天的新型飛行器。它像普通飛機(jī)一樣起飛，以高超音速在大氣層內(nèi)飛行，加速進(jìn)入地球軌道后，成為航天飛行器，返回大氣層后，像飛機(jī)一樣在機(jī)場(chǎng)著陸，目前處于研制到應(yīng)用的過(guò)渡階段?？仗祜w行器的代表就是空天飛機(jī)，它的應(yīng)用將把開發(fā)空間推向一個(gè)新的階段。[1]

2 空天飛行器的特點(diǎn)

（1）它既可在大氣里飛行，又可在太空中飛行，是航空技術(shù)與航天技術(shù)高度結(jié)合的飛行器。（2）速度極快是空天飛行器第二大特點(diǎn)，它應(yīng)用方便，在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了快速客運(yùn)的目的，不用2個(gè)小時(shí)就可以從地球上任何一個(gè)城市飛到另一個(gè)城市。這樣我們就可以省去很多時(shí)間去做一些更有用的事情。（3）真正實(shí)現(xiàn)了高效能和低費(fèi)用。根據(jù)估算，用它發(fā)射近地衛(wèi)星費(fèi)用只有航天飛機(jī)的五分之一，而發(fā)射地球同步衛(wèi)星費(fèi)用則可減少一半。其運(yùn)輸費(fèi)用只有航天飛機(jī)的1/10，設(shè)備復(fù)雜、規(guī)模龐大的航天發(fā)射場(chǎng)已經(jīng)不再被需要，只要有一個(gè)機(jī)場(chǎng)就解決了一切問(wèn)題。（4）在結(jié)構(gòu)材料要求方面，空天飛行器絕不含糊。空天飛機(jī)需要多次出人大氣層，由于每次都會(huì)與空氣產(chǎn)生劇烈的摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生大量的熱量，特別是以高超音速返回再入大氣層時(shí)，氣動(dòng)加熱會(huì)使其表面達(dá)到極高的溫度。機(jī)頭、機(jī)翼和尾翼前緣溫度均為1000多攝氏度以上，機(jī)身下表面約為980℃，上表面約為760℃。因此，必須有一個(gè)重量輕、性能好、能重復(fù)使用的防熱系統(tǒng)。因此，一種能夠代替舊有材料的新型復(fù)合材料被科學(xué)家們研制出來(lái)了，同時(shí)在一些特殊部位采用新型冷卻裝置，高溫的傷害可以盡可能的被避免。

以上就是空天飛行器的幾大特點(diǎn)，我們可以根據(jù)它的特點(diǎn)更好的對(duì)其進(jìn)行改造，使它能夠更加完美地為人類做貢獻(xiàn)。

3 我國(guó)的空天飛行器發(fā)展現(xiàn)狀

80年代末，中國(guó)航空航天專家受空天飛機(jī)熱的影響，對(duì)空天飛行器的研究產(chǎn)生了很大興趣。這也是中國(guó)空天飛行器研制的開端。中國(guó)自主研發(fā)的第一架空天飛機(jī)——“神龍”相比于美國(guó)研制的X-37B空天飛機(jī)小很多，在首次試飛成功之后，就可以嘗試制造更大版的“神龍”空天飛機(jī)。

大型航天器的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)成為中國(guó)航天裝備專家的首要工作，為此還多次召開秘密會(huì)議。解放軍對(duì)大號(hào)的“神龍”空天飛機(jī)也非常感興趣，因?yàn)樵谖磥?lái)的戰(zhàn)斗中太空防御將會(huì)成為一種戰(zhàn)斗趨勢(shì)，解放軍也曾在大量文獻(xiàn)中提及未來(lái)的“太空防御行動(dòng)”。所以大型空天飛行器的研制勢(shì)在必行。

神龍空天飛機(jī)是中國(guó)科研人員正在研發(fā)的跨大氣層飛行器，是中國(guó)863計(jì)劃支持的重要項(xiàng)目之一。它與東風(fēng)-21D、殲-20被網(wǎng)民合稱為解放軍“三劍客”。在2007年時(shí)，神龍的照片已經(jīng)在網(wǎng)站流傳，足見我國(guó)軍事實(shí)力日益發(fā)展。2011年1月8日“我國(guó)跨大氣層飛行器試飛成功”的畫面在新聞中播出，宣告了我國(guó)大型空天飛行器研制的成功。但是中國(guó)大陸官方卻一直對(duì)神龍的詳細(xì)資料進(jìn)行保密，同時(shí)刪除了部分大陸網(wǎng)站的報(bào)道。[2]

4 我國(guó)空天飛行器的突破

隨著神龍空天飛行機(jī)的研制成功，中國(guó)并沒有停止對(duì)空天飛行器的進(jìn)一步研制，2012年中國(guó)媒體證實(shí)，“神龍”空天轟炸機(jī)正在研發(fā)的過(guò)程中，研制類似美國(guó)X-37B的無(wú)人太空飛機(jī)的“神龍”空天轟炸機(jī)，大陸僅僅用了兩年多時(shí)間，就一舉突破了神龍次軌轟炸機(jī)四大關(guān)鍵技術(shù)，其中最讓人驕傲的地方當(dāng)屬在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方面的重大突破，換言之，中國(guó)已經(jīng)攻克了發(fā)展空天飛機(jī)的推力發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，這是空天飛行器研制中的一大創(chuàng)舉。

5 我國(guó)空天飛行器進(jìn)一步工作設(shè)想

5.1 降低空天之間的費(fèi)用

降低空天之間的運(yùn)輸費(fèi)用是發(fā)展空天飛機(jī)的主要原因。這就需要滿足三個(gè)條件，一是減少飛行器攜帶的氧化劑，空天飛行器就必須充分利用大氣層中的氧，從而減輕起飛重量；二是除了消耗推進(jìn)劑外，不拋棄任何部件，即重復(fù)使用整個(gè)飛行器的部件；三是空天飛行器水平起落的特點(diǎn)，簡(jiǎn)化了飛行器發(fā)射和返回所需的操作程序和場(chǎng)地設(shè)施，從而減少維修費(fèi)用。

5.2 發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)身一體化

空天飛行器的動(dòng)力大多需要把火箭發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪噴氣、超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓噴氣四者組合起來(lái)?；蛘咄ㄟ^(guò)移動(dòng)速度特別快的高能粒子，運(yùn)用磁場(chǎng)來(lái)調(diào)控它們的噴射方向。其原理與離子火箭相似，都是利用高速移動(dòng)的離子從飛機(jī)尾部噴射而出，使飛機(jī)產(chǎn)生反沖運(yùn)動(dòng)。

空天飛行器在大氣層中飛行的速度達(dá)到音速6倍以上，這時(shí)空氣阻力將急劇上升，所以要求其具有高度流線化的外形。這也是我國(guó)空天飛行器需要解決的問(wèn)題，中國(guó)科研人員采用發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)身一體化的方式使這一問(wèn)題得到了解決。在一體化設(shè)計(jì)中，進(jìn)氣道與排氣噴管的幾何形狀能隨飛行速度隨意改變形狀是最復(fù)雜的步驟，進(jìn)氣道與排氣噴管的幾何形狀的變化方便調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，使發(fā)動(dòng)機(jī)低速飛行時(shí)產(chǎn)生額定推力，反之，高速飛行時(shí)使耗油量大大降低，還要保證進(jìn)氣道有足夠的耐高溫性能和剛度，確保它通過(guò)大氣層返回的過(guò)程中，能承受氣動(dòng)力熱和高速氣流的作用力，只有這樣空天飛行器的機(jī)體才不會(huì)發(fā)生明顯變形，進(jìn)而使重復(fù)使用的目的得以實(shí)現(xiàn)。

5.3 采用具有大升阻比的升力體構(gòu)型

空天飛行器結(jié)構(gòu)采用具有大升阻比的升力體構(gòu)型，這就要求其構(gòu)成材料具有超輕質(zhì)、高強(qiáng)和功能結(jié)構(gòu)一體化的特點(diǎn)，進(jìn)而使空天飛行器具有最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)防熱系統(tǒng)、高超聲速動(dòng)力系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。

6 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)空天安全與空天飛行器的發(fā)展息息相關(guān)，空天飛行器具有高速度、高機(jī)動(dòng)、高隱身和長(zhǎng)航程等特點(diǎn)。其中空天飛機(jī)可作為監(jiān)視偵察與預(yù)警平臺(tái)，它就像軍用衛(wèi)星一樣能夠獲取敵方情報(bào)，但是它比衛(wèi)星更靈活，擁有更強(qiáng)的綜合偵察能力，更好的實(shí)時(shí)性。

參考文獻(xiàn)

[1]本特利.空天飛行器-從飛機(jī)場(chǎng)到航天港[M].北京理工大學(xué)，2015.

[2]劉志全.航天器機(jī)構(gòu)及其可靠性[M].中國(guó)宇航出版社，2015.endprint