空天飞行器：航天航空领域的跨界神器

本文转载自【中国航天报】；

据报道，我国亚轨道再利用示范工程航母于7月16日在酒泉卫星发射中心准时点火，并按照设定的程序。随后，它平稳降落在阿拉善右旗机场，首飞任务取得圆满成功。

目前，各大航天大国都在加紧研制可自由进出太空、按需返回、可重复使用的航天器。那么，世界各国都在开发哪些航天器呢？航天飞行器有哪些应用价值？

航天飞机的想象

航天飞机是指一种可重复使用的空间运输系统，可以在密集的大气层、相邻空间或轨道空间中来回飞行。

该机融合了航空航天技术，既能满足民用运输需求，又能执行军事任务。具有自由出入空间、按需返地、可重复使用的典型特征。它已成为未来航天大规模发展和保障航天优势的关键因素，越来越受到世界各国的重视。

为了快速、自由地进出太空，抢占太空资源，世界航天强国先后研制了一次性运载火箭、航天飞机、可重复使用运载火箭，以及当今的航天飞行器。

可重复使用的运载火箭猎鹰9号

众所周知，一次性使用的运载火箭需要丢弃已经完成飞行的第一级和第二级火箭。这些废弃的火箭残骸落入大气层坠毁或燃烧，无法再利用，发射准备周期过长。 ，无法满足大规模低成本空间开发的需要。

1970年代，美国开展了航天飞机的研发工作，试图通过回收再利用火箭发动机和轨道飞行器来大幅降低发射成本。预计单次发射成本为5400万美元。

但是，由于结构热防护技术不成熟，轨道飞行器需要大量的拆卸、检查和维护工作，尤其是热防护瓦的维护和更换，这使得发射和维护成本增加。航天飞机高。然而，单次发射的成本却高达 7.75 亿美元。

最后一艘美国航天飞机升空

现在，尽管美国航天飞机遗憾地退出了历史舞台，但其降低成本的技术途径为后续研究指明了探索方向。据计算，一级火箭占所有运载火箭的质量和成本的70%以上。为此，美国SpaceX提出了一级火箭垂直回收方案，并多次试验成功，有望将成本降低到一次性运载火箭成本的1/3 .

与前三种方式相比，航天飞行器，尤其是水平起飞和降落的航天器，可以利用大气中的氧气，大大降低起飞质量和整体规模，并且完全可以重复使用。 ，可满足未来廉价、快捷、方便、自由获取空间的需求，具有巨大的发展潜力。

组合动力构造奇点

航天飞行器也需要“动力优先”，但目前的动力方式，包括涡轮发动机、冲压发动机和火箭发动机，存在一定的适用缺陷。 ，单一类型的动力形式无法满足航天器对快速、廉价、自由往返空间的多任务要求。于是，组合式发动机应运而生。

组合式发动机通过热循环、结构布局等方式将两种或两种以上的单一类型发动机有机结合起来，发挥不同类型发动机在各自工作范围内的技术优势，具有广泛的应用前景。工作范围和综合经济性。好等特点。

美国、日本、欧盟、俄罗斯等传统航天强国都开展了联合发动机的研究并取得了一定的成果。目前比较常见的组合动力类型有：火箭基联合发动机RBCC、涡轮基发动机TBCC、空气涡轮火箭联合发动机ATR、预冷式联合发动机、三联发动机、基于爆震的新型组合发动机

在克服动力困难的同时，世界各国不断开展航天飞行器关键技术的研究和验证，开展多项科研项目。 1986年，美国启动NASP计划，在世界范围内掀起了航天飞行器研究热潮。美国的X-30单级在轨飞行器、X-43无人机、英国的单级在轨可重复使用飞行器、Hotor Aerospace Aircraft、德国Sanger Aerospace Aircraft项目都是“顶级流星”。由于当时航天技术水平和资金限制，这些计划和方案最终未能成为现实。

德国桑格航天器想象图

2010年美国X-37B飞机的成功发射推动了世界航天飞行器的发展目前，俄罗斯多用途航天系统计划、英国天空塔航天飞机项目、欧空局航天飞机项目如火如荼，日本和印度也在积极部署和研发关键技术。

美国 X-37B 航空航天飞机后

发展潜力不可估量

航天器具有低成本、高可靠性的技术特点，可满足未来低成本、自由进入太空的发展需求，并具有巨大的商业和军事应用潜力。

在商业上，航天器的发展可以大大降低航天运输成本。它不仅可以为空间站等空间系统补充人员、物资和燃料，还可以提供空间站制造的在轨服务和运输产品。回到地球，还可以搭载乘客进行太空旅行，欣赏太空美景，体验独特的太空体验。

文章来源：《航空学报》 网址: http://www.hkxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0727/1613.html