第1052章 山海世界(246)(2/2)
空天飞机是21世纪世界各国争夺制空权和制天权的关键武器之一。美国、俄罗斯、华夏、日本及德国都在研究空天飞机,但没有人实质成功,多数方案还是要靠抛弃式运载火箭升空,类似老式航天飞机观念。
航空航天飞机,简称空太飞机或空天飞机,是一种新型及大部分国家在研究及发展阶段的航天运输系统,既能够航空亦能够航天,集飞行器、太空运载工具及航天器于一身,亦可以作为载人航天器,可以重复使用。
空天飞机上同时有飞机发动机和火箭发动机,起飞时也不使用火箭助推器,可以像飞行器一样从飞机场跑道上起飞,以高超音速在大气层飞行,直接进入太空,成为航天器,降落时亦可以像飞机一样在飞机场跑道上降落。
它像普通飞机一样水平起飞,以每小时1.6万~3万公里的高超音速在大气层内飞行,在30~100公里高空的飞行速度为12~25倍音速,而且可以直接加速进入地球轨道,成为航天飞行器,返回大气层后,像飞机一样在机场着陆,成为自由地往返天地之间的运输工具。在此之前,航空和航天是两个不同的技术领域,由飞机和航天飞行器分别在大气层内、外活动,航空运输系统是重复使用的,航天运载系统一般是不能重复使用的。而空天飞机能够达到完全重复使用和大幅度降低航天运输费用的目的。
航天飞机普通化与普通飞机航天化的空天飞机研制,其实是航空航天技术、卫星技术发展和航空航天军事竞争的结果,同时也有航天市场需求的牵引作用。
航空航天技术的发展推动空天技术融合。过去,当航天工业中使用的钛合金应用到飞机上时,飞机的强度(包括抗摩擦、抗高温、抗过载负荷等)大增,从而使飞机飞行高度、速度、灵活性和飞行距离都大为提高。当前,随着航天火箭发动机安全可靠性的增强,以及航天生命维持系统、航天新材料等的日益成熟完善,使飞机可以利用航空航天二元动力方式、航天密闭舱和生命维持系统来制造。美国的极超音速X-43A无人机可以视为一种火箭,而俄罗斯拥有的高度灵活变轨战略导弹,也可以视为一种无人机。
卫星小型化,为高性能飞机作为卫星发射平台、起到第一级“可返回式火箭”的作用奠定了基础。轻型卫星已越来越成为主流,因为电子技术的快速发展,使计算机体积和重量大为减少。据统计,21世纪初,100~300公斤级卫星的发射数量减少了35%;相比之下,计划发射的1~100公斤级卫星的数量增加了68%;到2010~2015年,重量为1~100公斤的卫星最终将成为主流。同时,由于新技术的快速发展,在轨卫星的使用寿命增加,所需发射的运载火箭数量减少,现有的固定式发射系统从商业角度讲是极不合算的。换言之,以空天飞机为手段的近地太空航空航天系统,其商业潜力十分巨大,可能在10~15年后排挤纯航空系统的地位。
20世纪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、物资和器材等任务每年将达到数千次之多。这些任务如果用一次性运载火箭、载人飞船或航天飞机来完成,那么一年的运输费用将达到上百亿美元。为了寻求一种经济的天地往返运或系统,美、英、德、法、日等国纷纷推出了可重复使用的天地往返运输系统方案。
1986年,美国提出研制代号为X-30的完全重复使用的单级水平起阵的“国家航空航天飞机”,其特点是采用组合式超音速燃烧冲压喷气发动机。英国提出了一种名叫“霍托尔”单级水平起降空天飞机,其特点是采用一种全新的空气液化循环发动机。90年代,他们又提出了一个技术风险小,开发费用低的新方案。德国则提出两级水平起降空天飞机“桑格尔”,第一级实际上相当于一架超音速运输机,第二级是以火箭发动机为动力的有翼飞行器。两级都能分别水平着陆。法国和日本也提出过自己的空天飞机设想。