[科普中國]-空天飛機(jī)為何堪稱航空航天史上的里程碑

出品：科普中國

作者：蘭順正

策劃：宋雅娟

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

在本次珠海航展中，各種明星裝備閃亮登場著實(shí)吸引了無數(shù)人的目光，而在展廳的一個角落放置著一件灰色的飛行器模型，這件模型初看并不顯山露水，但是卻堪稱航天航天史上的里程碑，這就是航天科工集團(tuán)的“騰云”工程。在今年3月份，據(jù)官方證實(shí)，中國目前正在研制一種用于天地往返運(yùn)輸并可重復(fù)使用的“空天飛機(jī)”，這種“空天飛機(jī)”就被稱為“騰云”工程，此次雖然該工程只是以模型的方式公之于眾，但也預(yù)示了中國的空天飛機(jī)已初現(xiàn)曙光。那么空天飛機(jī)究竟是什么裝備，又有何獨(dú)到之處呢？

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空天飛機(jī)是在吸收傳統(tǒng)飛機(jī)和航天飛機(jī)兩者優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的飛行器。在傳統(tǒng)的航空、航天領(lǐng)域中，飛機(jī)和航天飛機(jī)分別在兩個不同的領(lǐng)域——大氣層的內(nèi)、外活動，空天飛機(jī)則集中了兩者的優(yōu)點(diǎn)，既能像普通飛機(jī)一樣水平起飛，以高超聲速在大氣層內(nèi)飛行，又能直接加速進(jìn)入地球軌道，成為航天器，返回大氣層后，又能像普通飛機(jī)一樣在機(jī)場著陸，重復(fù)使用。

空天飛機(jī)相比于傳統(tǒng)航天器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一是可重復(fù)使用，運(yùn)行成本低。目前的絕大多數(shù)運(yùn)載火箭和飛船都為一次性使用，價格昂貴?？仗祜w機(jī)在重復(fù)使用性、發(fā)射操作費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用和周轉(zhuǎn)時間等方面都有著革命性的改變，同時空天飛機(jī)在大氣層中飛行時主要依靠空氣中的氧作為氧化劑，不必攜帶過多的氧化劑，因此大大降低了使用成本，其費(fèi)用僅為航天飛機(jī)或一次性使用火箭的幾十分之一。

二是可以在普通飛機(jī)跑道上起降，不用建設(shè)專用發(fā)射場地，不但減小了地勤服務(wù)壓力，而且更便于部署和使用。

三是功能齊全，應(yīng)用范圍廣。空天飛機(jī)可以作為空間武器發(fā)射平臺、衛(wèi)星相關(guān)作業(yè)平臺、高速運(yùn)輸平臺、 空間指揮平臺、偵查監(jiān)視與預(yù)警平臺等，應(yīng)用前景十分廣闊。

其實(shí)空天飛機(jī)的概念在八十多年以前就已經(jīng)出現(xiàn)，1933年維也納技術(shù)學(xué)院的歐根?桑格爾博士在《火箭飛行技術(shù)》一書中首次提出“火箭飛機(jī)”概念——它能以10馬赫的速度在70千米高度飛躍20000千米以上的距離。桑格爾隨后應(yīng)邀赴德，開始了相關(guān)課題的研究。二戰(zhàn)中，納粹德國曾在火箭飛機(jī)的基礎(chǔ)上研制全球轟炸機(jī)“銀鳥”，以跨洋攻擊美國本土戰(zhàn)略目標(biāo)，但由于該方案在實(shí)際開發(fā)中暴露出很多難題，最終被束之高閣。

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現(xiàn)在的空天飛機(jī)設(shè)計方案主要有單級入軌型和雙級入軌型兩種。

單級入軌型采用混合動力裝置，即將航空、航天飛行發(fā)動機(jī)裝在同一架飛機(jī)上，一般采用空氣噴氣發(fā)動機(jī)和火箭噴氣發(fā)動機(jī)組合，空氣噴氣發(fā)動機(jī)在前，火箭噴氣發(fā)動在后，串聯(lián)成一體，其典型代表為美國X-30國家空天飛機(jī)。起飛時采用空氣噴氣發(fā)動機(jī)，如常規(guī)飛機(jī)一樣從機(jī)場水平起飛，飛至高空后，空氣噴氣發(fā)動機(jī)熄火，火箭噴氣發(fā)動機(jī)開始工作，推動飛機(jī)進(jìn)入近地軌道。降落時，兩部發(fā)動機(jī)的工作順序與起飛時相反。

雙級入軌型將航空發(fā)動機(jī)與航天發(fā)動機(jī)分別配置在兩部飛行器中，如德國桑格爾空天飛機(jī)。起飛時由裝備航空發(fā)動機(jī)的一級飛行器推動或攜帶裝備航天發(fā)動機(jī)的二級飛行器從機(jī)場升空，當(dāng)達(dá)到一定的高度與速度時，二級點(diǎn)火與一級分離進(jìn)入太空，一級自行返回機(jī)場，二級在完成太空任務(wù)后，也會像普通滑翔機(jī)一樣滑翔著陸。同時也有采用地面發(fā)射車將飛行器在離地之前加到足夠速度的空天飛機(jī)設(shè)計方案（從這次展出的模型外觀上看，中國的“騰云”應(yīng)該采用的是二級飛行器入軌的方式）。

無疑，中國的空天飛機(jī)項(xiàng)目如果獲得成功，將能夠助力中國及早邁入航天強(qiáng)國之列，同時對某些國家獨(dú)霸太空的野心也會起到不小抑制作用。