中国发展航天飞机的难点

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1、分享到： 163 sina qqZone renren ydCloud2月20日，据相关媒体报道，中国航天某重点型号飞行器圆满完成高速自主进场着陆飞行试验，突破了高速自主进场着陆的核心关键技术。外媒称，这代表中国已在跨大气层飞行器方面取得重大进展。本期将就跨大气层飞行器进行详细解读。跨大气层飞行器不仅可自由往返于大气层内外，而且还能重复使用，目前世界上已投入现役，并已完成多次在轨飞行的空天飞机只有美国的X-37B。图为X-37B在轨执行任务想象图。空天飞机是使用范围更广的跨大气层飞行器空天飞机是跨大气层飞行器中的一种，能够快速在地面、平流层、临近空

2、间以及近地轨道之间穿梭，携带有效载荷执行空天任务。其起飞方式与普通飞机一样，能从机场跑道水平起飞，通过组合动力或者多级形式快速进入临近空间，并以12至25马赫的速度在forthequalityofreviewsandreview.Article26threview(a)theCCRAcompliance,whethercopiesofchecks;(B)whetherdoubleinvestigation;(C)submissionofprogramcompliance,investigationorexaminationofwhetherview

3、sareclear;(D)theborrower,guarantorloans30公里至100公里高度上进行高超音速飞行。跨大气层飞行器不仅可自由往返于大气层内外，而且还能重复使用。跨大气层飞行器可在临近空间进行巡航机动跨大气层飞行器的飞行空域非常广，至少可以抵达临近空间，也就是亚轨道，按照NASA的定义，飞行高度超过80公里的飞行员可称为宇航员，而飞行高度在80至100公里以上的飞行器则可被称为航天器。这个高度也是电离层所覆盖的区域，其空气密度非常低，传统的航空器最大飞行高度被限定在40公里左右，超出这个高度后空气动力效应基本不起作用，因此40公

4、里至100公里的高度被认为是连接大气层和外太空的临近空间，这也是现阶段跨大气层飞行器进行巡航机动飞行的主要高度。跨大气层飞行器要实现既能在大气层内飞行，又能在轨执行任务，必须采用组合循环发动机。图为跨大气层飞行器完成投送任务后，返回地面想象图。跨大气层飞行器气动设计是一大难点跨大气层飞行器可在30公里高度上，以至少8马赫的速度进行高超音速巡航。其必须具有适合进行长时间、高空高速飞行的气动外形，尤其还要兼具水平起降和大气层内的飞行能力。跨大气层飞行器也具有传统的航空飞行器特点。在大部分的飞行包线内，跨大气层飞行器可进行高超音速飞行。在飞行过程中会产生

5、各种极端的气动现象，如高温扰动、薄激波以及熵边界层等，这些气动现象很大程度上影响着跨大气层飞行器的飞行品质。其中特别是熵边界层是一种强漩涡区域，形成的漩涡干扰非常明显，对斜激波可产生较大的诱导速度和热力学梯度，会使高超音速飞行器的气动设计变得复杂。由于跨大气层飞行器与普通的航空器不同，飞行高度和速度存在巨大的变化，隔热结构和机身材料上需要特别讲究，高超音速的飞行过程中气动加热是十分明显的，头锥和机翼前缘温度可达到1400摄氏度以上，其耐热材料需要具备较高的导热率，碳复合材料所使用的比例还会更高。forthequalityofreviewsandre

6、view.Article26threview(a)theCCRAcompliance,whethercopiesofchecks;(B)whetherdoubleinvestigation;(C)submissionofprogramcompliance,investigationorexaminationofwhetherviewsareclear;(D)theborrower,guarantorloans组合循环动力是首选方案跨大气层飞行器在动力组成上也颇为讲究，目前世界上任何一种单一类型的发动机都难以胜任，因此组合循环动力是首选方案。涡轮基组

7、合循环动力与火箭发动机组合可以覆盖0至100公里以上的高度，在0至6马赫的速度段使用涡轮基组合循环，在6至25马赫飞行速度时使用超燃动力，在100公里左右的高度上通过火箭双模态冲压动力进行衔接，这是跨大气层飞行器的理想动力。跨大气层飞行器会依靠大型载机发射起飞基于两级入轨模式的跨大气层飞行器可以依靠大型载机平台实现从传统的机场起飞，自身则使用火箭动力。目前在研的跨大气层飞行器可能会采用这种起飞模式，即由载机携带在一定的高度上释放发射，该方案应用于航天运输系统的时间并不长，可以大幅简化对助推级的性能要求，还能满足空天飞机从传统机场起飞的要求。此外给予

8、跨大气层飞行器一定的势能和动能，减少后者的推进剂携带量。如果从更深层考虑，此类跨大气层飞行器的尾喷管不需顾及海平面至准真空