英国未来的SKYLON可重复使用运载器

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1、2010年第6期导弹与航天运载技术No．62010总第3lO期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo．310文章编号：1004—7182(2010)06-0053-04英国未来的SKYLON可重复使用运载器康开华，丁文华(北京航天长征科技信息研究所，北京，100076)摘要：SKYLON是英国20世纪90年代提出的一种采用涡轮火箭发动机为动力的水平起降、单级入轨运载器，其新颖的轻质结构设计是在吸取了HOTOL可重复使用运载器的经验教训基础上完成的。详述SKYLON的设计方案和采用的“佩刀”(SARBE)发动机方案。关键词：重复使用运载器；SKYLO

2、N；“佩刀”发动机中图分类号：V475文献标识码：ABritishFutureSKYLoNReusableLaunchVehicleKangKaihua，DingWenhua(BeijingAerospaceLongMarchScientificandTechnicalInformationInstitute，Beijing，100076)Abstract：SKYLONisaBritishsingle—stage-to-orbitfullyreusablespaceplane．ItisbasedonSABRE，ahybridairbreathing／rocketeng

3、ine，whichallowsconventionalaircraft—likehorizontaltakeoffandlanding．Thedesignworkstartedin1990sonthebasisofthedesignofHOTOL．Inthispaper,theSKYLONdesignconceptanditsSABREaregivenindetail．KeyWords：Reusablelaunchvehicle；SKYLON；SABREO概述SKYLON可重复使用运载器的设计目的主要是降低进入空间的成本。SKYLON衍生于英国HOTOL项目，但在总体

4、布局方面有了很大的改变，如图1所示。图1SKYLON可重复使用运载器由图1可以看出，发动机安装于机身中部三角翼翼尖上，对称分布在发动机舱内，以解决飞行器的平衡问题。发动机由HOTOL的Rf3545改为佩刀发动机(SynergisticAir-BreathingRocketEngine，SABRE)，可提供更高的性能。细长机身内安装有推进剂贮箱和有效载荷舱等，如图2所示。SKYLON利用自身的起收稿日期：2009—12-16；修回日期：2010—02—04作者简介：康开华(1977．)，男，工程师，主要从事航天科技信息研究：[作落架水平起飞和着陆，当SKYLON飞行在大

5、气层中时，前置翼面负责俯仰控制，副翼负责滚转控制，垂直尾翼负责偏航控制。表1列出了SKYLON可重复使用运载器的主要技术性能。当前使用的运载器多为～次性使用多级火箭，费用昂贵(每次飞行约耗费1．5亿美元)、可靠性低、发射频率低。SKYLON可重复使用运载器特点如下：a)可重复使用；b)单级入轨；C)无人驾驶；d)具有中止飞行的能力；e)具有良好的用户操作性；f)大范围的再入横向机动能力；g)环境危害小。图2SKYLON布局54导弹与航天运载技术2010年表1SKYLON基本数据及其运载能力尺机长83寸翼展25m主发动机10870发动机舱、进气道和旁路3922机翼511

6、5机身(气动外壳、隔热系统、结构和有效载荷舱)8130质主贮箱、低温隔热材料2816起落架4170量气动控制、液压系统2660kg辅助系统、增压剂和冷却剂等5016轨道机动系统(OMS)+反作用控制系统(RCS)推进剂2357上升段飞行燃料66807上升段飞行氧化剂150240推进剂余量和残留量1282、—J运赤道上空300km高的轨道12000载国际空间站(轨道高度408km，倾角51．6。)9000能力极地轨道(轨道高度250km，倾角98。)4800kg起飞质量／t275SKYLON可重复使用运载器的研制工作计划九年半完成，费用为95．18亿欧元(129．5亿美

7、元，2004年币值，下同)，最终将研制出一架使用寿命达200次的运载器，发射失败概率为1％，损毁概率为0．005％，预计批产30架，每架将花费5．65亿欧元(7．68亿美元)。在使用中，SKYLON运载器的每次续生发射费用为690万欧元(939万美元)。1机身SKYLON机身由多层结构制成，包括气动外壳、隔热系统、结构和贮箱等。为了将研制成本和风险降至最低，SKYLON采用现有的或近期可获得的材料技术，并利用先进的制造技术和新颖的结构方案来实现轻质设计。SKYLON运载器的一项重要革新就是使用了非硬壳式结构，承载主要载荷的结构是一个桁架结构，该桁架结