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    “過于先進,不便展示”,中國這次國家級“凡爾賽”,技術先進在哪?

    “過于先進,不便展示”,中國這次國家級“凡爾賽”,技術先進在哪?

    • 分類:新聞中心
    • 作者:
    • 來源:
    • 發布時間:2021-07-21 11:04
    • 訪問量:

    【概要描述】

    “過于先進,不便展示”,中國這次國家級“凡爾賽”,技術先進在哪?

    【概要描述】

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    • 發布時間:2021-07-21 11:04
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        實在是太太太……太給力了。

        不過這個運載器到底先進在哪里?大家都知道,這類消息從來都是字數越少事情越大。

        官方新聞稿里提到,發展重復使用天地往返航天運輸技術是我國由航天大國邁向航天強國的重要標志。

        什么是重復使用天地往返航天運輸技術?通俗地說,它就是將傳統的運載火箭與飛機功能合二為一,讓飛行器可以多次往返于太空與地面之間、執行航天運輸和空間試驗等任務的技術,大眾熟悉的美國航天飛機就是該技術的早期應用成果。

     

        那么為什么說這種技術如此重要?現在各國航天發射和太空探索任務越來越頻繁,航天運輸系統瞄準了快速、機動、可靠、廉價等發展方向??梢韵胂?,如果未來前往太空,就像搭乘民航客機一樣安全便捷,這將帶來何等巨大的影響。而重復使用天地往返飛行器就是滿足這些需求的主要技術途徑之一。

        順路提一句,雖然美國的航天飛機勉強也可以算是重復使用天地往返航天器,但它在經濟性、安全性和可重復使用等重要指標方面并不合格,這也是航天飛機被淘汰的主要原因。
        總的來說,研制重復使用天地往返飛行器的難度極高。因為在大氣層內與太空中,飛行器所需的設計原理完全不同,而重復使用天地往返飛行器要實現跨界融合,同時具備在大氣層內和太空這兩個不同空域的飛行能力,就需要在動力和氣動外形等方面大下功夫。

        這種新概念飛行器目前包括多條技術路線,其中火箭動力重復使用天地往返飛行器最為成熟,典型代表就是美國航天飛機和神秘的X-37B飛行器?;鸺l動機的技術成熟度高,是當前航天運輸系統的首選動力系統。借助火箭垂直起飛,不但可以快速逃離大氣層的束縛、減少上升階段的燃料消耗,而且還可以充分利用現有的火箭發射系統。美國航天飛機和X-37B都是搭載大推力火箭垂直起飛進入太空,完成任務后再入大氣層,水平降落在預定跑道。

    X-37B采用垂直發射、水平降落

     

        從亞軌道重復使用運載器可作為升力式火箭動力重復使用航天運輸系統的子級這句話可以看出,中國的亞軌道重復使用運載器也是選擇了火箭動力這條相對成熟的技術路線,它同樣采用水平著陸方式。

        但中國航天顯然不是簡單抄襲美國的航天飛機或X-37B。中國軍工提到,這次是原創性、引領性科技攻關任務,首次飛行旨在驗證升力式地面自主垂直起飛、再入返回、水平著陸等關鍵技術。

        敲黑板畫重點啊——“原創性”“自主垂直起飛。美國航天飛機和X-37B都需要依托外部火箭提供升力,因此算不上自主起飛,而且這些火箭無法重復利用,因此它們只能算是部分可重復使用。如果中國這次發射的航天器能依靠自身動力起飛,意味著它就是真正意義上的完全可重復使用,未來將極大降低發射成本。

        不過火箭動力重復使用天地往返飛行器也有自身缺點,就是靈活性不夠,畢竟它需要專門的航天發射場,而且隨著技術發展,純火箭發動機的比沖已經接近理論極限,難以有更大突破。為此各國航天科學家又提出外形更科幻的組合動力重復使用天地往返飛行器,它有一個外界更熟悉的名字:空天飛機。據介紹,各國現有發動機分為渦輪、渦扇、沖壓、火箭等多種,每種都有各自適合的工作范圍和優勢,單靠一種發動機,難以實現寬速域大空域空天往返運輸。而使用組合動力的空天飛機,可以通過在大氣層內外使用不同的發動機,最大程度地發揮推進系統的性能。

        通俗地說,空天飛機可以像普通飛機那樣從機場跑道上起飛,在大氣層內高超音速飛行,再進入太空成為航天器,最后再重返大氣層,像飛機那樣在飛機場跑道上降落。

     

        然而說起來簡單做著難。美國早在20世紀80年代就推出國家空天飛機計劃,它采用組合式超音速燃燒沖壓發動機,可以直接從機場起飛后進入太空,并雄心勃勃地要在2000年實現X-30試驗機型的首飛。同期,聯邦德國提出的桑格爾空天飛機技術難度相對較小,它是載機與航天飛機的組合,載機從機場起飛后,在高空釋放航天飛機,完成各自任務后,兩者都可以水平著陸。法國和日本也提出過自己的空天飛機設想。但它們最終都因技術難度太大而中途下馬。

        進入21世紀后,英國又推出云霄塔空天飛機項目,預計十年內首飛,但直到現在,它仍處于PPT狀態……歸其原因,空天飛機要實現組合動力的工程應用,仍有大量的關鍵技術亟待解決。

        如今,向來說話算數的中國航天來了。

        沒錯,就是那個說什么時候登月就什么時候登月”“說什么時候探火星就什么時候探火星的中國航天。

        這次中國航天科技集團的亞軌道重復使用運載器首飛任務取得圓滿成功,為我國重復使用天地往返航天運輸技術發展奠定了堅實基礎。

        中國航天領域的另一個巨頭——航天科工集團此前也在空天飛機領域有長遠布局并穩步推進。

            2017年,中國航天科工集團公司副總經理劉石泉第二屆商業航天高峰論壇上首次披露,代號騰云工程的中國空天飛機項目擬在2030年完成技術驗證試飛。這種空天飛機可從地面機場水平起飛,在大氣層中加速爬升;到達3040公里高度時一二級分離,一級水平著陸返回;二級繼續爬升進入近地軌道,完成運輸任務后再入大氣返回,具有廉價、安全、便捷、機動等優勢。

        中國航天科工三院科技發展部部長助理戴江勇介紹說,騰云工程涵蓋多項關鍵技術,包括結構和熱防護、氣動外形設計、組合動力系統等。其中組合動力系統將實現:在飛行器起飛時,使用低速性能最高的航空渦輪發動機;達到一定速度后,改用適應在大氣層內高速飛行的沖壓發動機;到達臨近空間,再用火箭發動機進入太空。計劃在2025年完成關鍵技術攻關,2030年完成兩級入軌空天飛行器技術驗證試飛。

            20214月,中國航天科工三院31所透露,由該所研制的組合動力發動機——“云龍發動機的預冷裝置已經完成了目前國內最大尺度、最大空氣流量的溫降試驗,試驗結果超出預期。云龍發動機負責為空天往返飛行器提供動力,去年已完成了該型發動機原理樣機的整機試制,并通過了第一階段的系統級地面試驗驗證。

        中國的空天飛機,還會遠嗎?

    本文來源:樞密院十號

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