浅析中国空天飞行器的发展现状

张禹哲

摘 要：空天飞行器是一种高收益、低成本的水平起飞、水平着陆、可长时间反复使用的全新天地往返运输系统。航天技术与航空技术相结合产生了空天飞机，它不仅能从空间站向地球输送站内制成的产品，同时还能用于向空间站等天体系统补充物资、人员、燃料以及提供在轨服务，而且可作为快速运输机为全球服务。本文将对我国空天飞行器进行阐述，以便大家能对中国空天飞行器有更全面的了解。

关键词：空天飞行器；定义；发展状况；工作设想

中图分类号：E926.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）21-0211-01

空天飞行器的主要特点是不需要复杂的地面设施，维护使用非常方便，低廉的操作费用，水平起飞和降落只需在普通的大型机场上就能完成，同时空天飞行器的飞行频率与一般航线班机相比具有更大的竞争优势。空天飞行器也可以改装为空天战斗机、空天运输机及空天轰炸机等类型的飞机，在军事上展现自己的价值。空天飞机拥有超强的突防能力，可突破敌人的防御系统开展进攻，敌人的装备设施将会被一一摧毁。

1 空天飞行器的定义

空天飞行器是既能航空又能航天的新型飞行器。它像普通飞机一样起飞，以高超音速在大气层内飞行，加速进入地球轨道后，成为航天飞行器，返回大气层后，像飞机一样在机场着陆，目前处于研制到应用的过渡阶段。空天飞行器的代表就是空天飞机，它的应用将把开发空间推向一个新的阶段。[1]

2 空天飞行器的特点

（1）它既可在大气里飞行，又可在太空中飞行，是航空技术与航天技术高度结合的飞行器。（2）速度极快是空天飞行器第二大特点，它应用方便，在全球范围内实现了快速客运的目的，不用2个小时就可以从地球上任何一个城市飞到另一个城市。这样我们就可以省去很多时间去做一些更有用的事情。（3）真正实现了高效能和低费用。根据估算，用它发射近地卫星费用只有航天飞机的五分之一，而发射地球同步卫星费用则可减少一半。其运输费用只有航天飞机的1/10，设备复杂、规模庞大的航天发射场已经不再被需要，只要有一个机场就解决了一切问题。（4）在结构材料要求方面，空天飞行器绝不含糊。空天飞机需要多次出人大气层，由于每次都会与空气产生剧烈的摩擦，进而产生大量的热量，特别是以高超音速返回再入大气层时，气动加热会使其表面达到极高的温度。机头、机翼和尾翼前缘温度均为1000多摄氏度以上，机身下表面约为980℃，上表面约为760℃。因此，必须有一个重量轻、性能好、能重复使用的防热系统。因此，一种能够代替旧有材料的新型复合材料被科学家们研制出来了，同时在一些特殊部位采用新型冷却装置，高温的伤害可以尽可能的被避免。

以上就是空天飞行器的几大特点，我们可以根据它的特点更好的对其进行改造，使它能够更加完美地为人类做贡献。

3 我国的空天飞行器发展现状

80年代末，中国航空航天专家受空天飞机热的影响，对空天飞行器的研究产生了很大兴趣。这也是中国空天飞行器研制的开端。中国自主研发的第一架空天飞机——“神龙”相比于美国研制的X-37B空天飞机小很多，在首次试飞成功之后，就可以尝试制造更大版的“神龙”空天飞机。

大型航天器的设计工作已经成为中国航天装备专家的首要工作，为此还多次召开秘密会议。解放军对大号的“神龙”空天飞机也非常感兴趣，因为在未来的战斗中太空防御将会成为一种战斗趋势，解放军也曾在大量文献中提及未来的“太空防御行动”。所以大型空天飞行器的研制势在必行。

神龙空天飞机是中国科研人员正在研发的跨大气层飞行器，是中国863计划支持的重要项目之一。它与东风-21D、歼-20被网民合称为解放军“三剑客”。在2007年時，神龙的照片已经在网站流传，足见我国军事实力日益发展。2011年1月8日“我国跨大气层飞行器试飞成功”的画面在新闻中播出，宣告了我国大型空天飞行器研制的成功。但是中国大陆官方却一直对神龙的详细资料进行保密，同时删除了部分大陆网站的报道。[2]

4 我国空天飞行器的突破

随着神龙空天飞行机的研制成功，中国并没有停止对空天飞行器的进一步研制，2012年中国媒体证实，“神龙”空天轰炸机正在研发的过程中，研制类似美国X-37B的无人太空飞机的“神龙”空天轰炸机，大陆仅仅用了两年多时间，就一举突破了神龙次轨轰炸机四大关键技术，其中最让人骄傲的地方当属在火箭发动机方面的重大突破，换言之，中国已经攻克了发展空天飞机的推力发动机技术，这是空天飞行器研制中的一大创举。

5 我国空天飞行器进一步工作设想

5.1 降低空天之间的费用

降低空天之间的运输费用是发展空天飞机的主要原因。这就需要满足三个条件，一是减少飞行器携带的氧化剂，空天飞行器就必须充分利用大气层中的氧，从而减轻起飞重量；二是除了消耗推进剂外，不抛弃任何部件，即重复使用整个飞行器的部件；三是空天飞行器水平起落的特点，简化了飞行器发射和返回所需的操作程序和场地设施，从而减少维修费用。

5.2 发动机与机身一体化

空天飞行器的动力大多需要把火箭发动机或涡轮喷气、超音速燃烧冲压发动机、火箭发动机、冲压喷气四者组合起来。或者通过移动速度特别快的高能粒子，运用磁场来调控它们的喷射方向。其原理与离子火箭相似，都是利用高速移动的离子从飞机尾部喷射而出，使飞机产生反冲运动。

空天飞行器在大气层中飞行的速度达到音速6倍以上，这时空气阻力将急剧上升，所以要求其具有高度流线化的外形。这也是我国空天飞行器需要解决的问题，中国科研人员采用发动机与机身一体化的方式使这一问题得到了解决。在一体化设计中，进气道与排气喷管的几何形状能随飞行速度随意改变形状是最复杂的步骤，进气道与排气喷管的几何形状的变化方便调节进气量，使发动机低速飞行时产生额定推力，反之，高速飞行时使耗油量大大降低，还要保证进气道有足够的耐高温性能和刚度，确保它通过大气层返回的过程中，能承受气动力热和高速气流的作用力，只有这样空天飞行器的机体才不会发生明显变形，进而使重复使用的目的得以实现。

5.3 采用具有大升阻比的升力体构型

空天飞行器结构采用具有大升阻比的升力体构型，这就要求其构成材料具有超轻质、高强和功能结构一体化的特点，进而使空天飞行器具有最先进的结构防热系统、高超声速动力系统、安全保障系统以及控制系统。

6 结语

中国空天安全与空天飞行器的发展息息相关，空天飞行器具有高速度、高机动、高隐身和长航程等特点。其中空天飞机可作为监视侦察与预警平台，它就像军用卫星一样能够获取敌方情报，但是它比卫星更灵活，拥有更强的综合侦察能力，更好的实时性。

参考文献

[1]本特利.空天飞行器-从飞机场到航天港[M].北京理工大学，2015.

[2]刘志全.航天器机构及其可靠性[M].中国宇航出版社，2015.endprint