祝賀，中國航天再攀新高峯，空天飛機組合動力發動機首飛成功

9月4日，中國航天科技集團在酒泉衛星發射中心，利用長征二號F運載火箭，成功發射一型可重複使用的試驗航天器。試驗航天器在軌運行兩天後，成功返回國內預定着陸場。

當時，這一可重複使用試驗航天器，曾引起媒體熱議，有人認爲它是航天飛機，有人認爲它是空天飛機。

其實，從發射方式來判斷，它應該和美國的X-37B一樣，還是屬於航天飛機的範疇，因爲它是依靠一次性火箭助推升空的，而真正的空天飛機，是像飛機一樣能夠從地面自主起飛，最後依靠自身的動力着陸。

而空天飛機要想實現從地面跑道起飛，一個關鍵的技術環節就是要採用吸氣式發動機來實現自主起飛，而起飛後脫離大氣層時，還得亞燃/超燃衝壓發動機實現進一步的飛行，所以，空天飛機的動力系統一定要是組合式動力。

根據中國航天科技集團的發展規劃（2017年6月在北京召開的全球航天探索大會上公開展示過），可重複使用運載器的發展分爲“三步走”：第一步，火箭動力部分重複使用；第二步，火箭動力完全重複使用；第三步，組合動力飛行器。

也就是說，到第三步纔是組合動力飛行器，這時才能稱之爲真正的空天飛機。

那麼，我國的空天飛機組合動力發動機研製情況又如何呢？

沒想到，就在我國可重複使用試驗航天器首飛半月之後，就有了答案。

9月22日，西安航天動力研究所官方微信公衆號發表了一篇題爲《十年艱難求索路一飛沖天震九霄——我所研製的某組合動力發動機首飛成功》的文章，文中所說的某組合動力發動機，指的就是我國空天飛機的發動機。

這種組合動力發動機由三大模塊組成，即吸氣式發動機、亞燃/超燃衝壓發動機。

其中，吸氣式發動機，可能是渦噴發動機，用於從地面跑道自主起飛，將空天飛機加速到1.5馬赫左右的速度，然後亞燃衝壓發動機點火，進一步將空天飛機加速到4馬赫左右的速度，隨後超燃衝壓發動機點火，將空天飛機推送出大氣層。

這種組合動力發動機說起來容易，但要想真正研製成功是非常有難度的。

由於這種組合動力發動機需要工作在多個不同的模態，爲了使每個工作模態都工作於最佳狀態，需要對組合動力發動機的幾何結構進行調節（這一點，總師張蒙正的詩中也有提及：“伸縮自由結構強”），並根據發動機的工作狀態進行實時控制。幾何結構的調節會帶來衝壓發動機結構複雜程度、控制技術複雜程度的增大。

另外，熱防護技術難度也很大。

以前的衝壓發動機，由於飛行速度較低，外部氣動加熱帶來的熱載荷較低，熱防護問題更多的是衝壓發動機燃燒帶來的熱載荷，採用傳統意義上的燒蝕冷卻或氣膜冷卻便可以解決衝壓發動機的熱防護技術問題。

但是，當馬赫數大於 4 或 4.5 時，即對高馬赫數的亞燃衝壓發動機或超燃衝壓發動機來說，傳統意義上的這種熱防護策略已變得不現實，而且也很難再用氣膜冷卻或隔熱材料，通常的做法是採用再生冷卻和內、外部的熱防護方案來轉移熱載荷。再生冷卻方式是由自帶燃料承擔或者需要額外的冷卻劑。出於減少飛行器的體積與重量考慮，採用燃料最好。然而，滿足飛行任務所需的燃料往往沒有能力吸收所有飛行過程中產生的多餘熱量，致使需要攜帶更多的燃料，或者要帶冷卻劑。