2021年7月16日,我國官方媒體公佈了一項消息,那就是由中國航天科技集團一院研發的一款特殊的“飛行器”,在酒泉衛星發射中心實驗成功。此消息一出就引起了軒然大波,敏銳的網友們,很快就推測,這就是都屬於我國的“空天飛機”,是打破美國領域壟斷的壯舉,而中國軍工還特地爲此在抖音平臺上留言,“過於先進,不便展示”,這無疑進一步的揭示了這款飛行器的身份。

要想解釋上面這個問題,我們需要明白什麼是“空天飛機”。作爲航空航天飛機的簡稱,空天飛機指的是能在地面與大氣層外反覆巡遊的特殊飛行器,聽起來似乎不是很複雜,但其技術要求卻不低。

真正意義上的空天飛機,應該是能夠脫離火箭助推、直接藉由組合發動機水平起飛,並且能在地面與大氣層外重複執行任務的。爲了滿足以上條件,空天飛機上不僅要攜帶液氧還得具備超強動力。因爲其想要穿過大氣層、進入地球軌道工作,空天飛機必須要經過多段加速,在垂直高度爲30公里以下時,飛機速度必須達到1.6~3萬公里左右;而在超過30公里後,飛機的飛行速度甚至要達到一二十倍音速。

當然,以目前世界各國的空天飛機技術層面來看,基本上還是要採取火箭助推的方式來垂直起飛。

而綜合以上考量,我們再來看一下官媒所公佈的通訊稿中涉及的關鍵詞,“酒泉衛星中心”、“預定程序飛行”、“水平着落”。以上關鍵詞大概交代了這款飛行器的飛行過程,即採用火箭助推的方式垂直髮射,在無人駕駛的情況下達到亞軌道高度、進行相關實驗,並最終水平降落在地面上,這一切都是與現階段空天飛機技術特點相吻合的。

此外,早在多年之前,其實我國就已經傳出了要研究空天飛機的風聲。當時在網上有一張圖片,圖片中有一款類似小型航天飛機的飛行器,被掛載於轟6D轟炸機的機腹處,而這款被疑似中國初代技術驗證機的“飛行器”叫做“神龍”。由此我們也可以看出,我國這次所發射成功的“空天飛機”應該大致沿襲了“神龍”的外觀和參數,尤其是在氣動外形方面應該是一脈相承的。

早在上世紀60年代,人們就展開了對空天飛機的相關研究,只不過當時他有着另外一個更形象的名字“跨大氣層飛行器”。只可惜,空天飛機所涉及的技術要求過高,以當時的航空水平來說,根本難以解決,因此一度夭折。

直到1986年,美國纔再次將空間飛機的研發提上了日程,而世界各國感慨於美國“阿爾法”號空間站的計劃,也紛紛對空天飛機的研發提出了自己的想法,就連當時的中國也參與其中。正是在這場全世界範圍內的空天飛機熱潮中,各國科學家們一步步落實了相關技術。

2010年4月,美國與其東部時間22日19:52發射了人類史上第一架空天飛機“ X —35 B”,所以說這架空天飛機借用了“阿特拉斯5”型火箭升空,但是它對於人類航天史來說,仍是有着巨大意義的。也正是在那個時期,人們意識到了空天飛機技術遠不像當初設想的那麼簡單,將空天飛機的研發分爲了三個階段。

第一階段,指的是空天飛機能利用火箭助推器起飛、再將一噸有效荷載運送到300公里高的亞軌道飛行後,實現水平着陸,這裏面典型的例子也就是美國的“ X— 37 B”。

第二階段,指的是空天飛機能夠利用可反覆使用的助推器,再將5噸的有效載荷送到300公里高的亞軌道飛行後,最終在水平着陸,這方面的要求迄今沒有國家能夠達到。

至於第三階段,也就是我們前文所提到的,以組合動力的方式水平起飛,在完成載荷任務後水平着陸。

從這裏我們不難發現,各國對於空天飛機的研發難點都在於“如何實現水平起飛”以及“如何實現高載荷”,而這兩大問題的背後其實是氣動結構、耐熱材料以及超燃衝壓發動機三大技術上的難點,空天飛機研究之旅,任重道遠。

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