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美国的航空技术落伍了?中国神秘飞行器世界震惊,绝不对外展示

2022-08-27 21:10:37 11051

摘要:前几日在发射中心,我国一项填补航空航天技术之间空白的最前沿飞行器,按照设定程序完成飞行,平稳水平着陆,首飞任务圆满完成。航天科技该项目圆满成功的意义可不一般,进一步验证了我国两级分离的可行性、安全性。为我国重复使用天地往返航天运输技术发展奠...

前几日在发射中心,我国一项填补航空航天技术之间空白的最前沿飞行器,按照设定程序完成飞行,平稳水平着陆,首飞任务圆满完成。航天科技该项目圆满成功的意义可不一般,进一步验证了我国两级分离的可行性、安全性。为我国重复使用天地往返航天运输技术发展奠定了坚实基础,更是为实现航空航天领域创新发展和未来的独立自主迈出了豪迈的一步。

要想明白为什么航天科技这一次实验的重要性,我们就得先了解一下什么叫做亚轨重复使用天地往返航天运输技术。谈到亚轨道,咱们不得不说卡门线。卡门线指的是海拔100km,它是大气层内外的分界点,也是航空器与航天器的划分标准。低于这个海拔的叫做航空器,比如说飞机。高于这个海拔的叫做航天器,比如说卫星。而航空器和航天器统称为飞行器。说到卡门线,咱们说点题外话。卡门线是以西奥多·冯卡门的名字命名的,他可是航空航天领域的元老级人物。同时还是钱学森、钱伟长等人的老师。所以知道为什么钱学森这么牛了吧,正所谓名师出高徒。接着说亚轨道飞行,我们都知道,只要在地球上,就得受地球引力的影响。就算飞到几十万米的高空也一样。如果飞行器想要做到自主飞行,海拔必须要300km以上,叫做轨道飞行。卫星最低飞行高度也不能低于100km,而飞机等航空器最高也就在20km,所以在航空器与航天器之间有一段空白,便是20-100km的高度。如果在这个高度飞行的话就是亚轨道飞行,正好能够填补航空器与航天器之间的空白,亚轨道飞行器最显著的特点是飞行器无法自主绕地球完整飞行一周,而在空气阻力和地球引力的作用下超地球下落。

此外,本次实验中还有两个很重要的关键词。一个是再入可重复、一个是可控制。再入可重复意思是可以经受大气层的剧烈摩擦和高温并安全返回地面。可能有许多人不明白它的深远意义,一般的航天器都是不可回收利用的,都是一次性的。但相反的是,所有航天器的制造成本都是天价,如果能做到重复利用,那么在快速响应、成本节约等方面会有显著的效果。在如今这个航天时代,所有航天大国都在马不停蹄地研究可回收重复使用地技术,这样能大大节省航空航天地成本。就算整天牛气冲冲的美国,也同样如此。并且已经实现运载火箭一级助推器的定点降落回收。

可控制意味着飞行器上安装有推进发动、空气舵面和机翼,可以进行水平飞行和转场。这项技术可以说是填补了航空器与航天器之间的空白,发展重复使用天地往返航天运输技术是我国由航天大国迈向航天强国的重要标志 。可能有的人说了,这跟美国的航天飞机有什么区别?怎么能叫填补航空器与航天器之间的空白呢?事实上,现在航天器制作工艺和飞控以及密封隔热技术比起三十年前已经进步好几代了,根本不能同日而语。另外美国之所以退役航天飞机并不是因为没有新技术去完善,而是需要节约经费。经过摸索研究,如今最安全且低成本的航天飞机设计,最好是实现客运货运分离有需要时外空间对接,完成任务后人员单独返回。安全又高效。而亚轨道重复使用运载器可作为,升力式火箭动力重复使用航天运输系统的子级,是航天航空技术的高度融合体。另外在这次实验成功之前,中国航天便已经进行了大量的实验。只是一向低调行事,没有大肆宣扬过。比如说2016年,进气道和喷管试验完成。试验验证了TRRE的进气道、喷管和燃烧室设计和模式转换。在随后的2017年,中国已经成功地进行了超燃冲压的飞行试验并且研制的涡轮-火箭-冲压组合循环发动机。并且验证了加速、巡航、机动等各方面性能。

虽然这些研究与实验一直处于保密阶段,但中国航天却并没有停滞不前。在近几年又接连进行了多次实验。2019年,中国航天开始两级入轨空天飞行器风洞自由分离试验,这个实验可以说是亚轨道飞行中最重要的难题之一。此外,空天飞行器是未来重要的武器装备。这是航空航天技术融合发展的大势所趋。不过在发动机达不到要求时,空天飞行器根本不可能完成。近些年超燃冲压喷气发动机等技术研发成功,才推动空天飞行器从概念走向技术研究。动力问题解决了。可紧接着的是另一个难题,由于两级入轨空天飞行器两级的质量、尺寸、复杂的流场会影响二者分离。激波与边界层干扰严重,将会产生复杂的气动力热效应,从而影响两个飞行器运动姿态。因此两级如何快速安全分离,是空天飞行器研制必须跨越的障碍。而风洞自由分离试验与常规试验手段相比具有独特优势,是一种没有支撑干扰的非定常试验方法。所以才有了这一次的实验。在实验中,两级并联飞行器成功分离,实验非常圆满,为未来两级入轨空天飞行器的研制提供了技术道路探索。

2020年又再次实验,成功发射可重复使用试验航天器缩比模型,将按计划开展可重复使用技术验证。这里又得提到我们熟知的长征二号F运载火箭,为实验立下汗马功劳。而这次试验是在实现成功分离的基础上,验证飞行器在轨返回时的控制、隔热等问题。另外,2020年秋天在我国西北靶场还进行了组合动力发动机首飞实验。这次实验的结果超过了地面实验的结果,也大大超过了实验人员的预期水平。飞行器完成了所有考核项目,并且这一次是真刀真枪,它提供了大量真实飞行状态的数据以及验证了来流条件下发动机的各项关键技术,为后续发展奠定基础。正是有了之前如此多的试验,才有了这一次飞行的成功。

对于这次我国亚轨道重复使用运载器飞行演示验证项目。我国仍然是采用天地往返均采用两级入轨方案。这也是我国一直沿用的方案,即有一个较大的一级和一个较小的二级,也叫做子级,我们简称为TSTO。TSTO有多种构型,我国的路线是一级下面级飞行器,也就是加速器;二级空天飞机也就是轨道器的路线。一级飞行器的动力构型也有很多,而中国航天采用的是航天科技的火箭基变循环发动机,简称RBCC。所以此次验证的是RBCC动力一级方案的组合动力飞行器,当然航天科技还有涡轮机变循环与涡轮、火箭、冲压组合循环发动机等等发动机流派,这些不在此次实验的范围内。另外,此次实验飞行器是采用点火起飞,然后升力式爬升以及水平着陆。点火起飞说明是垂直发射,升力式代表飞行器的一级主要走升力爬升,水平着陆意味着此次验证的缩比小型试验机是自主水平降落的。我们来看一下飞行器到底是什么样子,是不是很眼熟?如果爱好航天航空的朋友一定会误以为这就是轰6。到现在为止航天科技集团已经完成了动力系统的试验、亚轨道两级分离试验、可回收二级亚轨道返回水平回收。看来2025年有望实现基于RBCC的TSTO系统轨道发射及回收验证试验了。

目前亚轨道重复使用运载器被广泛用作军事层面的侦察、预警、监视等方面。弹道导弹也应用亚轨道技术进行打击。猎鹰HTV-2是亚轨道飞行器是应用在军事领域的典型代表。看看猎鹰HTV-2,就知道这项技术有多恐怖。HTV-2的载重为5吨,可以选择携带多种武器,一枚钻地弹 4枚小直径的精确弹药。还可以携带6枚广域自主搜寻目标弹药,或是6架进行情报收集、监视、侦察的无人机,分别能够在45分钟内 2分钟内精确击中远达13000公里 16700公里的各种目标。可以说只要是在地球上,就能做到瞬间打击。第二就是应用于太空旅游。乘坐亚轨道飞行器进行太空旅游猎奇,具备安全系数高、成本低等特点,不失为一种极具前景的旅游项目。这还真成了咱们说的能上天了。前几天大热的维珍银河70岁老爷子乘坐自家飞行器在卡门线边缘溜达了一圈,不少人都会羡慕的吧。

对于亚轨道重复使用运载器首飞取得圆满成功,我只能咱们国家在航空领域真的横着走了。试想想,未来的中国航空航天技术水平天空站、战斗机群、亚轨道飞行器组无缝连接。一小时内全球投递、建设月球空间站。再想想目前我国的五云加项目,可以看到我国的目标远大,意志坚定。2021年已经开始开花结果,未来一定是中国的星辰大海!!!

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