摘要：前幾日在發(fā)射中心，我國(guó)一項(xiàng)填補(bǔ)航空航天技術(shù)之間空白的最前沿飛行器，按照設(shè)定程序完成飛行，平穩(wěn)水平著陸，首飛任務(wù)圓滿完成。航天科技該項(xiàng)目圓滿成功的意義可不一般，進(jìn)一步驗(yàn)證了我國(guó)兩級(jí)分離的可行性、安全性。為我國(guó)重復(fù)使用天地往返航天運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展奠...

前幾日在發(fā)射中心，我國(guó)一項(xiàng)填補(bǔ)航空航天技術(shù)之間空白的最前沿飛行器，按照設(shè)定程序完成飛行，平穩(wěn)水平著陸，首飛任務(wù)圓滿完成。航天科技該項(xiàng)目圓滿成功的意義可不一般，進(jìn)一步驗(yàn)證了我國(guó)兩級(jí)分離的可行性、安全性。為我國(guó)重復(fù)使用天地往返航天運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，更是為實(shí)現(xiàn)航空航天領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展和未來(lái)的獨(dú)立自主邁出了豪邁的一步。

要想明白為什么航天科技這一次實(shí)驗(yàn)的重要性，我們就得先了解一下什么叫做亞軌重復(fù)使用天地往返航天運(yùn)輸技術(shù)。談到亞軌道，咱們不得不說(shuō)卡門線?？ㄩT線指的是海拔100km，它是大氣層內(nèi)外的分界點(diǎn)，也是航空器與航天器的劃分標(biāo)準(zhǔn)。低于這個(gè)海拔的叫做航空器，比如說(shuō)飛機(jī)。高于這個(gè)海拔的叫做航天器，比如說(shuō)衛(wèi)星。而航空器和航天器統(tǒng)稱為飛行器。說(shuō)到卡門線，咱們說(shuō)點(diǎn)題外話?？ㄩT線是以西奧多·馮卡門的名字命名的，他可是航空航天領(lǐng)域的元老級(jí)人物。同時(shí)還是錢學(xué)森、錢偉長(zhǎng)等人的老師。所以知道為什么錢學(xué)森這么牛了吧，正所謂名師出高徒。接著說(shuō)亞軌道飛行，我們都知道，只要在地球上，就得受地球引力的影響。就算飛到幾十萬(wàn)米的高空也一樣。如果飛行器想要做到自主飛行，海拔必須要300km以上，叫做軌道飛行。衛(wèi)星最低飛行高度也不能低于100km，而飛機(jī)等航空器最高也就在20km，所以在航空器與航天器之間有一段空白，便是20-100km的高度。如果在這個(gè)高度飛行的話就是亞軌道飛行，正好能夠填補(bǔ)航空器與航天器之間的空白，亞軌道飛行器最顯著的特點(diǎn)是飛行器無(wú)法自主繞地球完整飛行一周，而在空氣阻力和地球引力的作用下超地球下落。

此外，本次實(shí)驗(yàn)中還有兩個(gè)很重要的關(guān)鍵詞。一個(gè)是再入可重復(fù)、一個(gè)是可控制。再入可重復(fù)意思是可以經(jīng)受大氣層的劇烈摩擦和高溫并安全返回地面。可能有許多人不明白它的深遠(yuǎn)意義，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價(jià)，如果能做到重復(fù)利用，那么在快速響應(yīng)、成本節(jié)約等方面會(huì)有顯著的效果。在如今這個(gè)航天時(shí)代，所有航天大國(guó)都在馬不停蹄地研究可回收重復(fù)使用地技術(shù)，這樣能大大節(jié)省航空航天地成本。就算整天牛氣沖沖的美國(guó)，也同樣如此。并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭一級(jí)助推器的定點(diǎn)降落回收。

可控制意味著飛行器上安裝有推進(jìn)發(fā)動(dòng)、空氣舵面和機(jī)翼，可以進(jìn)行水平飛行和轉(zhuǎn)場(chǎng)。這項(xiàng)技術(shù)可以說(shuō)是填補(bǔ)了航空器與航天器之間的空白，發(fā)展重復(fù)使用天地往返航天運(yùn)輸技術(shù)是我國(guó)由航天大國(guó)邁向航天強(qiáng)國(guó)的重要標(biāo)志 ?？赡苡械娜苏f(shuō)了，這跟美國(guó)的航天飛機(jī)有什么區(qū)別？怎么能叫填補(bǔ)航空器與航天器之間的空白呢？事實(shí)上，現(xiàn)在航天器制作工藝和飛控以及密封隔熱技術(shù)比起三十年前已經(jīng)進(jìn)步好幾代了，根本不能同日而語(yǔ)。另外美國(guó)之所以退役航天飛機(jī)并不是因?yàn)闆](méi)有新技術(shù)去完善，而是需要節(jié)約經(jīng)費(fèi)。經(jīng)過(guò)摸索研究，如今最安全且低成本的航天飛機(jī)設(shè)計(jì)，最好是實(shí)現(xiàn)客運(yùn)貨運(yùn)分離有需要時(shí)外空間對(duì)接，完成任務(wù)后人員單獨(dú)返回。安全又高效。而亞軌道重復(fù)使用運(yùn)載器可作為，升力式火箭動(dòng)力重復(fù)使用航天運(yùn)輸系統(tǒng)的子級(jí)，是航天航空技術(shù)的高度融合體。另外在這次實(shí)驗(yàn)成功之前，中國(guó)航天便已經(jīng)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。只是一向低調(diào)行事，沒(méi)有大肆宣揚(yáng)過(guò)。比如說(shuō)2016年，進(jìn)氣道和噴管試驗(yàn)完成。試驗(yàn)驗(yàn)證了TRRE的進(jìn)氣道、噴管和燃燒室設(shè)計(jì)和模式轉(zhuǎn)換。在隨后的2017年，中國(guó)已經(jīng)成功地進(jìn)行了超燃沖壓的飛行試驗(yàn)并且研制的渦輪-火箭-沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。并且驗(yàn)證了加速、巡航、機(jī)動(dòng)等各方面性能。

雖然這些研究與實(shí)驗(yàn)一直處于保密階段，但中國(guó)航天卻并沒(méi)有停滯不前。在近幾年又接連進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)。2019年，中國(guó)航天開(kāi)始兩級(jí)入軌空天飛行器風(fēng)洞自由分離試驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)是亞軌道飛行中最重要的難題之一。此外，空天飛行器是未來(lái)重要的武器裝備。這是航空航天技術(shù)融合發(fā)展的大勢(shì)所趨。不過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)不到要求時(shí)，空天飛行器根本不可能完成。近些年超燃沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等技術(shù)研發(fā)成功，才推動(dòng)空天飛行器從概念走向技術(shù)研究。動(dòng)力問(wèn)題解決了?？删o接著的是另一個(gè)難題，由于兩級(jí)入軌空天飛行器兩級(jí)的質(zhì)量、尺寸、復(fù)雜的流場(chǎng)會(huì)影響二者分離。激波與邊界層干擾嚴(yán)重，將會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的氣動(dòng)力熱效應(yīng)，從而影響兩個(gè)飛行器運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。因此兩級(jí)如何快速安全分離，是空天飛行器研制必須跨越的障礙。而風(fēng)洞自由分離試驗(yàn)與常規(guī)試驗(yàn)手段相比具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是一種沒(méi)有支撐干擾的非定常試驗(yàn)方法。所以才有了這一次的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，兩級(jí)并聯(lián)飛行器成功分離，實(shí)驗(yàn)非常圓滿，為未來(lái)兩級(jí)入軌空天飛行器的研制提供了技術(shù)道路探索。

2020年又再次實(shí)驗(yàn)，成功發(fā)射可重復(fù)使用試驗(yàn)航天器縮比模型，將按計(jì)劃開(kāi)展可重復(fù)使用技術(shù)驗(yàn)證。這里又得提到我們熟知的長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭，為實(shí)驗(yàn)立下汗馬功勞。而這次試驗(yàn)是在實(shí)現(xiàn)成功分離的基礎(chǔ)上，驗(yàn)證飛行器在軌返回時(shí)的控制、隔熱等問(wèn)題。另外，2020年秋天在我國(guó)西北靶場(chǎng)還進(jìn)行了組合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)首飛實(shí)驗(yàn)。這次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果超過(guò)了地面實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，也大大超過(guò)了實(shí)驗(yàn)人員的預(yù)期水平。飛行器完成了所有考核項(xiàng)目，并且這一次是真刀真槍，它提供了大量真實(shí)飛行狀態(tài)的數(shù)據(jù)以及驗(yàn)證了來(lái)流條件下發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。正是有了之前如此多的試驗(yàn)，才有了這一次飛行的成功。

對(duì)于這次我國(guó)亞軌道重復(fù)使用運(yùn)載器飛行演示驗(yàn)證項(xiàng)目。我國(guó)仍然是采用天地往返均采用兩級(jí)入軌方案。這也是我國(guó)一直沿用的方案，即有一個(gè)較大的一級(jí)和一個(gè)較小的二級(jí)，也叫做子級(jí)，我們簡(jiǎn)稱為TSTO。TSTO有多種構(gòu)型，我國(guó)的路線是一級(jí)下面級(jí)飛行器，也就是加速器；二級(jí)空天飛機(jī)也就是軌道器的路線。一級(jí)飛行器的動(dòng)力構(gòu)型也有很多，而中國(guó)航天采用的是航天科技的火箭基變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱RBCC。所以此次驗(yàn)證的是RBCC動(dòng)力一級(jí)方案的組合動(dòng)力飛行器，當(dāng)然航天科技還有渦輪機(jī)變循環(huán)與渦輪、火箭、沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)等等發(fā)動(dòng)機(jī)流派，這些不在此次實(shí)驗(yàn)的范圍內(nèi)。另外，此次實(shí)驗(yàn)飛行器是采用點(diǎn)火起飛，然后升力式爬升以及水平著陸。點(diǎn)火起飛說(shuō)明是垂直發(fā)射，升力式代表飛行器的一級(jí)主要走升力爬升，水平著陸意味著此次驗(yàn)證的縮比小型試驗(yàn)機(jī)是自主水平降落的。我們來(lái)看一下飛行器到底是什么樣子，是不是很眼熟？如果愛(ài)好航天航空的朋友一定會(huì)誤以為這就是轟6。到現(xiàn)在為止航天科技集團(tuán)已經(jīng)完成了動(dòng)力系統(tǒng)的試驗(yàn)、亞軌道兩級(jí)分離試驗(yàn)、可回收二級(jí)亞軌道返回水平回收?？磥?lái)2025年有望實(shí)現(xiàn)基于RBCC的TSTO系統(tǒng)軌道發(fā)射及回收驗(yàn)證試驗(yàn)了。

目前亞軌道重復(fù)使用運(yùn)載器被廣泛用作軍事層面的偵察、預(yù)警、監(jiān)視等方面。彈道導(dǎo)彈也應(yīng)用亞軌道技術(shù)進(jìn)行打擊。獵鷹HTV-2是亞軌道飛行器是應(yīng)用在軍事領(lǐng)域的典型代表。看看獵鷹HTV-2，就知道這項(xiàng)技術(shù)有多恐怖。HTV-2的載重為5噸，可以選擇攜帶多種武器，一枚鉆地彈 4枚小直徑的精確彈藥。還可以攜帶6枚廣域自主搜尋目標(biāo)彈藥，或是6架進(jìn)行情報(bào)收集、監(jiān)視、偵察的無(wú)人機(jī)，分別能夠在45分鐘內(nèi) 2分鐘內(nèi)精確擊中遠(yuǎn)達(dá)13000公里 16700公里的各種目標(biāo)。可以說(shuō)只要是在地球上，就能做到瞬間打擊。第二就是應(yīng)用于太空旅游。乘坐亞軌道飛行器進(jìn)行太空旅游獵奇，具備安全系數(shù)高、成本低等特點(diǎn)，不失為一種極具前景的旅游項(xiàng)目。這還真成了咱們說(shuō)的能上天了。前幾天大熱的維珍銀河70歲老爺子乘坐自家飛行器在卡門線邊緣溜達(dá)了一圈，不少人都會(huì)羨慕的吧。

對(duì)于亞軌道重復(fù)使用運(yùn)載器首飛取得圓滿成功，我只能咱們國(guó)家在航空領(lǐng)域真的橫著走了。試想想，未來(lái)的中國(guó)航空航天技術(shù)水平天空站、戰(zhàn)斗機(jī)群、亞軌道飛行器組無(wú)縫連接。一小時(shí)內(nèi)全球投遞、建設(shè)月球空間站。再想想目前我國(guó)的五云加項(xiàng)目，可以看到我國(guó)的目標(biāo)遠(yuǎn)大，意志堅(jiān)定。2021年已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)花結(jié)果，未來(lái)一定是中國(guó)的星辰大海！??！