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新式运载器机场降落:“空天飞机”有多牛?与航天飞机有何区别?

我国新式运载器首飞成功。这个“亚轨道重复使用运载器”有多牛?和猎鹰9号有何区别,能超越航天飞机吗?

为什么要研究“重复使用运载器”?

目前,载人、载物上天的运载器,基本上都是“一次性”。早期美苏研制航天飞机的初衷就是为了高度再利用,最好加完燃料立刻就能再飞,最终目的就是省钱、便捷。这涉及到两个问题:如何回收?能否多次利用?

目前,回收分为三种:

(1)伞降:火箭用完后,进行制动,然后变轨返回大气层,快要落地时放降落伞,最后用气囊缓冲或缓冲发动机进行软着陆。

(2)反推:前面都跟“伞降”一样,但在低空时采用发动机反推减速,最后垂直下降落到地面。

(3)水平降落:跟飞机一样放下起落架,在跑道中降落。

虽然猎鹰9号实现了“反推”,但也只能回收“第一级”。美国航天飞机很先进,这点毋庸置疑,但也并非完全回收,而且本末倒置。

航天飞机为什么不行?

航天飞机分四部分,航天飞机(轨道器)、两侧的固体燃料火箭、燃料罐。固体燃料火箭用完后“伞降”到海里,检修、翻新后可再次利用。航天飞机为液体火箭发动机,非常昂贵(猎鹰9号可以保住液体燃料火箭发动机),水平降落,可以反复利用。燃料罐是航天飞机的“油箱”,可装100多吨的液氢,600多吨液氧,没有动力无法回收,分离后在大气层中烧掉。

这套组合的荷载达到30吨,返回时航天飞机的荷载为14.5吨,拉人的话是往返7座。那么美国现在为什么不用了?

航天飞机总共造了6架,每架成本为20亿美金是按重复飞行100次设计的。除了首架企业号试飞完直接放博物馆了,剩下5架从1981年到2011年,共执行了135次任务。相当于原本准备用10年,结果不到3年就废了,维护、维修费用还非常高。

此外,1986年,挑战者号因密封橡胶圈失效爆炸失事。2003年,哥伦比亚号返回时隔热瓦脱落烧毁失事。两次还都是满客状态,14条生命,无法估量的代价,验证了航天飞机的安全性和可靠性难以达标。无论从生命角度,还是飞行频次角度,航天飞机都违背了节约成本的初衷。于是,各国都开始思考其他方案,而这次我国可能要遥遥领先了。

我国的新式运载器什么样?

我国7月16日发射成功并水平着陆返回的运载器大概率是“空天飞机”,因为航天科技集团也说了“它的外形就像一个空天飞机”。

虽然中国航天科技集团不给图片,但他的竞争对手“中国航天科工集团”也有空天飞机计划,名为“腾云”,而且早早就把模型放出来了。

空天飞机

简单来说就是“大飞机背着小飞机”,小飞机进入太空,返回时各自在机场跑到着陆,实现完全回收,完全可重复。

完整的空天飞机,下面的大飞机通过涡喷发动机起飞,加速到3马赫切换成冲压发动机,提升到6马赫再切换为火箭发动机将速度提升到9马赫,这时候飞机基本上已经到达“亚轨道”了,然后它俩分离。

大飞机飞回机场降落,而空天飞机则自力更生,利用液体发动机加速到“第一宇宙速度”进入近地轨道,完成任务后返回机场滑翔着陆。如果还有任务,大飞机再把小飞机“背”起来“加满油”,放到架子上,马上就能点火起飞。

航天科技集团的运载器也是空天飞机?

虽然航科只是说“像空天飞机”,但我国做事向来都是有计划。该运载器的方案早在2013年就已经开始论证;2014年就开始进行各项技术的实验;2017年就已经提到了“预计在2020年进行首飞”,而且2020年9月就曾经实验性地飞过,且在跑道安全水平着陆。

根据2017年航天科技研发中心的陈洪波主任的描述,我国计划研制的运载器兼具飞机与飞船的能力,一二级为并联模式,两级皆可回收、重复利用,两级都有机翼,通过升力水平降落,且“加完油”就能继续飞,力求一天一班次,飞行高度预计达到300-500公里。

计划中描述的特征与“空天飞机”高度重合。运载器在酒泉升空,自己从“亚轨道”返回,在阿拉善盟的一个机场“飞机式”降落,也与空天飞机相似。除此之外,官媒字里行间也提到了“航天航空技术高度融合体”。

不过,由于没有图片,空天飞机具体进展到那种程度,大家也只能猜猜。