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本文转自黄志澄老先生的博客,目的是澄清一些基本的概念.首先介绍下黄志澄先生(摘自百度百科)

1958~1989 年主要从事各型飞机、火箭、导弹的研究、试验工作,大型试验基地的规划和大型试验设备的设计工作。曾担任多种导弹的气动组组长,再入飞行器协作攻关气动力组组长。负责这些型号的气动计算和综合分析。

1987~1992年任国家高技术航天领域专家委员会委员。

1992~1997年任国家高技术航天领域专家委员会综合专题专家组组长,载人飞船工程论证组办公室主任、总体组副组长。先后参加了《国家高技术航天领域专家委员会综合论证报告》、《载人飞船工程技术经济可行性论证报告》、《新形势下我国载人航天发展战略研究》、《应用卫星和卫星应用体系的发展战略研究》、《我国航天发展战略的支撑研究》等重大软科学课题的研究工作,均为课题的第一或第二负责人。

1997年至今任国家高技术航天领域专家委员会咨询专家和监理专家。

正文:

从2010年4月,美国成功发射小型无人军用航天飞机X-37B后,在国内媒体报导和评论中,都将航天飞机和空天飞机这两个名词混用。实际上,这两种概念是有区别的。首先给这两个概念正确定义的是钱学森先生.

航天飞机 (space plane)是以火箭发动机为动力具有飞机外形可以水平降落的往返于地球表面和地球轨道之间的航天运载器。航天飞机在轨道上运行时可完成释放卫星、回收与维修卫星、进行各种微重力科学实验等多种任务。航天飞机是建造太空站的主要运输与服务工具。航天飞机集中了许多现代科学技术成果,是火箭、航天器和航空器技术的综合产物。(只能水平降落,不能水平起飞)

美国研制的世界上第一种航天飞机名叫spaceshuttle,它在大陆译成“航天飞机”,在台湾译成“太空梭”。实际上,它是航天飞机中的一种类型,甚至是一个具体的型号名称。spaceshuttle 由轨道器、两枚固体助推火箭、及外储箱组成。这样的航天飞机美国一共制造了五架。美国第一架航天飞机“哥伦比亚”号,于1981年4月12日首次成功地完成了轨道飞行,目前已全部退役。

航天飞机的另一种型式是将航天飞机放在火箭的顶部。美军从1957年开始发展的Dyna-Soar(也称X-20)就是这种类型,它计划采用大力神Ⅲ来发射。这个计划后因多种原因而停止。在上世纪80年代,法国和日本等国家也开始研究发展这种顶推式航天飞机,法国的航天飞机已经下马,日本还在继续研究。X-37B就是这种顶推式航天飞机。美国的验证飞行器,其型号都都用“X”来命名。

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空天飞机 (aerospace plane)是航空航天飞机的简称。它是在上升段使用吸气式发动机能在常规跑道上水平起落、具有飞机外形的往返于地球表面和地球轨道之间的航天运载器。空天飞机与航天飞机的主要差别,在于它在上升段的主要部分要使用吸气式发动机,从而它可以在普通机场起飞,并能进行机动。空天飞机从起飞到入轨,其飞行M数要从0加速到25左右。在较低飞行M数时,吸气式发动机比火箭发动机的比冲要高得多。由于一种吸气式发动机只能在一段飞行M数范围内有效工作,为了入轨,必须将多种吸气式发动机组合起来,甚至将吸气式发动机和火箭发动机组合起来。目前一般的涡轮喷气(turbojet)发动机可以工作到M数稍大于3。在M数大于3,要使用冲压(ramjet)发动机。冲压发动机是一种利用迎面气流进入发动机后减速,使空气提高静压的一种空气喷气发动机。这种在燃烧室中气流以亚声速的速度燃烧的冲压发动机,也只适用M数在2至5范围的飞行。对于M数大于5的高超声速飞行,气流由高超声速滞止到亚声速,带来的进气损失可引起发动机性能的急剧下降。此时就要使用超声速燃烧冲压发动机(scramjet)。这种发动机利用由飞行器头部产生的斜激波和飞行器前体,适当压缩来流气体,使其速度降低,温度升高,但到达燃烧室后仍为超声速流动。(动力系统需要兼顾大气层内低速,高速和大气层外三种情况)

1986年2月4日,美国总统里根宣布推行“国家空天飞机计划”(NASP,National Aero-SpacePlane)计划,希望发展可完全重复使用、单级入轨、水平起降的空天飞机。由于关键的超燃冲压发动机,尚未得到充分验证,1994年美国宣布NASP计划结束。在这之后,美国开展了高超声速技术的研究。研制了X-43A和X-51A等一系列验证飞行器,但尚未达到实用阶段。

钱学森先生在1962年出版的《星际航行概论》一书中,提出了用一架装有喷气发动机的大飞机,作为第一级运载工具,用一架装有火箭发动机的飞机,作为第二级运载工具的航天运载器概念。而关于喷气发动机他提出要“以涡轮喷气发动机起飞,当高度超过10公里及飞行速度达到两倍声速以上时再把冲压发动机开动,继续爬高和加速,直到极限,然后第二级火箭脱离第一级起飞。”在上世 纪80年代后,许多国家,特别是德国又详细研究了钱学森先生提出的这个概念。

由此可见,X-37B是一种航天飞机,它不是空天飞机。目前世界上还没有一架空天飞机空天飞机的核心技术有超音速燃烧冲压发动机技术、高超音速空气动力学及气动热力学、高温耐热材料与结构、高超音速地面试验及缩比飞行试验技术等。由于技术上的困难,人类研制出空天飞机可能还要20年以上的时间。

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本质上X-37B就是一种航天飞机的变种,而很多时候看到的OTV(轨道转移器)是对其作用的称法.

X-37B与以前的航天飞机的区别:

1.首先由于无人,不需要复杂的生命保障系统和救生系统,可以减轻许多结构重量;

2.其次它的电源从原来的燃料电池改为利用太阳能,从而其在轨运行的时间达到270天;

3.再次,它采用了可贮藏的无毒的航空煤油/过氧化氢推进系统在轨机动能力,在轨机动能力要比SpaceShuttle大得多;

4.采用了比SpaceShuttle更先进的防热系统,包括性能更好的用于机体的防热瓦、防热毡以及用于控制面的碳/碳化硅防热材料;

5.由于X-37B采用由运载火箭顶推的方案,不会产生SpaceShuttle在发射时,当燃料箱外边的泡沫塑料块脱落后,会打坏机体防热瓦的情况---解决了老问题;

6.它采用了现代军用飞机上成熟的电传操纵系统.

总结,X-37B较适宜用于军事目的,其安全性相较于老的space shuttle有了较大提高。

本文内容于 2014/1/19 15:50:38 被witten编辑

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