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龙记实业有限公司 > 生活休闲 > 科武新知 > 空天飞机呼之欲出


作者 : ㄇㄇ

性别 : 男

文章主题 : 空天飞机呼之欲出

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空天飞机呼之欲出
  2月1日在得克萨斯州上空解体坠毁的「哥伦比亚」号是美国服役时间最长的 一架「元老级」航天飞机,建成于1981年,而航天局下属其余3架航天飞机中最新 的也已服役10多年。尽管发生了「挑战者」号爆炸和「哥伦比亚」号解体这样严 重的事故,但美国航天飞机从总体看还是非常可靠的。然而,它们使用的毕竟都 是数十年前的技术,而且自从1987年最后一架航天飞机「奋进」号建成以来,所 有制造设备都已闲置多年,很难迅速开工建造新的航天飞机。因此一些航天专家 建议,与其继续投资在技术上已显陈旧的航天飞机,不如集中力量发展下一代航 天运载工具———「空天飞机」。

  性能卓越 无与伦比

  空天飞机是航空航天飞机的简称。顾名思义,它集飞机、运载器、航天器等 多重功能于一身,既能在大气层内作高超音速飞行,又能进入轨道运行,将是21 世纪控制空间、争夺制天权的关键武器装备之一。与航天飞机相比,空天飞机多 了一个在大气层中航空的功能,而且它起飞时也不使用火箭助推器。

  空天飞机的奥妙之处在于它的动力装置。这种动力装置既不同于飞机发动机 ,也不同于火箭发动机,这是一种混合配置的动力装置。空天飞机中安装有涡轮 喷气发动机、冲压发动机和火箭发动机。涡轮喷气发动机可以使空天飞机水平起 飞,当速度超过2400公里/小时时,就使用冲压发动机,使空天飞机在离地面6万 米的大气层内以3万公里/小时的速度飞行;如果再用火箭发动机加速,空天飞机 就会冲出大气层,像航天飞机一样,直接进入轨道。返回大气层后,它又能像普 通飞机一样在机场着陆,成为自由往返天地间的输送工具。

  空天飞机可以在一般的大型飞机场上起落。起飞时空气喷气发动机先工作, 这样可以充分利用大气中的氧,节省大量的氧化剂。飞到高空后,空气喷气发动 机熄火,火箭喷气发动机开始工作,燃烧自身携带的燃烧剂和氧化剂。降落时, 两个发动机的工作顺序同起飞时相反。

  空天飞机飞行速度快。在大气层内的飞行马赫数可为12~25,是现代高技术作 战飞机飞行速度的6~12倍。它可以在个把钟头内,把货物从欧洲运到澳洲。早上 你还在华盛顿,坐上空天飞机两小时后,你就可以和朋友在东京共进午餐。

  空天飞机在跑道起落,出入太空自由,可以像普通飞机一样在地面机场水平 起飞升空,返回大气层后像普通飞机一样自由选择机场水平降落,可以像普通飞 机一样在大气层内飞行,也可进入外层空间自由飞行或按一定的轨道运行。

  空天飞机的发射费用低。航天飞机的运输费用十分昂贵,运送一公斤有效载 荷到轨道的费用高达一万美元。而空天飞机的发射费用仅是航天飞机或一次性使 用火箭的几十分之一。其维护简便,一个星期后就可再次起飞。

  秘密研制 由来已久

  科学技术的发展给人类带来了极大的方便。人类如想「上天」,可乘普通飞 机;如想去「天外」———太空,则可乘航天飞机。两种飞机各有不同的外形结 构、动力特征和不同的运行空间等。普通飞机起降方便,但其速度却受到一定限 制。航天飞机由于在大气层以外飞行,空气阻力小,可以长时间高速飞行,但其 起降却特别困难。能否取两种飞机之长,研制出一种新型飞机呢?

  聪明的科学家早就想到了这一问题。美国空军从20世纪80年代初就开始研制 跨大气层飞行器,著力研究发展高超音速技术。所谓高超音速技术,是指研究飞 行马赫数大于5(即以吸气式发动机为动力、在大气层和跨大气层中实现高超音速 远程飞行)的飞行器新技术。比如,目前美国等发达国家正凭借其雄厚资金和技 术实力,在航天、航空、导弹等方面实施多项高超音速研制计划,以期获得最大 的军事效益。

  现役航天飞机都是由大型运载火箭发送的,运输成本很高,而且到2015年现 役航天飞机将超期服役。为了争夺宇宙空间资源,开发新一代的空间往返系统迫 在眉睫。因此,一些国家期望能开发一种可完全重复使用的、单级的、水平起落 的、在大气层内以超燃发动机为推进系统的新一代航天飞行器。1985~1994年美国 实施了庞大的「国家航天飞机计划」。虽然由于巨额经费和技术上的复杂性以及 政治上的干预等使此计划的实施一波三折,但却大大推动了高超音速技术的发展 ,逐步掌握了马赫数小于8的超燃发动机设计技术,并建立了大量的数据库。199 4~1996年,由美国空军大学、空军科学技术顾问委员会完成的一系列关于未来军 事装备的研究报告均建议把「空天飞机」作为今后20~30年最重要的武器装备之一 。1996年开始实施的计划中,空天飞机成为先进航天器的发展方向。洛克希德- 马丁公司1996年开始实施空天飞机研制计划。他们把当时研制的样机叫作 X-33 。现在,收购了洛克希德-马丁公司下属航天部门一半股权的波音公司计划在20 04年对改进后的样机 X-37进行试飞。

  巨大的战略利益使世界越来越多的国家把眼光投向了太空,在研制空天飞机 方面显得尤为突出。这种能完成航天飞机所担负的各项军事使命还特别适于作为 一种强大的战略武器装备使用的航天器近年来发展得尤为迅速。继美国实施空天 飞机计划后,德国提出了「桑格尔」空天飞机方案,英国提出了「霍拖尔」方案 ,法国、日本、印度等国家也提出了各自的空天飞机计划。据外刊报道,2000年 ,俄罗斯研制成功的高超音速新型飞行器———「针」空天飞机已公开亮相。「 针」长8米,马赫数为6~14,飞行高度在2.6万~5万米,自动飞行时间为7~12分钟 ,发动机采用冲压式空气喷气发动机,重量达14.7吨,工作50秒后达到最大速度 。「针」的发动机和机身为一整体结构,其主要任务是进行太空战,并加强轨道 部署、侦察和从太空对地面目标实施打击等。据透露,按现有财政状况,「针」 还需经过4~5年后方可升空试验。

  军事应用 前景广阔

  设计中的空天飞机能以普通飞机的方式起飞,能在30~100公里的大气层中作 高超音速飞行,能够直接加速进入轨道、滑翔降落。空天飞机在军事领域可作为 反卫星武器平台、监视和侦察平台、天基系统的支持平台,用以快速部署小卫星 星座或回收卫星。一些专家认为,空天飞机将是21世纪的空中「全能超级明星」 。它将使人们对太空和航空的观念发生革命性的而不是进化性的改变。

  融空战和太空战于一体。以往空中与太空始终是两个割裂的战场空间。由于 空天飞机具有航空与航天的双重功能和在两个空间层次作战的能力,因而将成为 沟通空中与太空战场、将空中斗争与太空斗争融为一体的新型高技术装备。当它 加装各种先进太空武器以及大气层内远距离攻击武器后,可根据作战需要灵活地 寻找并击毁外层空间的军用卫星、空间站等太空目标及大气层内的各种航空器。 由此将使未来空中军事斗争出现以空天飞机为骨干,在外内两层空间围绕保障己 方空间兵器、设施,击毁对方空间兵器和设施而展开的激烈斗争。

  空战的突然性将加大。一方面,空战将由亚音速空战向高超音速空战的方向 发展,夺取制空权斗争范围将大大扩展;另一方面,由于空天飞机速度极快、飞 行高度极高,飞向目标所需的时间将大大缩短。因而,未来作战中的空袭将变得 更加突然,空中远程奔袭运用的机会将大大增加。

  情报信息的时效性将进一步提高。空天飞机的出现无疑增添了一种新的获取 情报信息手段。它既可以像军用卫星一样在太空轨道运行的过程中获取敌方情报 信息资料,也可脱离轨道反复在目标区的外层空间飞行,随时掌握作战地区敌情 变化。


发表时间 :2004/7/17  


 

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