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超23馬赫高速再入,昊龍號航天飛機首次官宣,錢老的夢可以實現了

IP屬地 中國·北京 編輯:鄭浩 巔峰高地 時間:2024-10-30 08:04:40

每逢神舟載人飛船任務都會有一波“航天猛料”,今次神舟十九號任務也沒有例外。

在神舟十九號載人飛行任務發布會上,發言人林西強披露了一系列航天任務進展,包括空間站后續空間科學實驗、第四批航天員訓練、載人登月任務、輕舟貨運飛船、昊龍航天飛機等。

其中“昊龍號航天飛機”頗為引人注目,關于這個項目林西強是這樣介紹的:

“去年我們發布了空間站低成本貨物運輸系統總體方案征集公告,并從10家方案中優選出4家進入方案詳細設計階段。經過第二輪擇優,最終中國科學院微小衛星創新研究院的輕舟貨運飛船方案和中國航空工業集團成都飛機設計研究所的昊龍貨運航天飛機方案勝出,獲得工程飛行驗證階段合同。”

航空工業成都所不僅能在航空領域推出跨代戰機“殲-20”,更突破了100公里卡門線的限制,跨界航天,實現了航空航天兩大領域的有機融合。

事實上,這并不是我們第一次嘗試航空航天的跨界融合,而這一輪“擇優遴選”不禁讓筆者聯想到三十多年前的那一場“擇優遴選”。

發端于上世紀九十年代初期的載人航天工程,在立項之前也進行過一場參與范圍甚廣的關于“載人天地往返載具”的擇優遴選,當時國內不論是航天界還是航空界單位都參與其中,最終評選出了五個方案,分別是,不帶主動力的小型航天飛機、帶主動力的小型航天飛機、垂直起飛水平著陸的兩級火箭飛機、水平起降兩級入軌空天飛機、多用途載人飛船。

后來這五個方案被譽為“五朵金花”,而這五個方案中有四個都是帶翼飛行器方案,只有一個載人飛船方案。

上世紀八十年代末,在北國冰城哈爾濱17位著名專家匯聚一堂對由“863-2”專家組遴選的幾個方案進行打分評議,最終結果是小型航天飛機的分數最高,得分84分,多用途飛船方案得分83.69分,可以看到從純技術角度看,航天飛機的技術優勢是顯而易見的。

多用途飛船方案團隊認為,飛船既可以搭乘航天員,也可以向空間站運輸物資,還可作為空間站軌道救生艇,且所需經費最低,符合我國國情,再就是成熟度更高,安全可控優勢明顯。

航天飛機團隊認為,無論是從技術發展的角度還是從航天飛機可重復使用的性能方面看,都是優勢突出,多次重復使用也是經濟劃算的,而飛船技術花費精力搞出來了,也遲早要被淘汰。

可以說,雙方的觀點都沒有什么大的錯誤,在兩方相持不下的情況下,專家組將這一爭論告知了錢學森,錢老是一位戰略科學家,他思考問題從來不是單純從技術角度考慮,而是要實事求是地結合國情國力去考慮,最終他將關鍵的一票投給了多用途飛船方案,這才有了如今連戰連捷的神舟載人飛船。

基于前文梳理可知,選擇多用途飛船方案,并不意味著航天飛機方案的落后,恰恰相反,錢老在投給飛船一票后的次年,就致信航天專家黃志澄,在信中他是這樣寫道的:

航天事業的又一重大發展是空天飛機,尤其是把它作為用半小時即可橫跨2萬公里的民航工具,所以空天飛機應是21世紀的重大成就……21世紀的中國人一定要在空天飛機上顯一顯身手,一件國家大事!

不論是航天飛機,還是空天飛機,都屬于帶翼航空航天飛行器,航天飛機是這一領域的開山之作,空天飛機則是航天飛機的進一步發展成果,這是一種可以實現水平起降,自由進出太空的飛行器,截至目前人類還沒有造出真正意義的空天飛機,但人類已經非常接近這一工程目標。

此番推出昊龍號貨運航天飛機的航空工業集團成都所,當年在載人天地往返載具評比中也拿出了小型航天飛機方案,那是一款類似法國當時研究的赫爾墨斯小型航天飛機的天地往返載具。

在我國近幾十年的航天史中,大放異彩的是神舟載人飛船,但事實上,帶翼航空航天飛行器也早已開花結果。

比如,在遠程偵察領域服務多年的無偵-8高空高速火箭飛機,這就是一款融合了航空航天技術的特種飛行器,它所用到的熱控設計、自主滑翔返回、自主高速著陸等一系列技術都是航天飛機應用的同類型技術。

還有長期保持著神秘色彩的“可重復使用試驗航天器”,截至目前已經完成了3次軌道飛行,最長在軌紀錄已達276天,且取得了三戰三捷的驕人戰績,每一次都實現了精準滑跑著陸于機場跑道。

另外,當年推出“五朵金花”方案二“兩級火箭飛機”的某航天單位,如今也實現了亞軌道重復使用運載器飛行演示項目的多次飛行任務成功。

前面說,截至目前人類還沒有造出空天飛機,但人類已經非常接近這一工程目標,事實上最先擁有空天飛機的國家也必將是我國,因為我們已經成功研制空天飛機所必備的“組合動力發動機”,這是一種可以在多個高度空域實現動力飛行,并使飛行器最終達到高超音速的跨代發動機

縱觀人類航天史的實踐,從載人飛船、到航天飛機,再到如今太平洋兩岸帶翼航天器事業發展的如火如荼,可以看到,不論是選擇何種技術路徑,帶翼飛行器都是必由之路。比如馬斯克的星艦要實現高速再入大氣層以及精確著陸,同樣離不開帶翼設計。

星艦高速再入,翼面與大氣劇烈摩擦。

因為帶翼飛行器可以實現再入速度的大幅消減與升力可控,從而使飛行器的受熱量與過載控制在可承受的范圍內。

如今我國帶翼飛行器的發展已經呈現出百花齊放的發展態勢,不僅是國家隊,其它科研單位、民營航天公司也紛紛推出了帶翼航空航天器項目。以我們的工程化應用能力,與市場需求,完全有條件且有能力實現后來居上,昊龍號這款再入速度超23馬赫的貨運航天飛機將會為這一論斷畫上濃墨重彩的一筆。

為什么我國帶翼飛行器發展速度可以這么快?首先要歸功于戰略決策的正確,幾十年來在高超音速飛行領域投入了大量的人力物力,如今我國是唯一擁有打通空天往返飛行走廊“高超音速風洞”裝備體系(JF-12復現高超聲速飛行條件激波風洞+JF-22超高速風洞)的國家。

風洞并不是研究飛行器的必須裝備,沒有風洞也可以研制,但要耗費大量的時間與人力物力進行實際飛行試驗,以驗證設計的正確性,比如美國X-51乘波者驗證飛行器當年數次試飛,結果是敗多勝少,其中一個很大的原因就是風洞試驗條件有限,無法復現其在高超音速飛行條件下的實際工況。

風洞是研制飛行器的“加速器”,很多數據不需要實際飛行,在風洞中吹吹風就能高效率獲得一系列高價值數據,然后結合實際飛行試驗,就能在更短的時間周期內完成項目研制任務。

比如我們東風快遞家族中的雙錐體戰斗部、乘波體戰斗部,為什么每隔短短幾年就能推出新裝備,從而讓強敵感受到了前所未有的技術壓力,其中一個很重要的原因就是我們比他們更早認識到了這一裝備領域的戰略優勢,并率先將這種認識付諸實踐。

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