研究生聽說教程37B(中國本月4日發射的航天器與美國X-37B究竟有什么不同?)

時間:2023-07-02 08:24:14

本月4日下午,酒泉衛星發射中心利用長征2號F火箭,成功發射了一型可重復使用的試驗航天器。該航天器將在軌運行一段時間后,再返回國內預定著陸場;期間,將開展一系列在軌運行試驗和返回著陸的技術驗證??吹綀蟮赖呐笥?,不免會想起我國的“神龍”空天飛行器和“騰云工程”,以及美國X-37B空天飛機。


這次利用火箭發射的航天器,似乎更像是中國版的X-37B空天飛機,但至今還沒有真正的航天器圖像和說明,各大媒體在報道中都是各種猜測和臆斷。究竟是中國版X-37B,還是“神龍”或“騰云工程”中的空天飛機呢?


美國X-37B空天飛機現在已經屬于美國太空軍,正在太空執行各種偵察和監視任務。X-37B空天飛機基本性能參數:無人駕駛,長度8.9米、翼展4.55米、高度2.9米、空重3.5噸、載重4990千克;一臺AR2-3火箭發動機,推力29.3千牛;砷化鎵太陽能電池 鋰離子電池供電,可以使用電力驅動和支持電子設備運行;載荷艙室:2.1米長、1.2米寬,軌道速度22.9馬赫,近地軌道入軌,能夠變換任意軌道,持續在軌時長理論上無限,上次在軌時長780天,能夠自主返回地面著陸。


很多年前出現的“神龍”航天器,掛載在轟六轟炸機腹部,看起來明顯比X-37B小很多,那時應該是中國第一次試驗航天器,看體型就像是專門為發動機和耐熱材料試驗而研制出來的試驗品,也是為后來的“騰云工程”立項奠定了技術基礎,不過,當時的神龍使用的是火箭發動機。


中國“騰云工程”中的空天飛機是采用超燃沖壓發動機提供動力,利用母機背負,母機在地面起飛后,逐漸加速到超過5馬赫,飛到平流層高空再放飛空天飛機。


上圖為我國試驗的乘波體飛行器采用超燃沖壓發動機達到持續試車600秒,遠遠領先世界。


上圖為超燃沖壓發動機結構原理


超燃沖壓發動機是指燃料在超聲速氣流中進行燃燒的沖壓發動機。使用碳氫燃料時,超燃沖壓發動機的飛行Ma數在8馬赫以下,當采用液氫燃料時,飛行Ma數可達到6~25馬赫。超燃沖壓發動機可以自帶氧化劑,也可以從空氣中獲取氧氣作為氧化劑;從空氣中獲取氧氣的方式只適合在大氣層內飛行的飛行器,空天飛行的飛行器只能自帶氧化劑。


上圖為渦輪噴氣發動機、渦輪沖壓發動機和超燃沖壓發動機結構對比圖


盡管超燃沖壓發動機在高超音速飛行器的使用上有很大優勢,但是,它不能獨立完成起飛,由于超燃沖壓發動機點火需要在超過Ma數5的前提下才能實現;因此,安裝超燃沖壓發動機的飛行器必須依靠助推器達到5馬赫以上飛行速度才能點火起飛。比如,俄羅斯的“鋯石”、美國的X-51A和中國的“星空二號”都是利用火箭助推器助推起飛的。


“騰云工程”的空天飛機是利用母機背負從地面起飛,母機是空天飛機的助推器。而這架母機不需要飛出大氣層,在平流層高空以超過5馬赫速度放飛空天飛機,那么,這架母機采用什么發動機才能達到超過5馬赫的飛行速度,而且還能夠在地面起飛呢?


上圖為美國正在研制的SR-72偵察機


很多軍迷朋友都知道,美國的SR-71“黑鳥”偵察機是當今飛行速度最快的飛機,它采用的是渦輪噴氣發動機,最高航速3~3.5馬赫,也遠遠達不到放飛空天飛機的速度。而美國正在研制的SR-72高超音速偵察機則采用渦輪沖壓發動機提供動力,最高航速可達6~7馬赫,這個速度足以放飛空天飛機。因此,我國“騰云工程”的空天飛機母機應該是采用渦輪沖壓發動機。


那么,這次長征2號F火箭發射送入軌道的是什么航天器?與“騰云工程”是否有關系?首先,并沒有聽說“騰云工程”項目終止,再說,國家不可能重復發展多型空天飛機和重復使用的空天飛行器。利用火箭發射主要是能快速進入實用化,抵消他國太空武器化的影響和他國太空武器訛詐。第二個原因就是運載空天飛機的母機遇到了技術瓶頸,一時半會很難實現“騰云工程”的終極目標。第三個原因就是“騰云工程”分步走,先實現空天飛機太空值班,然后再一邊加緊研制空天飛機母機,等母機研制成功了,整個“騰云工程”就可以最后收官。


按照現在的發射方式、在軌運行方式和返回方式,與美國的X-37B空天飛機大致一樣,只是發動機不同,美國X-37B采用的是火箭發動機,而我國空天飛機采用的是超燃沖壓發動機,在發動機上我國的更加先進。為了滿足未來搭載衛星和空間站貨物,我國空天飛機的載荷一定比美國X-37B還大,而且,我國空天飛機的潛力可以不斷延伸和發展;而美國X-37B的作用基本上已經固化,最多也就是在等升級改進的定向能武器,而這方面美國敢做初一嗎?十五我們就跟著來。


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