中國研製國產空天飛機，單級入軌，採用組合式發動機

軍情 03-19

（文章來源：兵工科技）

圖註：國產空天飛機想像圖

2017年3月，央視新聞又曝「猛料」，中國航天科工三院目前正在進行空天飛機的實驗設計計劃，目前已經取得了相當程度的進展。根據項目要求，這種空天飛機不僅能夠運送打包的衛星和宇航員到太空之中，還能夠自由的穿梭在大氣層和太空之中往返運送物資。那麼，國產空天飛機究竟是種什麼樣的飛行器，它與美國X-37B空天飛機等同類產品相比，有何不同之處呢？

與X-37B不同，是真正意義上的空天飛機

看到央視新聞中播出的國產空天飛機想像圖，很多人第一時間就想到了美國同類產品，大名鼎鼎的X-37B空天飛機。因為僅從外形上來看，國產空天飛機與X-37B確有相似之處，都採用V形尾翼，小展弦比小面積梯形機翼，在外形上都有點接近於太空梭。然而，國產空天飛機與X-37B其實在技術上有很大不同。X-37B實際上相當於一種縮小化的小型太空梭，它採用運載火箭垂直發射進入太空（X-37B設置在運載火箭的上面級，相當於一顆衛星，最後通過星箭分離被發射入軌道），在太空低軌道運行之後，從太空進入大氣層，自主平飛滑跑降落。從空天飛機的嚴格定義來說，空天飛機有兩個標準：第一是能夠自主水平起飛和降落，第二是能在太空和大氣層內自由穿梭，因此以這個標準嚴格衡量，X-37B並不能算是真正意義上的空天飛機，實際上是一種低成本的「小型無人駕駛太空梭」。

而國產空天飛機與X-37B有顯著不同，根據技術要求，國產空天飛機必須能夠在大氣層內水平起飛水平著陸並往返大氣層。國產空天飛機必須具有常規火箭發射五分之一的運載成本，可以從大多數常規機場起飛並著陸。由此可見，國產空天飛機在技術上真正達到了空天飛機的標準，在技術難度上比X-37B更大。但從實用角度來看，國產空天飛機能夠在大多數普通機場起飛，因此發射靈活度遠勝必須採用火箭發射的X-37B。

單級入軌，靈活投送載荷

從結構設計角度來看，國產空天飛機也非常先進，採用的是極為少見的「單級入軌設計」，而美國目前正在研發和試驗的XS-1和X-37B兩型空天飛機，均採用兩級入軌方案。所謂兩級入軌，是指空天飛機設計有助推級和上面級，助推級主要完成發射工作，將空天飛機發射到既定高度之後即像傳統火箭一樣實現級間分離，由第二級（上面級）入軌。兩級入軌的優點是技術較為成熟，同時有利於增加有效載荷。然而單級入軌從技術上講雖然難度更大，但可靠性更高，同時有利於空天飛機整體回收和重複使用，不像兩級入軌中的助推級是一次性的，能夠節約更多發射成本。從目前來看，除了英國早期提出的「雲霄塔」空天飛機為單級入軌設計外，其他三種正在研發試驗中的空天飛機，包括美國的XS-1、X-37B和英國的「佩刀」，均採用兩級入軌、部分可回收方案。從技術上看，中國國產空天飛機的單級入軌方案，無論技術水平還是先進程度，均在美國、英國兩大航空航天強國的空天飛機方案之上。

按照設計單位相關設想，國產空天飛機在使用過程中可以與常規飛機一樣進行多種運輸任務。在載人航天任務中可以一次性運載超過10名宇航員進入太空站輪換，並攜帶相當一部分生活物資。在進行衛星投送任務時可以單級入軌，直接飛入預定軌道，再由機械臂將貨艙內的衛星直接送入軌道。除此之外，空天飛機還可以完成諸如救援、補給等任務，具有高速靈活消費比高的特點。這種運輸方式對於航天事業來說「他能夠帶來航天運輸模式的革命」。

關鍵技術是發動機

國產空天飛機的一大關鍵技術就是動力系統，雖然目前航天科工三院並未公布動力系統技術細節，但從國產空天飛機的起飛和入軌方式來看，它必定是採用組合式發動機方案。其中可能包括火箭基渦輪衝壓組合發動機方案，即在大氣層內採用火箭發動機起飛，而後渦輪衝壓發動機在一定速度條件下啟動實現大氣層內和底層臨近空間（臨近空間底層仍有稀薄空氣）飛行，而後進入大氣層外，繼續採用火箭發動機作為動力。此外，也有可能採用渦輪+火箭組合發動機，即在大氣層內採用渦輪風扇發動機，而在大氣層外採用火箭發動機。

2小時飛遍全球

從技術角度來看，國產太空梭的飛行速度，在大氣層內可以達到8~15馬赫，在大氣層外甚至超過20馬赫，完全可以實現2小時飛遍全球的目標，遂行空天投送等任務，它還具備相當的軍用潛力，未來值得期待。