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DF17隻是開胃菜!又一枚造型怪異火箭在西北升空,民企再立新功

2019年對於我國民營航天而言是具有里程碑意義的一年,今年7月25日星際榮耀公司雙曲線一號運載火箭順利點火升空,將3顆立方星送入預定軌道,成為我國民營航天首枚入軌火箭,正式開啟商業航天發展新紀元。

5月,藍箭航天公司80噸級天鵲液氧甲烷發動完成20秒點火試車,實現我國民營航天大推力液體發動機的零突破。翎客航天在今年也先後兩次完成RLV-T5可回收火箭試驗,除此之外零壹空間、九州雲箭、國星宇航等民營航天公司也有不俗表現。

隨著眾多民營創企加入,我國商業航天市場儼然已是一片紅海,唯有精準把握市場需求,找准自身發展定位才能脫穎而出

成立至今僅一年零四個月的凌空天行公司就是變道超車的典型,它沒有和其他民營航天公司在入軌運載火箭領域正面交鋒,而是結合自身技術優勢率先從水平可回收亞軌道火箭入手。

本月23日上午8時50分,凌空天行公司天行Ⅰ火箭完成遙二飛行試驗任務。此次任務旨在驗證先進高速發動機、高速層流翼型,為研發下一代高速航空運輸系統的關鍵單機與部件獲取一手數據。有效獲取了高能粒子劑量數據,為未來高速載人飛行任務的安全評估和防護奠定基礎。

天行Ⅰ火箭與傳統運載火箭有著截然不同的外形構造,火箭頭部採用面對稱乘波體氣動布局,火箭中部有對稱布置的高速層流翼面,火箭尾部的三片彈翼看起來更像是一架飛機,其設計目的是實現火箭水平回收。

通過翼面與乘波體氣動布局控制火箭下落速度,天行Ⅰ火箭可以從5馬赫減速至0.3馬赫,基於此速度條件進而實現傘降回收,其最終研發目的是水平自主降落回收,此類航天器也被稱為「帶翼航天器」。

下一代高速航空運輸系統」、「載人」是天行Ⅰ火箭遙二任務的關鍵詞,結合火箭構型可以將其最終發展目標歸納為「高速載人帶翼航空航天運輸系統」,通常我們將此類飛行器定義為「空天飛機」。所謂空天飛機是指水平起降能在大氣層內外空間自主飛行的飛行器,而截至目前人類尚沒有研製出真正意義上的空天飛機。

空天飛機研製難點主要在起飛與上升段,如何實現水平起飛,並加速至入軌速度的動力系統是核心瓶頸,天行Ⅰ火箭遙二任務中驗證的先進高速發動機就是此類動力系統的最新成果。

水平起飛進入軌道空間是一種完全迥異於運載火箭的入軌方式,它需要渦輪發動機、衝壓發動機、火箭發動機接續發力逐級加速至入軌速度,進而進入宇宙空間,這種動力系統也被稱為組合動力

談到組合動力還得從今年4月23日天行Ⅰ火箭遙一任務說起,此次任務也被定名為「嘉庚一號」。凌空天行公司之所以能在極短時間內推出火箭產品主要得益於高校資源,嘉庚一號就是該公司與廈門大學航空航天學院聯合研製,後者研發定位是國家的空天安全戰略需求,因此天行Ⅰ火箭從研發伊始就烙上了濃厚的軍工屬性

嘉庚一號與天行-Ⅰ遙二任務的區別是任務載荷不同,僅從外觀就能看出明顯區別,嘉庚一號火箭頭部是具有國際領先水平的雙乘波體布局,該火箭是廈門大學航空航天學院三步走研製組合動力飛行器的第一步研究成果,其最終目標不必諱言就是研發具備快速進入空間能力的空天飛機。

空天飛機另一大難點就是要突破乘波體氣動布局,這也是一種具有鮮明軍民兩用特徵的尖端技術。它既可以用於研發類似DF-17的高超音速導彈,也可以用於研發基於民用需求的空天飛機,而空天飛機本身也有軍民兩用屬性,它既可以載人也可以載貨,在戰時可快速發射衛星及其他航天器,鞏固空天安全

空天飛機最早可以追溯至我國航天之父錢學森在半個多世紀前提出的火箭客機概念,我們都知道錢老回國後主持了赫赫有名的「八年四彈」工程,使我國導彈射程實現從近程到洲際全覆蓋,除此之外錢老的最大功績就是親自推動臨近空間氣動研究。

臨近空間也被稱為亞軌道空間,指距離地面20至100公里空域,傳統航空器與航天器都難以在該空域飛行,人類對其認知水平也很低,但它又是進入宇宙空間,尤其是空天飛機進入宇宙空間必然要通過的空域,乘波體飛行器就是為了在這一空域進行飛行活動的產物。

隨著高超音速飛行技術的發展,臨近空間戰略價值日益凸顯,高超音速滑翔導彈、帶翼航天器、高空偵察系統、太陽能無人機等諸多具有戰略價值的飛行器都將在這一空域活動。

例如,DF-17乘波體高超音速滑翔導彈的問世就是典型案例,此款武器之所以率先在中國問世,還得感謝錢學森先生自上世紀七八十年代以來親自領導臨近空間氣動研究工作的技術積累。

空天飛機與乘波體導彈也有著高度重合的技術特徵,因為它們都需要在臨近空間進行飛行活動。上世紀90年代已經退休的錢老再次叮囑年輕一代航天人要重視空天飛機的發展,因為此類飛行器不僅有著顯著的軍用屬性,也可以革新民用運輸系統,以橫款太平洋為例,從上海出發空天飛機只需一個小時左右時間就能抵達洛杉磯,國內航線更是能以分鐘計算。

凌空天行也是一家很有家國情懷追求的民營航天公司,其宗旨是服務國家航空航天飛行試驗,天行系列火箭就是實施此類試驗的主要平台,未來他們還將在載人航天領域進行更多探索。

在軍民融合戰略背景下一大批民營航天公司的崛起也必將為國防建設貢獻新質力量,相信在不久的將來,比DF-17更加先進的武器系統也能在民營航天公司手中誕生。

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