近期,我国科研团队在《宇航总体技术》期刊上发表了一项创新构想,提出了一种新型的水平起降亚轨道重载运输器,这一设想标志着我国在空天运输领域取得了重大突破。该运输器以火箭为动力,设计用于实现地球表面10000公里范围内的快速远程投送,且具备超过100次的航班化重复使用能力。
这款运输器的独特之处在于其水平起飞能力,发动机启动后,能像大型飞机一样在跑道上滑行起飞。其体积和重量均超过我国目前最大的重型火箭长征五号,起飞重量高达1240吨,而近地轨道的运载能力则达到了惊人的60吨。
运输器分为两级:助推级和载荷级,两者采用背驼式布局。起飞后,运输器首先进行加速爬升,当达到一定高度时,助推级会与载荷级分离,随后无动力水平返回地面,这一设计极大地降低了回收成本。
分离后,载荷级发动机点火,继续爬升至亚轨道高度(20至100公里)进行巡航飞行。到达目的地后,关闭发动机,通过无动力滑翔重新进入大气层,最终以水平姿态着陆。着陆后,经过简单的维护,运输器即可再次执行任务。
这种运输器既不同于传统的运载火箭,也不同于现有的航天飞机,更接近于一种空天航班。整个飞行过程包括水平起飞、加速爬升、助推器分离、再入大气层和水平降落五个阶段。
“空天航班”相较于其他飞行器,具有显著的优势。首先,其载荷能力巨大,能够充分利用空气升力,减轻助推级重量,从而增加有效载荷。相比之下,美国“哥伦比亚”号航天飞机每次只能携带29.5吨货物,受限于巨大的燃料箱。
其次,“空天航班”可以利用现有机场起飞,无需专门的发射场。水平起飞和平滑的爬升轨迹使得载荷在飞行过程中姿态稳定,货物的固定和装卸更加简便。
“空天航班”的速度极快,由于大部分时间在亚轨道飞行,这里的气阻极小,因此具备了一小时内飞行10000公里的能力,远远超过了航空运输的速度。
最后,从成本角度来看,“空天航班”的水平起飞和重载能力使其成本远低于航天飞机和运载火箭。
然而,要实现这一构想,还需克服一系列技术挑战。包括解决助推级分离带来的附加扰动问题、设计防热隔热结构以应对再入大气层时的高温考验,以及确保飞行控制在空天两种介质内均能满足要求。
我国在航空航天领域的技术储备为“空天航班”的研发提供了有力支持。在第12届珠海航展上,中航工业展示了昊龙低成本货运航天飞机,这是一款垂直起飞、水平着陆的跨介质飞行器,已进入全面工程研制阶段。这表明我国已掌握相关核心技术,为“空天航班”的研发奠定了坚实基础。