AT-1B升力式亚轨道重复使用运输器
据央视报道,8月26日由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院自主研制的升力式亚轨道运载器重复使用飞行试验获得圆满成功。飞行试验采用的运载器经健康检测维护后,在酒泉卫星发射中心再次点火垂直起飞,按照设定程序完成亚轨道飞行,平稳水平着陆于阿拉善右旗机场,成功实现我国亚轨道运载器的首次重复使用飞行。本次飞行试验的圆满成功,有力推动了我国航天运输技术由一次性使用向重复使用的跨越式发展。
AT-1B升力式亚轨道重复使用运输器
从新闻报道上来看,这个亚轨道飞行器到底是什么,报道并没有说清楚。我们只是笼统地知道这个飞行器是亚轨道飞行的,也就是说该飞行器没有真正进入宇宙轨道,无法维持在轨道上飞行,最终肯定是要落下来的。而且这个飞行器是可重复使用的,报道中也提到这个飞行器是曾经首飞过的,这次是回收测试维护后首次重复使用飞行。
AT-1B升力式亚轨道重复使用运输器首飞
从以上信息我们可以判断出,这个可重复使用运输器应该就是AT-1B升力式亚轨道重复使用运输器。这次飞行是它第二次飞行,也就是首次实现重复使用飞行。AT-1B的首次飞行是在去年7月16。听到消息很多人马上就联想到了亚轨道轰炸机。虽然AT-1B也有一个类似飞机的气动外形,而且如果携带武器确实有可能实现远程投掷,但是我们可以肯定地说这个AT-1B并不是亚轨道轰炸机。因为有媒体报道这个AT-1B是使用长征2F从酒泉卫星发射中心发射升空的,也就是说AT-1B是用运载火箭作为第一级的。然后运载火箭和AT-1B在高空分离,AT-1B凭借自带火箭发动机飞到一定高度,实现亚轨道飞行,然后水平滑翔返回机场。
这种使用液体运载火箭发射升空的方式其实并不适合作为亚轨道轰炸机来使用。因为民用运载火箭的发射准备工作时非常繁琐的,需要固定的发射塔架,需要提前起竖安装运载火箭,并将AT-1B吊装在火箭上,然后还要测试并加注液体燃料才能起飞。这种工作方式非常繁琐,准备时间长,而且需要很多固定设施,完全不适合军用。真正能满足军用要求的亚轨道轰战机应该是水平起飞水平降落的,采用吸气式高超音速动力,能飞到大气层边沿到宇宙轨道之间的临近空间的飞行器。
而且AT-1B也没有必要飞得太高。因为飞得太高容易被探测到,理想的飞行高度其实是在卡门线以下,30-60公里左右,也就是临近空间比较合适。飞得再高已经脱离稠密大气层,火箭发动机工作时容易被导弹预警卫星发现。飞低一点容易借助大气遮挡火箭发动机尾焰发出的红外线。其实最好不要使用火箭发动机,因为火箭发动机自带燃料和氧化剂,比冲性能是非常差的。因为不用入轨也就不一定非要达到24马赫,速度低一点也可以,有个6-16马赫的速度就够用了。最好是使用吸气式高超音速动力,如超燃冲压发动机或旋转爆震发动机等动力。因为这类动力可以使用空气中的氧气,不必携带氧化剂,整体的工作效率更高,可以携带更多的载荷。这样就可以水平起飞水平着陆,无需复杂的辅助设施,像轰炸机一样操作使用。
AT-1B其实是一种亚轨道飞行的太空旅游体验航天飞机
AT-1B在技术上的意义其实主要是验证可重复使用航天器相关技术,如高超音速气动外设计、高超音速飞行器结构设计、材料以及飞行控制技术等。而且AT-1B最终的用途是作为一种亚轨道太空旅游的商业航天工具来使用的,可以运载十名乘客进行太空旅游体验飞行。网上也有人说这次飞行的是8月5号发射的那个飞行器,回收以后又重新发射的。其实这完全是两个不同的飞行器。
8月5号发射的是也是一个可重复使用飞行器,而且也是用长征2F运载火箭发射升空的。但这是一个可以入轨的飞行器,和亚轨道飞行器不同。而且现在还在天上,已经飞了二十一天还没回来呢。8月5号发射的飞行器其实和美弟的X37B空天飞机一样,是一个小型空天飞机,如果有需要也可以像X37B一样一两年不用下来。这种空天飞机因为必须入轨所以飞行速度更快,必须达到第一宇宙速度,发动机也只能用火箭发动机。而且其返回时是需要再入大气层的,比亚轨道飞行器技术难度更高。
摆在地面上的那个整流罩就是8月5号发射的那个空天飞机的
上图就是8月5号发射的那个空天飞机的整流罩,为了容纳机翼和垂尾,在整流罩还留出了两个鼓包。如果要拿这个空天飞机来军用其实就是个轨道轰炸机。跟今天发射的亚轨道可重复运载器一样,如果要军用,最好也不要用运载火箭做第一级,应该用一个高超音速飞机来做第一级。如果这样设计的话其实就变成了腾云工程。那个空天飞机就相当于腾云工程中两级入轨空天飞机的第二级。8月5号发射上去只不过是先期完成试验,等第一级研制成功就可以合体了。现在先试验也能先用,只不过要先拿运载火箭当第一级来用。
腾云工程两级入轨空天飞机
因为轨道轰炸机是沿着固定轨道飞行的,如果不借助火箭发动机是无法改变飞行轨道的。但是沿着固定轨道飞行是很容易被提前计算出飞行轨迹,这样作为轨道轰炸机很容易被拦截击毁。要想提高生存概率就需要频繁大幅度调整轨道。但这样就会快速耗尽燃料而不得不早早返回。8月5号发射的那个空天飞机其实有更大的发展潜力。可以从轨道轰炸机发展为轨道战斗机。
DF17高超音速导弹的弹头采用乘波体气动外形设计
这个空天飞机的气动外形有可能采用的是类似DF17弹头的乘波体气动外形。乘波体气动外形在高超音速下有最好的升阻比特性,空天飞机就可以在大气顶层做跳跃式飞行。借助大气升力大幅度改变飞行轨道,并且可以大幅度节省燃料。有研究表明燃料消耗可以降低到原来的百分之几的水平。这样可以大大增加留轨时间,并能最大程度提高轨道轰炸的突防成功率。这样的空天飞机已经不是轨道轰炸机而可以叫做空天战斗机了。除了进行轨道轰炸也可以用于反卫星作战。当然8月5号发射的那个空天飞机,官方的说法是可重复使用航天飞行器,没说是军用航天器。不过其在技术上确实具备发展为空天战斗机的技术潜力。