空天飞机欲破壳出世

解放军报/2005年/7月/20日/第012版
军事科技周刊
●航天飞机普通化●普通飞机航天化
空天飞机欲破壳出世
杨瑛栗靖
航天飞机，其原意为太空穿梭机。

美国人在完成阿波罗登月计划后，紧接着实施空间站计划，1973年5月发射了“天空实验室”实验性空间站，并为此研制了航天飞机，作为可重复使用的天地往返运输系统，逐步取代了一次性使用的运载火箭。

在当时的技术条件下，要使整个航天飞机系统都能重复使用，有很大困难。

因此，美国将其分为三部分：轨道飞行器可重复使用100次，固体火箭助推器可重复使用20次，外挂燃料箱为一次性使用。

但是，直到198l年4月，航天飞机才试飞成功，而且以后的飞行表明，并没有达到降低运输费用的目的。

主要是解决防热、安全等技术问题，并降低发射、维护费用。

除美国外，世界上计划进行航天飞机研制的还有：苏联(俄罗斯)的“暴风雪”号航天飞机，其轨道飞行器可重复使用，它由一次性使用的“能源”号火箭发射，返回时像飞机一样水平着陆；1988年10月，无人驾驶轨道试飞成功后，计划被取消。

欧洲航天局的“赫尔墨斯”航天飞机计划，也放慢了步伐。

日本计划的“希望”号无人驾驶航天飞机，也只进行了缩比模型试验。

空天飞机是航空航天飞机的简称。

它是一种能完全重复使用的天地往返运输系统，使用空气喷气发动机，像飞机一样从地面水平起飞，在30公里以上达到5~6倍音速时，使用冲压空气喷气发动机；在90公里左右高度时，达到25倍音速；在大气层内做洲际飞行，也可转而使用火箭发动机进入太空轨道；返回时像飞机一样水平着陆。

实现空天飞机的技术难度比航天飞机更大，主要是三种动力装置的组合和切换，高强度、耐高温的材料(高速飞行时，其头锥温度可达2760℃，机翼前缘达1930℃，机身下也可达1260℃)和具有人工智能的控制系统等。

这些都需要进行大量的研究和技术攻关。

航天飞机普通化与普通飞机航天化
技术难度和资金短缺，使各国的空天飞机计划难有进展。

如英国的“霍托”号空天飞机，最终也与德国的“桑格尔”空天飞机一样，先由大型飞机驮至高空，然后从飞机上起飞进入太空。

美国也决定重新确定国家空天飞机(NASP)计划进程，暂不研制X－30验证机，而先研究解决技术问题。

最近一段时间，关于空天飞机试验的消息又不时传来。

分为两种情况，一种是纯粹空天飞机试验，如美国国家航空航天局，计划对新研制的极超音速X-43A无人机进行最后一次试飞，以验证其技术性能和指标。

这一次试飞的目标，是为检测这种飞机能否在10倍音速的条件下飞行。

另一种是以最先进的普通战斗机进行执行某些航天任务的试验，以使这类普通战斗机带有某种空天飞机的特征。

例如，继美国利用L－1011型运载飞机和B－52飞行实验室承载“飞马座”运输航天系统，将重量为347公斤的STEP－1型卫星送上地球轨道。

俄罗斯也计划利用米格－31重型歼击机发射小型卫星，即把米格－31作为向低轨道发射卫星的第一级“可返回式火箭”。

米格－31现在可以将8~10吨的火箭携带到20多公里的高度，保证其发射初速达到3000公里/小时。

上述情况反映出一种趋势，不仅存在着航天飞机向普通飞机转换的工业路线，而且也存在着普通飞机向航天飞机转换的工业路线，使高性能军用飞机向着兼具航天功能的方向发展。

这种趋势预示着未来高性能战斗机将具有航天功能，这将是第六代战斗机所要实现的革命性跨越。

空天飞机发展的基本动因
航天飞机普通化与普通飞机航天化的空天飞机研制，其实是航空航天技术、卫星技术发展和航空航天军事竞争的结果，同时也有航天市场需求的牵引作用。

航空航天技术的发展推动空天技术融合。

过去，当航天工业中使用的钛合金应用到飞机上时，飞机的强度(包括抗磨擦、抗高温、抗过载负荷等)大增，从而使飞机飞行高度、速度、灵活性和飞行距离都大为提高。

当前，随着航天火箭发动机安全可靠性的增强，以及航天生命维持系统、航天新材料等的日益成熟完善，使飞机可以利用航空航天二元动力方式、航天密闭舱和生命维持系统来制造。

美国的极超音速X－43A无人机可以视为一种火箭，而俄罗斯拥有的高度灵活变轨战略导弹，也可以视为一种无人机。

卫星小型化，为高性能飞机作为卫星发射平台、起到第一级“可返回式火箭”的作用奠定了基础。

现在，轻型卫星已越来越成为主流，因为电子技术的快速发展，使计算机体积和重量大为减少。

据统计，21世纪初，100~300公斤级卫星的发射数量减少了35%；相比之下，计划发射的1~100公斤级卫星的数量增加了68%；到2010~2015年，重量为1~100公斤的卫星最终将成为主流。

同时，由于新技术的快速发展，在轨卫星的使用寿命增加，所需发射的运载火箭数量减少，现有的固定式发射系统从商业角度讲是极不合算的。

换言之，以空天飞机为手段的近地太空航空航天系统，其未来商业潜力十分巨大，可能在10~15年后排挤纯航空系统的地位。

更为重要的是，航空航天的军事竞争不断加剧。

今后，不可能在同温层以上、大气层上下边缘留出“一片净土”，于是导致要发展既不像美国航天飞机那种只能执行纯航天任务，又不像米格－29只能执行传统空中作战任务的新型航空器。

因此，空天飞机将破壳而出。

如果作为反战略导弹的一环，空天飞机的长处是既可像其他太空拦截武器一样，在外层太空待命，又具有部署和攻击的更大自主性和灵活性；如果是作为卫星空中发射平台，可以放弃制造和使用原有的发射系统，提高发射地点的灵活性和时间选择的时效性。

由于运载火箭发射往往需要提前很长时间进行计划，准备周期较长，而进行小型卫星的快速发射，并组建必要的轨道集群，可以快速获得信息优势。

如果能作为对空、对地作战平台，空天飞机的作用则更不可小视。

用空天飞机仰射或平射击毁其他航天器，优势显然比从地面或同温层以下空中发射导弹要明显，也比从固定在轨平台发射动能或定向能武器更具技术简便性。

用空天飞机潜入大气层攻击地面目标，显然也要比普通飞机突然和隐蔽。

空天飞机在轨飞行时是不需要消耗燃料的，做变轨飞行和姿态调整时也只需消耗很少的燃料，在用副油箱性质的助推火箭发射升空后，如果生命维持系统跟得上，它可以用做较长时间的空中战斗值班，这也是普通飞机望尘莫及。

当然，在国际军力对比极不平衡的情况下，无论是从效用性、时效性和应用范围来看，还是从制造和使用的成本角度来说，纯粹空天飞机的未来角色，主要还在于战略威慑和执行特殊任务，不可能像普通军用飞机一样批量生产和成建制列装。

而具备空天飞机特征的第六代战斗机，则更具有实际意义。

因此，就目前而言，不少国家都把注意力放在发展高性能飞机执行航天任务上。