新型空天飞机的设计及应用展望

武汉大学《航空航天技术概论》 题目：新型空天飞机的设计及应用展望

姓名：viki维奇

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2014年5月5日

新型空天飞机的设计及应用展望对于未来的空天飞机的设计及应用，笔者还是怀以很大的想象的。在试想未来科技水平非常发达的前提下，笔者根据自己的想象力设想了未来新型空天飞机的展望。首先，笔者设想未来的空天飞机从整体上来说和现如今的飞机无论是在造型上还是在功能和用途上都发生了很大的改变，由于新型材料的研发和新型能源的发现都给未来新型空天飞机的

诞生奠定了很大的基础，同时也随着未来科技的进步人类正在一步一步的打破各种条件的限制，从地球到太空，从太空到更远的外太空，我们完全有理由相信在未来科技高度发达的某一天，一群乘客乘坐这种新型的空天飞机在太空的星球间实现着太空旅游，那时候一定会是一个很不错的体验。

对于我所设想的这款新型空天飞机，我取了一个名字叫“星际穿梭机”，顾名思义它是可以在太空中、星际间来回穿梭的，但同时他也是可以在地球的大气层中飞行的，关于飞机的外形设计，我想机翼和整个机身是一个整体，整体上来说成一个扁平的圆弧形状，这样设计有它的诸多好处：首先，它的外观形态决定了它的隐身性能，没有什么突出的部分，再加上未来发展出来的新型隐形材料能够使它拥有更加出色的隐身性能，不仅仅只是对地面上的侦查目标而言，对于来自高空和来自太空的侦察卫星都有很好的影身性能，我们都知道未来的战场肯定不仅仅是地球的战场，还包括来自太空的威胁，拥有一个高性能的隐身技术能在未来的战场上充分的发挥其作用。此外，这种结构的设计也比较符合空气动力学的原理，能够在高速行驶的条件下尽可能的减少阻力，提高它的最大飞行速度，减少能源的消耗，增大作战半径。还能够在它高速飞行的过程中保持很好的稳定性，能够承受得了很大的冲击力，保障了空天飞机的安全性。根据我前面所描述的外形，有点像我们常常说的蝶形UFO，没错，我所设想的新型空天飞机的外观模型就和UFO类似，不过不同的是他并不是完完全全的像两个叠在一起的圆形草帽一样，而是侧翼比较扁平突出，这样的设计也便于拥有一个良好的视野，当然未来的战争势必也会像无人机的方向发展，但在某些特殊情况下还是需要人为的操作，这款空天飞机的另一个特点就是它既可以人为驾驶又可以在飞行员遇到突发事件的情况下变成无人驾驶，尽量的减少损失和保证任务的顺利完成。

下面我就依次从这款空天飞机的材料，技术，武器和应用等几个方面来进行描述它。

首先，在材料上，未来的技术和条件达到一定的条件下，肯定会发现更加新型的隐形材料，新型的复合材料也会更多地应用在空天飞机上，质量更轻、硬度更高的飞机机身能够使飞机具有更好的机动性和作战的能动性。在其他条件都相同的情况下，质量越轻，惯性就小一些，在相同的推力下所获得的瞬时加速度也会越大，能够有效的迅速切入战场。对于空天飞机机身所填充的新型隐形材料能够有效的各种雷达波，目前我们军事上所用的隐形材料都基本上是一次性的，而且还受到各种飞行条件的限制。但这种新型的隐形材料还有一个更加独特的特点，那就是能够折射掉照在飞机表面的各种光波，使飞机不仅仅能够在雷达上“消失”，还能够让它在显示器上“消失”，消失的原理其实也不难，就是让照射在飞机表层的光通过这种涂层折射到背后去，而不是反射出去，这样做就可以达到透明、隐形的效果，这在近距离作战上都会有很大的帮助，因为在双方雷达都失灵的情况下还是需要靠“眼睛”来辨别身份。此外，由于在大气层中高速飞行的条件所需，在机身的涂料上面还需要加上隔热层等等。说完机身的隐形材料后我们再来说说在材料领域比较热门的话题，那就是超导材料的发展。著名的美国大片《阿凡达》就是以争夺超导矿石这一资源而引起的外星大战，这足以可见超导材料的重要地位，能够让人类不惜发动战争来得到它。超导材料最先在1911年被荷兰科学家发现，他用液氦冷却汞，发现当温度达到4.2K 时，水银的电阻完全消失了，发生了超导现象。目前的超导材料分为高温超导材料和低温超导材料，但无论是什么样的高温都是远远低于我们生活的常温的，更不用说是低温的超导材料了。但由于超导材料在各种领域的应用前景都特别的好，用这种材料所制作的仪器设备都具有优良的性能，这就促使了各国的科学家们都在积极的研发能够在常温下就具有超导性能的超导材料，如果真的被研发出来了一定会对人类社会的进步发展产生巨大的影响，不仅仅是在商业上还是军事上都有很高的作用。随着时间的流逝，虽然到目前为止超导材料的低温临界温度还是远远地低于我们所说的常温，但在短短的几十年里就提高了100多度，这

也是一个很令人兴奋的信息，相信在不久的将来常温下的超导材料会在实验室里面诞生。我们再来看看超导材料在生产生活中的应用前景：超导材料的零电阻特性可以用来输电和制造大型磁体。超高压输电会有很大的损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗，但由于临界温度较高的超导体还未进入实用阶段，从而限制了超导输电的采用。随着技术的发展，新超导材料的不断涌现，超导输电的希望能在不久的将来得以实现。由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得10万高斯以上稳态的强磁场。超导磁体还可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电，是利用高温导电性气体（等离子体）作导体，并高速通过磁场强度为5万～6万高斯的强磁场而发电。磁流体发电机的结构非常简单，用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。总而言之，高温超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即前述的超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。试想一下，我们目前的飞机都是依靠空气的浮力来摆脱地球的引力，也要依靠空气中的氧气来做助燃剂，如果有了在未来的科技中广泛的应用了超导材料再加上其他的科学技术，说不定就能依靠电流在超导材料中所产生的超强磁场和地球磁场，相互作用后能够让飞机不用依靠其他动力自己就能够悬浮起来，而飞机内部的超级计算机则能够根据地球磁场的变化做出相应的变动，使飞机能够一直保持空中悬浮的状态，就像我们现在的磁悬浮列车一样。最后，不得不说的那就是纳米材料的应用了，在未来的新型纳米材料中，最好的应用莫过于纳米材料和上面所提到的隐身材料的结合应用了，由纳米材料制成的隐形材料对雷达波的吸收率能够达到99%以上，是很好的隐形材料。

在技术上，我们想的最多的当然还是发动机、能源，还有空天飞机