近期,我国科研团队在《宇航总体技术》期刊中公布了一项创新设想,旨在打造一款能够水平起降的亚轨道重载运输器。这款运输器以火箭发动机为动力,具备在短短一小时内横跨地球一万公里的远程投送能力,且设计有超过100次的航班化重复使用潜力。其独特之处在于,这款空天飞机不仅能够像传统飞机一样水平起飞,更在体积和重量上超越了我国目前最先进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。
这款运输器采用两级设计,包括助推级和载荷级,两者通过背驼式布局紧密相连。在起飞阶段,运输器会像飞机一样在跑道上滑行加速,随后升空。当达到一定高度后,助推级会分离并无动力水平返回,这一设计显著降低了回收成本,避免了传统火箭助推器需要伞降或复杂回收程序的弊端。
在助推级分离后,载荷级发动机点火,继续攀升至亚轨道高度(20至100公里)进行巡航。到达目的地后,发动机关闭,运输器依靠无动力滑翔重返大气层,并最终实现水平着陆。着陆后的运输器仅需简单维护,即可迅速投入下一次任务。
这款运输器不仅区别于传统的运载火箭和航天飞机,更与现有的空天飞机有着诸多相似之处,因此被称为“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。
在优势方面,“空天航班”表现出色。首先,其载荷能力巨大,得益于水平起飞设计,能够充分利用空气升力,有效减轻助推级重量,从而增加有效载荷。相比之下,美国的“哥伦比亚”号航天飞机每次仅能携带29.5吨货物,其巨大的燃料箱占据了大量有效载荷空间。其次,“空天航班”能够利用现有机场起飞,无需专门发射场,且飞行过程中载荷姿态稳定,货物装卸更为便捷。其在亚轨道的超微阻力环境下飞行,速度极快,可达每小时一万公里以上,远超航空运输。最后,得益于水平起飞和重载能力,“空天航班”的成本远低于传统航天飞机和运载火箭。
然而,“空天航班”的实现也面临诸多技术挑战。首先是助推级分离问题,需要在高空实现稳定分离,避免附加扰动。其次是防热隔热技术,载荷级在再入大气层时会面临高温考验,需要采用先进的防热、隔热材料。最后是飞行控制技术,由于“空天航班”需要在空天两种介质中飞行,其气动布局和飞行控制必须同时满足航天和航空要求。
值得注意的是,我国在航空航天领域的技术储备已经相当雄厚。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,这是一款能够垂直起飞、水平着陆的跨介质飞行器,已进入全面工程研制阶段。这表明我国已经掌握了相关核心技术。与昊龙相比,“空天航班”仅增加了水平起飞环节,因此,以我国现有的技术水平,完全有能力研发这款先进的运输工具。