空天飛機和航空飛機、航天飛機有哪些不同
從飛行區(qū)域看
航空和航天是兩個不同的技術(shù)領(lǐng)域蛉增,代表就是飛機和航天飛行器袄碱,它們分別在大氣層內(nèi)、外活動臊瞬,航空運輸系統(tǒng)是重復使用的误扯,航天運載系統(tǒng)一般是不能重復使用的。而空天飛機能夠達到完全重復使用和大幅度降低航天運輸費用的目的银景。
按照定義骇瓦,飛行高度在海拔80—100公里以上的飛行器可被稱為航天器,這個高度也是電離層所覆蓋的區(qū)域诽粪,其空氣密度非常低庶咨,傳統(tǒng)的航空器最大飛行高度被限定在海拔40公里左右,主要依賴于空氣動力學原理來設計君铁,超出這個高度后空氣動力效應基本不起作用检碗,因此海拔40—100公里的高度被認為是連接大氣層和外太空的臨近空間,這也是現(xiàn)階段跨大氣層飛行器進行巡航機動飛行的主要高度球订。在不同的高度之間后裸,不同的飛行器所需要的設計原理完全不同瑰钮,而空天飛機就是要打破這一界限,實現(xiàn)跨界融合微驶,同時具備兩個不同空域的飛行能力浪谴。
從動力系統(tǒng)看
相比于航空動力或者航天動力,空天飛機的動力系統(tǒng)由于要考慮兼顧兩者因苹,就必須更加復雜苟耻,因此目前世界上任何一種單一類型的發(fā)動機都難以勝任。而我國正在研發(fā)的水平起降扶檐、可重復使用天地往返飛行器凶杖,是采用兩級入軌技術(shù)。
實際上款筑,空天飛機大多數(shù)會選擇依靠大型載機發(fā)射起飛智蝠,因為依靠大型載機平臺,可以實現(xiàn)從傳統(tǒng)的機場起飛浩出,而空天飛機自身則使用火箭動力推進铭梯。空天飛機由載機攜帶扶蜻,在一定的高度上釋放發(fā)射巷同,可以大幅簡化對助推級的性能要求。此外搔绿,因為載機本身已經(jīng)給予了空天飛機一定的勢能和動能豁箱,因此空天飛機可以減少推進劑攜帶量,降低自身重量或者攜帶更多有效載荷法顺。而且归闺,此類空天飛機的火箭尾噴管不需顧及海平面至準真空環(huán)境的變化,有利于提高發(fā)動機的比沖瓤鬓,可在其飛行包線內(nèi)的任意一個高度和速度上進行發(fā)射版幕。
組合體起飛時,只需使用載機上低速性能最高的航空渦輪發(fā)動機提供動力四乱。當組合體抵達海拔30公里高度時,空天飛機脫離載機糖埋,由于該空域還在大氣層內(nèi)宣吱,空氣雖然稀薄但仍能為發(fā)動機的工作提供效用,因此瞳别,在這一階段空天飛機可以使用高速沖壓發(fā)動機提供動力征候;當空天飛機飛至大氣層邊緣時,則采用不需要空氣也能工作的火箭發(fā)動機祟敛,飛出大氣層疤坝。
目前兆解,所有跨大氣層飛行器并不能真正實現(xiàn)依靠單個飛行器發(fā)動機就能從地面到太空的飛行。當然跑揉,有人會說航天飛機可以實現(xiàn)锅睛,但是航天飛機仍然是一套火箭發(fā)射系統(tǒng),垂直發(fā)射历谍,且是兩級入軌系統(tǒng)现拒,雖然可以重復使用,但重復次數(shù)也是有限望侈。航天飛機與空天飛機最大的不同就是起飛方式印蔬,空天飛機可以水平起降。
此外猛疗,要在海拔30公里的高度上以至少8馬赫的速度進行高超音速巡航铅州,空天飛機還必須具有適合進行長時間、高空高速飛行的氣動外形定合,尤其還要兼具水平起降和大氣層內(nèi)的飛行能力溶瞬。其隔熱結(jié)構(gòu)和機身材料上也需要特別講究,因為高超音速的飛行過程中氣動加熱是十分明顯的螺矮,頭錐和機翼前緣溫度可達到1400℃以上殿漆,其耐熱材料需要具備較高的熱導率,碳復合材料使用的比例還會更高畅型。
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