關於空天飛機的幾點想法

關於空天飛機的幾點想法
            首先我不是學航空航天的，只是個愛好者而已，近來出現的重大專項跨大氣層飛行器演示樣機進行了自由飛測試，我也想說說我的看法。
            火箭先驅其奧兒科夫斯基已經下過結論單級火箭是不能夠把負載加速到第一宇宙速度的。所以，我門的重大專項跨大氣層飛行器演示樣機，是一個兩級入軌的垂直起飛的飛行器。這個專項是和神舟飛船一起論證並列入重大專項作為神舟後續計劃存在的。下面引用一段921飛船論證立項過程一文作為引用「此後，「863—204」專家組於1989年7月完成了《大型運載火箭及天地往返運輸系統可行性及概念研究綜合報告》。報告提出了由初級到高級兩步走的途徑：
　　第—步，充分利用我國返回式衛星回收的技術，以較少的經費和較短的周期(在2000年左右)研製出初期的天地往返運輸系統—多用途飛船，使得我國儘快突破載人航天技術，解決有無問題，滿足初期空間應用的要求。
　　第二步，在2015年左右研製出先進而經濟的天地往返運輸系統—兩級水平起降的空天飛機，以適應未來空間站大系統發展的需要。 !」
    所以得出如下結論：掛在轟6下面的神龍飛行器就是第二步所說的兩級水平起降的空天飛機。
    空天飛機美國，前蘇聯，都曾經搞過。由於問題太多都處於停頓狀態。引證如下「航空部601所提出的H－2空天飛機方案。它可以像飛機一樣水平起飛和降落，使用吸氣式渦噴組合發動機，可完全重複使用。這是一種集航空、航天技術為一體的高技術方案，技術難點較多，特別是吸氣式渦噴組合發動機在國外也是一個久攻不克的難關，英國曾經提出過這種方案，後來放棄了，所以沒有可借鑒的經驗。但是它符合瞄準世界前沿的戰略思想，一旦2015年能獲成功，則我國的航空航天技術可一步到位世界先進水平，或大大縮小與世界先進水平的距離。歐洲發展小型太空梭憑藉的是航空技術優勢，而我國航空技術不具有優勢。歐洲小型太空梭這條路尚未走完，技術風險大、投資風險大、研製周期長的弊病就已暴露出來了。「美國有錢，他們有4架太空梭，每架回來后光檢修就要半年時間，美國的太空梭飛行一次就得4億5億美元；俄羅斯也有3架太空梭，其中一架飛過一次，另一架正準備飛，還有一架是做試驗用的。因為
沒錢，現在也飛不起了。歐空局研製的『赫爾墨斯號』小型太空梭也是方案一變再變，進度一拖再拖，經費一加再加，盟國都不想幹了，最後只好下馬。基於上述原因，我認為，從國情出發，絕不能搞太空梭！」」
   美國的空天飛行器後來有過測試。據說達到了5馬赫的飛行速度。飛行器代號叫X-45（有點記不得了）只測試了一次就沒有下文了。據猜測，可能是發動機問題太多。在沒有新的技術和思路的情況下也搞不下去了。
現在如果一定要搞空天飛機，技術難度最小的方案就是最少要三種發動機，地面起飛階段使用渦噴或渦扇發動機象飛機一樣起飛，當飛行器速度達到3馬赫左右，高度達到3萬米左右的時候，超然衝壓發動機啟動，渦噴或渦扇發動機關機。衝壓發動機把空天飛機加速到10馬赫左右，（印象里10馬赫好象是現在速度記錄的最高點，如果記錯了多多原諒）高度達到60公里左右，衝壓發動機關機，火箭發動機啟動，把空天飛機送入軌道。
     這個方案技術難度最小，不過也最沒價值，空天飛機如果有進氣口，再入返回的時候必須關閉。否則隔熱問題不好解決。並且使用了三種發動機，造價高，死重大，複雜度高。
     要想單級入軌，空天飛機只使用2種發動機（渦噴和衝壓）是不能夠入軌的。沒有任何一種衝壓發動機能把飛行器加速到25馬赫。而衝壓發動機在低速時候是不能工作的。所以單級入軌的航天器一定是升立體設計，沒有進氣口，使用一台火箭發動機的飛行器。 要想入軌，飛行器的速度必須達到第一宇宙速度（大約25馬赫）。只有火箭發動機能使飛行器達到
這個速度。飛行器要重複使用最好在再入段不要有進氣口，否則給進氣口加裝開閉裝置，會增加飛行器重量。飛行器最好只使用一台發動機，避免發動機台數種類過多，各種輔助設備增加死重。所以，要想單級入軌，最好是使用一台火箭發動機的升立體設計的沒有進氣口的飛行器。
    下面想說說這樣的一台火箭發動機必須要具備的特點。首先，這台火箭發動機是一台大範圍推力可調火箭發動機。現在的火箭發動機推力可調節範圍很小。百分之5的調節範圍都不到。比如一台50噸推力液氧煤油發動機，它的推力在點火后，一定會在幾秒內，推力從零增大到50噸。前面那幾秒時間推力從零增加到50噸是不可調節的。推力在額定工作狀態的時候，才可以進行推力調節，但這個調節範圍很小，不到總推力的百分之五。所以，必須研製一種火箭發動機，它有民用航空發動機的特點，通過控制燃料和氧化劑的調節閥門來調節推力大小。
     這樣的發動機工作是這樣的，在空天飛機從機場起飛到60公里有稠密空氣的這段飛行段里，空天飛機象普通民航客機那樣飛行，依靠空氣提供升力，火箭發動機使用小推力，這個推力只要達到民航客機的推重比0。21就行了（好象協和號客機的全機推重比就是0。21）。到了60公里左右的高空，空氣稀薄，不能依靠空氣升力來繼續爬升，空天飛機就全開火箭發動機的推力，這時候就是一個標準的火箭入軌方式了。
     這台火箭發動機還有個特點就是燃燒時間很長，因為從起飛到入軌，都是這台火箭發動機在工作。因此這台火箭發動機的工作時間必須比別的火箭發動機工作時間長3到5倍不會出問題。
     這樣的空天飛機，使用這樣的火箭發動機，只能自己攜帶所有的燃料不能藉助空氣里的氧氣。這個是個缺點，不過也有好處即發動機只有一台，沒有進氣口，依靠空氣的升力進行爬升，可以大大節省燃料。
     我國的新120噸液氧煤油發動機現在已經通過了600秒試車，如果再努力一把，能工作半小時到一小時的火箭發動機也不是問題。我國的為長征5火箭研究的50噸液氫液氧發動機已經能工作接近30分鐘不出
問題了。
     這樣的空天飛機設想是否能實現，請高人指點一二。