世界主要空天飛行器研制情況及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

唐紹鋒 張靜 （中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院）

世界主要空天飛行器研制情況及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

Development Status and Trend of the World 's Major Aerospace Vehicles

唐紹鋒 張靜 （中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院）

空天飛行器（Aerospace Vehicle）是航空航天飛行器的簡(jiǎn)稱。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）航空航天技術(shù)術(shù)語(yǔ)詞典和麥格勞-希爾科學(xué)與技術(shù)術(shù)語(yǔ)詞典對(duì)空天飛行器的解釋為“在可感大氣層內(nèi)外都可以飛行的一類飛行器”，即既能航空又能航天的飛行器。一般來(lái)說(shuō)，將海拔100km高度的卡門(mén)線作為航空與航天的界線。所以空天飛行器是指既可以在海拔100km以下又可以在海拔100km以上飛行的飛行器。

本文從商業(yè)和軍事兩方面闡述了空天飛行器的研究意義，介紹了空天飛行器研發(fā)所必須要突破的關(guān)鍵技術(shù)和世界代表性空天飛行器項(xiàng)目的研制情況，并對(duì)空天飛行器的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)做出了預(yù)測(cè)。

1 研究意義

商業(yè)意義

發(fā)展空天飛行器可以大大降低空天之間的運(yùn)輸費(fèi)用。據(jù)估計(jì)，空天飛行器的運(yùn)輸費(fèi)用至少可以降到航天飛機(jī)的1/5，甚至可降到1%，其實(shí)現(xiàn)途徑歸納起來(lái)主要有三點(diǎn)：一是充分利用大氣層中的氧，以減少飛行器攜帶的氧化劑，從而減輕起飛質(zhì)量；二是整個(gè)飛行器全部重復(fù)使用，除消耗推進(jìn)劑外不拋棄任何部件；三是水平起飛，水平降落，簡(jiǎn)化起飛（發(fā)射）和降落（返回）所需的場(chǎng)地設(shè)施和操作程序，不受發(fā)射窗口限制，減少維修費(fèi)用和管理調(diào)度成本。

空天飛行器不僅可以向空間站等空間系統(tǒng)補(bǔ)充人員、物資、燃料，提供在軌服務(wù)，把空間站內(nèi)制成的產(chǎn)品運(yùn)回地球，還可以搭載乘客進(jìn)行太空旅行，使人們觀賞到旖旎的太空風(fēng)光，為人們提供在地球上無(wú)法獲得的體驗(yàn)?；诳仗祜w行器的高速能力，乘坐它可以大大減少旅行時(shí)間，方便快捷地到世界的任何地方看望朋友或進(jìn)行商業(yè)旅行。此外，空天飛行器還可以對(duì)自然災(zāi)害進(jìn)行快速響應(yīng)。

軍事意義

在軍事上，空天飛行器可以在大氣層內(nèi)外自由飛行，如果將它發(fā)展成一種全新的航空航天轟炸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)和運(yùn)輸機(jī)，其作戰(zhàn)區(qū)域?qū)⑹钦麄€(gè)地球乃至近地空間。它能在1～2h內(nèi)突破任何地面防御系統(tǒng)，從空間對(duì)陸、海、空目標(biāo)實(shí)施精確打擊，即具備了全球快速打擊能力。而且，空天飛行器可以長(zhǎng)期在太空部署，可以對(duì)敵方的衛(wèi)星、宇宙飛船，甚至太空站實(shí)施打擊。只要裝備簡(jiǎn)單的機(jī)械手，空天飛行器就能將敵方衛(wèi)星俘獲；裝備導(dǎo)彈后，空天飛行器就能成為標(biāo)準(zhǔn)的太空戰(zhàn)機(jī)?？仗祜w行器是比航天飛機(jī)更為靈活、速度更快、戰(zhàn)斗力更強(qiáng)并且功能更多的一種新概念太空武器。

2 關(guān)鍵技術(shù)

空天飛行器是航空航天相結(jié)合的飛行器，需要研制國(guó)在航空和航天領(lǐng)域同時(shí)具備很高的技術(shù)水平。經(jīng)過(guò)多年的研究探索，科學(xué)家和工程師們發(fā)現(xiàn)，研制空天飛行器是一件“知易而行難”的事情，所需關(guān)鍵技術(shù)的難度并不像過(guò)去所估計(jì)的那么樂(lè)觀，不是短期內(nèi)就能取得突破的?？仗祜w行器研制主要有以下關(guān)鍵技術(shù)。

1）氣動(dòng)設(shè)計(jì)分析技術(shù)?？仗祜w行器的最大問(wèn)題之一就是其空氣動(dòng)力學(xué)性能?？仗祜w行器的飛行范圍是從大氣層內(nèi)到大氣層外，速度從0到馬赫數(shù)25。由于如此大的空間、速度跨度和工作環(huán)境變化，飛行器設(shè)計(jì)必須要滿足幾個(gè)相互矛盾的要求。解決空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本手段是風(fēng)洞，然而世界上暫時(shí)還不具備馬赫數(shù)可以跨越這樣大范圍的試驗(yàn)風(fēng)洞。即使有了風(fēng)洞，為了得到數(shù)據(jù)還需要做上百萬(wàn)小時(shí)的試驗(yàn)，這意味著即使晝夜不停地試驗(yàn)，也需要花費(fèi)超過(guò)100年的時(shí)間。所以利用數(shù)值計(jì)算技術(shù)進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)分析是解決空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的必要手段，而對(duì)納維-斯托克斯（N-S）方程的求解，目前還存在許多理論上和計(jì)算速度上的問(wèn)題。

2）推進(jìn)系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)?？仗祜w行器所面對(duì)的大空間、速度跨度和工作環(huán)境變化是現(xiàn)有的所有單一類型發(fā)動(dòng)機(jī)都不可能勝任的，所以全新的推進(jìn)系統(tǒng)也是空天飛行器研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。推進(jìn)系統(tǒng)最重要的特性是比沖量。眾所周知，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)比沖量大，可以在大氣層中吸入空氣，無(wú)需攜帶氧化劑，但無(wú)法在大氣層外工作，而且有馬赫數(shù)約為5.5的速度上限；而火箭發(fā)動(dòng)機(jī)自帶氧化劑，可以在大氣層內(nèi)外全程工作，使用速度范圍較廣，但攜帶的氧化劑質(zhì)量較大，比沖量小。設(shè)想的空天飛行器的推進(jìn)系統(tǒng)一般采用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)與火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，或渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的組合動(dòng)力方式。然而超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的研制目前還存在很多的技術(shù)難題，而且多種發(fā)動(dòng)機(jī)的組合方式會(huì)使推進(jìn)系統(tǒng)變得過(guò)于復(fù)雜而可靠性降低。

3）材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)?？仗祜w行器需要多次出入大氣層，每次都會(huì)由于與空氣的劇烈摩擦而產(chǎn)生大量氣動(dòng)加熱，特別是以高超聲速再入大氣層時(shí)，氣動(dòng)加熱會(huì)使其表面達(dá)到極高的溫度。在飛行時(shí)，飛行器頭部和機(jī)翼前緣的表面溫度可達(dá)2760℃。在這種情況下，航天飛機(jī)上的防熱瓦塊式熱防護(hù)系統(tǒng)就不再適用了，必須在開(kāi)發(fā)新材料的基礎(chǔ)上開(kāi)展原創(chuàng)性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以給飛行器配備一個(gè)質(zhì)量輕、性能好、能夠重復(fù)使用的熱防護(hù)系統(tǒng)。除此之外，空天飛行器在起飛上升階段要經(jīng)受發(fā)動(dòng)機(jī)的沖擊力、振動(dòng)、空氣動(dòng)力等作用，在返回再入階段要經(jīng)受顫振、抖振、起落架擺振等作用。在多種工況復(fù)合作用下，熱防護(hù)系統(tǒng)既要保持良好的氣動(dòng)外形，又要能夠長(zhǎng)期重復(fù)使用，維護(hù)方便，所以其設(shè)計(jì)具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度。

4）一體化設(shè)計(jì)技術(shù)?？仗祜w行器除起飛加速階段外，其他階段的飛行速度都很高，當(dāng)其以馬赫數(shù)超過(guò)6的速度在大氣層內(nèi)飛行時(shí)，空氣阻力將急劇上升，所以其外形必須高度流線化。亞聲速飛機(jī)常采用的翼吊式發(fā)動(dòng)機(jī)已不適用，需要將發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)身合并，以構(gòu)成高度流線化的整體外形，即讓前機(jī)身容納發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣的進(jìn)氣道，讓后機(jī)身容納發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的噴管，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)身一體化。在一體化設(shè)計(jì)中，最復(fù)雜的是要使進(jìn)氣道與排氣噴管的幾何形狀能夠隨著飛行速度的變化而變化，以便調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，使發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)能產(chǎn)生額定推力，而在高速時(shí)又可降低耗油量，還要保證進(jìn)氣道有足夠的剛度和耐高溫性能，以使它在再入大氣層的過(guò)程中能夠經(jīng)受住高速氣流和氣動(dòng)加熱的作用。

3 代表性項(xiàng)目研制情況

目前，美國(guó)、俄羅斯、歐盟、英國(guó)及日本都在空天飛行器的研發(fā)方面有較大的投入。然而，從能夠看到的資料分析，目前世界上所有在研的空天飛行器都還未取得實(shí)質(zhì)性成功，還處在研究及發(fā)展階段。

美國(guó)

美國(guó)開(kāi)展的空天飛行器研發(fā)項(xiàng)目占全球總數(shù)的50%以上。1982-1985年，美國(guó)在國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的主持下開(kāi)展了“國(guó)家航空航天飛機(jī)”（NASP）方案的可行性研究工作，旨在研發(fā)一種可以水平起飛和著陸的單級(jí)入軌飛行器，X-30是NASP的一個(gè)先進(jìn)技術(shù)演示試驗(yàn)飛行器。X-30對(duì)機(jī)身和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)，鏟形前機(jī)身產(chǎn)生沖擊波，以在空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)之前對(duì)其進(jìn)行壓縮；后機(jī)身設(shè)計(jì)成集成噴嘴的形式以擴(kuò)大排氣；前后機(jī)身中間配置1臺(tái)超燃發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)，飛行器長(zhǎng)度為48.8m，翼展為22.6m，總質(zhì)量為136078kg，動(dòng)力裝置為1臺(tái)超燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并且能攜帶1～2名航天員。盡管在必要的結(jié)構(gòu)和推進(jìn)技術(shù)方面取得了一些進(jìn)展，X-30方案還是由于諸多技術(shù)難題和昂貴的開(kāi)發(fā)成本于1993年停止。

世界主要空天飛行器項(xiàng)目

B-52飛機(jī)搭載X-43示意圖

取而代之的是X-43無(wú)人駕駛試驗(yàn)飛行器。X-43繼承了X-30已突破的技術(shù)，但是規(guī)模要比X-30小，長(zhǎng)度只有3.7m，質(zhì)量約為1300kg，也采用超燃發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。由于超燃發(fā)動(dòng)機(jī)只能在馬赫數(shù)4.5或更高的速度范圍內(nèi)運(yùn)行，為了達(dá)到這一要求，X-43首先由B-52飛機(jī)搭載升空，在適當(dāng)時(shí)刻與母機(jī)分離，依靠攜帶的“飛馬座”（Pegasus）火箭將自身速度提升至超燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以工作的范圍，然后依靠超燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作繼續(xù)飛行。X-43共進(jìn)行了3次飛行測(cè)試，并在2004年11月6日的第3次測(cè)試時(shí)實(shí)現(xiàn)了馬赫數(shù)9.6的飛行速度。

X-30

臨射前的X-37B

飛行中的X-37B

比較而言，目前為止最為成功的空天飛行器項(xiàng)目就是X-37B“軌道試驗(yàn)飛行器”（OTV）。X-37B由波音公司旗下幻影工廠制造，長(zhǎng)度為8.8m，高2.9m，翼展為4.6m，尾部有兩扇豎尾翼，大小是航天飛機(jī)的1/4，起飛質(zhì)量超過(guò)5t。X-37B體積雖小，但功能齊全，有一個(gè)與航天飛機(jī)相似的背部載荷艙，尺寸與皮卡車(chē)的后貨箱相當(dāng)，載荷能力約為2t，內(nèi)置貨艙可以搭載小型機(jī)械臂，抵達(dá)軌道后可展開(kāi)進(jìn)行軌道作業(yè)。為了滿足在軌能源需求，X-37B還攜帶了太陽(yáng)能電池板。X-37B采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（無(wú)法實(shí)現(xiàn)水平起飛），推進(jìn)劑為甲基肼（MMH）和四氧化二氮（N2O4）的雙組元自燃推進(jìn)劑。2010年4月23日，首架X-37B從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地成功發(fā)射升空，宇宙神-5（Atlas-5）火箭執(zhí)行了此次發(fā)射任務(wù)。這架X-37B軌道試驗(yàn)飛行器于2010年12月3日成功降落在美國(guó)加州范登堡空軍基地，飛行時(shí)間224天。2011年3月5日，第二架X-37B由一枚宇宙神-5運(yùn)載火箭搭載升空，于2012年6月16日成功返回地球，共飛行468天。2012年12月11日，從卡納維拉爾角空軍基地再次成功發(fā)射X-37B飛行器。執(zhí)行本次任務(wù)的X-37B與2010年發(fā)射的為同一架，飛行674天后成功返回地球。2015年5月20日，由宇宙神-5火箭對(duì)X-37B飛行器進(jìn)行了第4次發(fā)射，于2017年5月7日成功返回地球，在軌飛行718天。項(xiàng)目發(fā)展至今，X-37B的存在價(jià)值一直備受爭(zhēng)議，而且美國(guó)軍方甚少透露它的任務(wù)與行蹤，令外界對(duì)其用途有諸多猜測(cè)。有軍事專家認(rèn)為，美國(guó)會(huì)在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出徹底顛覆現(xiàn)有軍事武器體系的作戰(zhàn)系統(tǒng)；美國(guó)的《基督教科學(xué)箴言報(bào)》稱，X-37B的試飛“非常清楚地表明‘軍事武器太空化’已經(jīng)開(kāi)始”。

除X系列試驗(yàn)飛行器外，美國(guó)還有多項(xiàng)私人資本投資的空天飛行器研發(fā)項(xiàng)目。太空船-1是1架裝有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的有翼飛行器，由美國(guó)縮尺復(fù)合體公司制造。使用混合式固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，有雙尾翼以及可變的半三角翼機(jī)翼，在不同的階段，機(jī)翼會(huì)變成不同的狀態(tài)。與X-43類似，太空船-1需要母機(jī)載上高空后才開(kāi)始自行飛行。飛行器長(zhǎng)度為5m，翼展5m，翼面積15m2，機(jī)身直徑1.52m，加注燃料前質(zhì)量1200kg，由1臺(tái)一氧化二氮/端羥基聚丁二烯混合式固體火箭（Space Dev公司研制）作為動(dòng)力。2004年6月21日，太空船-1成功地完成了第一次私人資本的人類太空飛行。太空船-1由一架“白色騎士”噴氣式飛機(jī)搭載升空，當(dāng)“白色騎士”飛抵15km高空時(shí)，釋放出太空船-1，飛船火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，80s后飛行速度升至馬赫數(shù)3左右，攀升至約50km的高空，在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后，太空船-1再向上沖到約距離地面103km的太空。在整個(gè)飛行期間，太空船-1大約有200s處于失重狀態(tài)。隨后，太空船-1開(kāi)始降落，這時(shí)它的機(jī)翼后半部和2個(gè)尾翼均向上旋轉(zhuǎn)，直至跟船身成直角，以幫助船體減速。當(dāng)太空船-1重新進(jìn)入低空后，尾翼旋轉(zhuǎn)回原來(lái)位置，飛行員駕駛著沒(méi)有任何動(dòng)力的太空船-1滑翔，像普通飛機(jī)一樣，在機(jī)場(chǎng)水平著陸，完成載人亞軌道飛行。同年，太空船-1滿足了2周之內(nèi)載3個(gè)人（或相等質(zhì)量物品）作2次高度100km的飛行而飛行器更換的配件不得超過(guò)質(zhì)量（此處指除燃料之外的質(zhì)量）10%的要求，因而贏得1000萬(wàn)美元的“安薩里X大獎(jiǎng)”。太空船-1的飛行雖然取得了成功，但也暴露出很多安全隱患，要實(shí)現(xiàn)人類太空旅行的常態(tài)化還需要繼續(xù)努力。

“白色騎士”飛機(jī)搭載太空船-1

在太空船-1的基礎(chǔ)上，縮尺復(fù)合體公司與維珍銀河公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了太空船-2。太空船-2是一個(gè)低長(zhǎng)寬比飛行器，可以容納6名乘客和2名飛行員。同太空船-1類似，在15km高空處，太空船-2從它的母機(jī)（白色騎士-2）中被釋放。太空船-2長(zhǎng)度為18.3m，翼展8.3m，高度5.5m，由1臺(tái)液/固混合動(dòng)力火箭作為動(dòng)力。太空船-2的乘員艙長(zhǎng)度為3.7m，直徑為2.3m，還設(shè)有43cm和33cm直徑的窗口，以滿足乘客觀看外部太空的需求。2014年10月31日，太空船-2遭遇飛行失利，導(dǎo)致1名飛行員死亡，另1名飛行員受傷。美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)對(duì)事故進(jìn)行了獨(dú)立調(diào)查。 2015年7月發(fā)布的一份報(bào)告中稱，設(shè)計(jì)缺陷、飛行員操作錯(cuò)誤、缺乏嚴(yán)格的聯(lián)邦監(jiān)督等是造成事故的重要因素。

白色騎士-2搭載太空船-2

俄羅斯

俄羅斯和美國(guó)是目前世界上僅有的2個(gè)成功完成航天飛機(jī)飛行的國(guó)家。俄羅斯正在開(kāi)展代號(hào)為“多用途空天系統(tǒng)”的空天飛行器的研制工作?！岸嘤猛究仗煜到y(tǒng)”是可重復(fù)使用的超聲速有翼飛機(jī)火箭系統(tǒng)，設(shè)想可以將20～60t的有效載荷送入軌道，由赫魯尼切夫國(guó)家航天研究與生產(chǎn)中心及中央航空動(dòng)力學(xué)研究所等單位負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)?！岸嘤猛究仗煜到y(tǒng)”采用了安裝在后機(jī)身上的后掠機(jī)翼、雙傾斜垂尾和安裝在前機(jī)身的小型上反鴨翼的外形設(shè)計(jì)。早在2013年，俄羅斯中央航空動(dòng)力學(xué)研究所就已經(jīng)完成了該飛行器載波空間飛行的可行性研究的第一階段，其進(jìn)一步的研制進(jìn)展還未有公開(kāi)報(bào)道。

俄羅斯“多用途空天系統(tǒng)”模型

歐洲

除美俄兩國(guó)，歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家也有自己的空天飛行器項(xiàng)目。早在20世紀(jì)80年代，德國(guó)就開(kāi)始了代號(hào)為“桑格”的空天飛行器研發(fā)工作。飛行器采用兩級(jí)概念，第一階段采用沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，使飛行器水平起飛并爬升到30km的高度，達(dá)到馬赫數(shù)7的速度；第二階段采用液氧/液氫火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將飛行器加速到軌道速度和高度。設(shè)想飛行器能夠?qū)⒌陀?0t的有效載荷或1個(gè)機(jī)組模塊運(yùn)送到低地球軌道。由于研發(fā)成本的原因，該項(xiàng)目于1995年停止。

德國(guó)“桑格”飛行示意圖

英國(guó)在1982年由羅爾斯-羅伊斯公司和英國(guó)航空航天公司進(jìn)行合作開(kāi)始了自己的空天飛行器“霍托爾”[即“水平起飛水平著陸” （horizontal takeoff and landing）]的研發(fā)?！盎敉袪枴北辉O(shè)想為一個(gè)無(wú)人的、完全可重復(fù)使用的單級(jí)入軌有翼飛行器，可將約7～8t的有效載荷運(yùn)送到300km的軌道高度。按照設(shè)計(jì)，“霍托爾”長(zhǎng)62m，高12.8m，機(jī)身直徑5.7m，翼展19.7m。其最有特色的技術(shù)就是它的RB545發(fā)動(dòng)機(jī)，RB545是由羅爾斯-羅伊斯公司開(kāi)發(fā)的吸氣式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，它是1個(gè)具有雙重角色的動(dòng)力裝置—在大氣中工作時(shí)它是吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，在靠近及在近地軌道上工作時(shí)它類似于火箭，它被認(rèn)為是“霍托爾”的“心臟”。由于缺乏資金，該項(xiàng)目于1989年停止。

“霍托爾”雖然被停止，發(fā)動(dòng)機(jī)RB545的研發(fā)卻為英國(guó)新的空天飛行器“云霄塔”奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。同“霍托爾”類似，“云霄塔”的“佩刀”（SABRE）發(fā)動(dòng)機(jī)也是其最有特色的技術(shù)。“佩刀”發(fā)動(dòng)機(jī)是一種協(xié)同聯(lián)合循環(huán)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，其設(shè)計(jì)是通過(guò)使用液氫燃料來(lái)冷卻閉式循環(huán)預(yù)冷器中的氦，從而快速降低入口處的空氣溫度；然后將吸入的空氣用于燃燒，類似于常規(guī)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，一旦氦離開(kāi)預(yù)冷器，其就被預(yù)燃燒器中的產(chǎn)物進(jìn)一步加熱，可以為驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)和液氫泵提供足夠的能量。當(dāng)速度超過(guò)馬赫數(shù)5.5時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)僅依賴機(jī)載的液氧/液氫燃料工作。與“霍托爾”相比，“云霄塔”有如下不同：①為了減輕質(zhì)量，“云霄塔”使用了傳統(tǒng)的可收回起落架；②“佩刀”發(fā)動(dòng)機(jī)性能大大提高；③通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)放置在機(jī)翼末端的同時(shí)，將機(jī)翼布置到靠近飛行器縱向質(zhì)心的方式來(lái)解決飛行穩(wěn)定性問(wèn)題?！霸葡鏊钡拈L(zhǎng)度為82m，直徑為6.3m。

英國(guó)“云霄塔”飛行示意圖

英國(guó)“霍托爾”外觀圖

歐盟“歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)太空飛機(jī)”飛行示意圖

歐盟開(kāi)發(fā)的“歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)太空飛機(jī)”在2007年的巴黎航空展上首次亮相。該飛行器的推進(jìn)系統(tǒng)由2個(gè)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和1個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組成。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)從地面到12km高度的飛行?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)在12km的高度點(diǎn)燃，工作80s后，飛行器高度達(dá)到60km，然后依靠慣性爬升到100km的峰值高度；在經(jīng)歷大約3～5min失重后，返回大氣層，這時(shí)再次采用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)著陸。飛行器按照設(shè)想能夠在通常的民用機(jī)場(chǎng)起降。

日本

日本從1988年開(kāi)始逐步把研究重點(diǎn)從航天飛機(jī)轉(zhuǎn)向單級(jí)入軌的空天飛行器，并針對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)場(chǎng)著陸、流體力學(xué)計(jì)算、單級(jí)入軌方案分析、輕型耐熱結(jié)構(gòu)及高超聲速發(fā)動(dòng)機(jī)研究，新建了沖壓/超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)設(shè)施、先進(jìn)復(fù)合材料試驗(yàn)設(shè)施，擴(kuò)大了高超聲速風(fēng)洞試驗(yàn)段，積累了大量的技術(shù)基礎(chǔ)。

4 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

由于空天飛行器具有巨大的商業(yè)價(jià)值和軍事價(jià)值，世界各航空航天強(qiáng)國(guó)必定會(huì)更加重視空天飛行器的發(fā)展，進(jìn)一步加大研制投入和加快研制節(jié)奏。

根據(jù)預(yù)測(cè)，在未來(lái)10年，由于空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，飛行器的阻力將下降15%～20%；由于材料和設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，飛行器的結(jié)構(gòu)質(zhì)量將下降20%；由于元器件可靠性提高和制造工藝的改進(jìn)，飛行器的事故率將下降80%。商業(yè)空天飛行器將向更大、更快、更安全、更經(jīng)濟(jì)、對(duì)環(huán)境污染更小的方向發(fā)展。軍用空天飛行器將沿著高速、高機(jī)動(dòng)、高可靠性、精確打擊、迅速部署、擴(kuò)展和維護(hù)、經(jīng)濟(jì)廉價(jià)、功能強(qiáng)、可重復(fù)使用等方向發(fā)展。未來(lái)空天飛行器平臺(tái)的顯著特點(diǎn)將是多采用具有大升阻比的升力體構(gòu)型。其結(jié)構(gòu)是超輕質(zhì)，高強(qiáng)度，功能、結(jié)構(gòu)一體化的，具有最先進(jìn)的高超聲速推進(jìn)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)熱防護(hù)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和安全保障系統(tǒng)。