航天飞机

浏览

可往返于地球表面与近地轨道之间,运送有效载荷和人员,并能重复使用的航天器。一般用火箭发动机推进入轨,在轨道上象飞船一样运行,完成多种航天任务,在再入大气层时象飞机一样滑翔与着陆。它是现代航天与航空技术相结合的产物。

简史

20世纪20~30年代,奥地利火箭推进工程师E.森格尔等提出过用火箭发动机推进飞机的设想,曾绘制火箭助推的环球轰炸机草图,并做过小规模的试验。第二次世界大战期间,德国曾设想把 V-2火箭装上机翼,改成A-9型空间滑翔机以增大射程。1949年,中国火箭专家钱学森提出用火箭助推的洲际滑翔机的设想。1958年,美国开始研制动力滑翔机“戴纳-索尔”,它是一种三角翼滑翔机,用“大力神”号运载火箭发射,滑翔再入大气层,水平着陆,该计划于1963年撤销。此后,美国又进行了一系列的升力体飞行器研究,并开始航天飞机方案的分析。1972年1月,航天飞机的研制计划获得批准。1981年4月,“哥伦比亚”号航天飞机试飞成功,1982年11月投入了实用性飞行。随后,“挑战者”号和“发现”号航天飞机也相继投入实用性飞行。苏联也在研制航天飞机。航天飞机的出现是航天技术的重大突破,使航天技术进入一个新的发展阶段。

组成

美国“哥伦比亚”号航天飞机由轨道器、外贮箱和固体火箭助推器三大部分组成,其外形和主要技术数据见图1。

图

轨道器是航天飞机的主体,其外形象三角翼滑翔机,外表面敷有碳-碳复合材料、二氧化硅等防热层,能承受再入大气层时的气动加热,可重复使用100次以上。轨道器的前段有驾驶舱和生活舱,可乘坐3~7人,能在轨道上运行7~30天,舱内的空气成分和气压与地面相同,温度18.5~24℃,轴向过载不大于3g。中段为有效载荷舱,舱盖为两扇可开闭的大门,舱内有吊取有效载荷的机械手。后段装有3台可重复使用50次以上的主发动机和2台轨道机动发动机。在轨道器的首、尾部分装有反作用控制喷管,用于轨道运行和再入时的姿态控制。轨道器内还装有控制、导航、数据处理、通信、生命保障和电源等分系统。

外贮箱是航天飞机最庞大的一次性使用部件,其作用是贮存液氢、液氧,供轨道器的主发动机使用,并连接轨道器和助推器,使航天飞机的三大部分连接成为一个整体。

固体火箭助推器为航天飞机的垂直起飞和飞出大气层提供约3/4的推力,分离后用降落伞减速,在海上回收,可重复使用20次以上。航天飞机的飞行程序见图 2。

图 用途

“哥伦比亚”号航天飞机可把29.5吨重的有效载荷送入近地轨道,并可把14.5吨重的载荷带回地面。航天飞机的轨道器本身是一种卫星式载人飞船,与所携带的有效载荷相配合,可完成多种任务。例如,与机载火箭相配合可发射高轨道卫星;与“空间实验室”相配合可进行科学试验和空间工业生产。

航天飞机具有重要的军事用途,可在空间发射和布放通信卫星导航卫星侦察卫星和反卫星卫星;维修和回收卫星;攻击或捕获敌方卫星;实施空间救生和支援;进行空间作战指挥和发射轨道武器等。航天飞机的军事应用对未来战争将会产生深远的影响。

展望

增加航天飞机的重复使用部分和重复使用次数;扩大航天飞机的应用范围,提高其经济效益;研制可快速反应的、生存能力强的军用航天飞机等都可能是今后的发展方向。

参考文章