主题：【讨论】略谈空天飞机 -- 浣花岛主

美国的X-37B上天后不久，中国的神龙也横空出世，着实让俺们广大军迷抓狂了一把。真是给力，非常给力，太给力了。不过冷静下来以后，俺开始纳闷，这空天飞机到底是个什么东西？鉴于河里的大牛们在这个问题上一致保持神秘的默契，绝不肯多说一句，俺只好自己做一点功课啦。下面把俺的调查结果公布出来，作为大家讨论的出发点，算是班门弄斧，抛砖引玉吧。

综合各种公开的资料，空天飞机可以定义为：利用跑道起飞和降落，能够到达太空（至少要到低轨道）的，特殊的飞机。普通飞机到不了低轨道；航天飞机利用跑道降落，但是从发射架上起飞。X-37B是从发射架上起飞的（请参见下图），所以X-37B事实上不是空天飞机，还是航天飞机。神龙的资料太少，俺不敢乱说。如果神龙是用H-6运到高空然后再依靠自己的动力飞进低轨道的，或者是和X-37B一样从发射架上起飞，那么当前版的神龙也不符合空天飞机的定义。

发展空天飞机主要是为了降低空天之间的运输费用。空天飞机有三大好处：

1）充分利用大气层中的氧，以减少飞行器携带的氧化剂（据说发现号航天飞机的主助推火箭所用的液氧罐重达629吨），提高效率。

2）整个飞行器全部重复使用，只消耗推进剂，不抛弃任何部件。

3）利用跑道，简化起飞（发射）和降落（返回）所需的场地设施和操作程序，降低维护费用。

但是，经过多年的研究和试验，科学家们发现过去的估计过于乐观，现阶段的关键技术难题有：

1）发动机问题。空天飞机的飞行范围为从大气层内到大气层外，速度从0到25马赫。如此大的跨度和工作环境变化是现有任何单一类型的发动机都不可能胜任的。喷气式发动机需要在大气层中吸入空气，无需携带氧化剂，但无法在大气层外工作，且实用速度较小；而火箭发动机自带氧化剂，可以工作在大气层内外，使用速度范围较广，但携带的氧化剂较笨重，比冲小。因此，以目前的技术空天飞机至少需要两种发动机。发动机是俺们最短的短板，大家耐心等吧。

2）机体设计的空气动力学计算分析问题。解决空气动力学问题的基本手段是风洞。目前，就连美国也不具备马赫数可以跨越这样大范围的试验风洞。即使有了风洞还需要作上百万小时的试验，那意味着大量的试验，昼夜不停的试验，多年的试验。如果求助于计算机，用计算方法来解决，那就要看有没有足够快的计算机，足够牛的程序了。

3）机体结构与材料问题。美国在航天飞机防热瓦的问题上饱受折磨，现在进展如何俺不知道。至于中国，有河友透露俺们在碳化硅陶瓷基复合材料制造工艺与设备的一系列核心技术方面有重大突破，可喜可贺。

飞行器要从地表到达低轨道谈何容易？发现号航天飞机包括助推火箭的起飞总重量约2,000吨（请参见下图），但是其本身最大起飞重量只有约110吨，最大有效载荷约25吨。X-37B 总共只有五吨重，撑死了有2吨的有效载荷，能有啥军事意义？携带普通炸弹太不经济，激光炮有点科幻，核弹头不如交给弹道导弹，放卫星呀反卫星的任务嘛还是普通火箭/导弹更高效。所以俺觉得这不过是老美的另一个肥皂泡，另一朵浮云。神龙1号刚刚出来，尺寸大概跟X-37B差不多，所以也是政治意义大于军事用途。

不过，可以肯定在研制和试验神龙系列的过程中俺们收获颇多，比如科研团队的培养，材料工艺和计算机软硬件的进步等。空天飞机从基础研究和政治博弈的角度讲很重要，将来也有望成为镇国大杀器，但严格地说目前还不存在真正意义上的空天飞机。

神龙系列的官方名字是“跨大气层飞行器”。个人认为这个名字比较准确，可以用来统称航天飞机和空天飞机。综合各种资料，神龙1号应该是一架小型航天飞机，用于各种技术的验证。兔共雄心壮志的，神龙系列的终极目标显然是货真价实的空天飞机。

研制空天飞机的技术障碍极大，真正有条件玩儿的也就是中美两家。美国真的是衰落了，甚至需要国防部长亲自出来提醒大家美国还是很牛的。虽然从公开资料来看美国在超燃冲压发动机（空天飞机的关键技术之一）方面仍然领先，但是照目前的势头来看，中国很有可能后来居上。

欢迎大家扔砖头，呵呵。

• 中国现在急需，将来仍然需要战略轰炸机

有这玩意就相当于一个实验平台... 等将来技术跟上了就能形成战斗力...

这玩意儿的优势在于可变轨，不再是一个死挨打的靶子 -- 如果将来激光武器/离子武器实用化了，能做到击毁来犯火箭，就更可怕了...

美国人为啥至今拒绝签署外太空非武器化协议，就是想保留这一亩三分地...

好不容易把苏联拖垮了，刚松口气，这一亩三分地又挤进来一个...

如你所说, 这个东西需要跨越大气层和非大气层环境, 一旦工程学上的研究成熟了~```

我的第一个反应就是有人驾驶的空天战斗机为期不远了

德国的Eugen Snger（又是这帮纳粹老酸菜！）提出的，战后是钱老把这个概念带回了美国，后来提出了著名的“助推－滑翔”弹道，当然钱老也把成果装在他那颗无与伦比的大脑里带回了中国，值得欣慰的是钱老在有生之年看到了自己的心血终于开花结果。桑格尔却于1964年在德国抱憾而终。

首先，有效荷载问题。由于空天飞机不需要携带大量的氧化剂，有效荷载不能按航天飞机算。看发动机能力，估计最后结果不会比战斗机小太多。

其次，领空问题。空天飞机已经超过传统意义的领空高度，但它还是飞机，反正结论是，我能来，你打不了。

另外，长远来看脉冲震爆发动机比较有前途，要从地面起飞恐怕最后还是要用这个。

所以俺说神龙从基础研究（为了将来的井喷）和政治博弈（吓唬不明真相的围观群众）的角度看很有意义。美俄欧都没钱玩儿了。只要坚持不懈，将来制天权就是俺们的。

到时候中国的航天员（或者还是叫飞行员？）就会有阿拉斯加三小姐坐直升机打大灰狼的感觉了。

个人认为空天飞机最大的技术障碍是发动机。如果神龙VI什么的只用一台发动机就能从地表飞到低轨道的话，那就太牛了！

下面该发动机专家出场啦。

航天之所以比航空强，一个很重要的原因在于：航天的团队是钱老手把手地带出来的。

纳粹德国人才济济，可惜碰上了美苏两大流氓。既生瑜，何生亮？

空天飞机用的超燃冲压发动机和战斗机用的涡扇发动机大不相同，结构简单得多，而且一些指标如工作时间也低得多，所以你不能简单地把中国在涡扇发动机上的困境套到超燃冲压发动机上

空天飞机用的氢氧发动机(这里我默认它用氢氧发动机了)也和大火箭上的氢氧发动机不同。它不仅有比冲等指标，还有自重低和可重复使用性等指标，可能采用结构简单比冲比较低的动力循环方式。所以也不能直接比较。

风洞能否搞定？如果风洞不行，计算机模拟短期内俺不太看好。

除了军方，美国民间也有人投资建造亚轨道飞行器，其主要目的是亚轨道观光。这种飞行器先由飞机带到高空，释放后启动自带的发动机，冲入亚轨道。不过停留时间很短，几分钟的样子吧。放狗搜spaceshipone和spaceshiptwo.

http://www.astronautix.com/craft/spaipone.htm

http://www.space.com/9313-spaceshiptwo-tourist-joyrides-launch-year.html

现在的宇宙飞船、弹道导弹都是吹过的。那些再入速度比空天飞机只大不小。如果那些可以吹，空天飞机就可以吹。

记得N年前老狼哥说中共当年可是勒紧裤腰带，在绵阳附近的山里面（那地方安全得很，真是风水宝地）花血本建起了大型风洞群。希望绵阳的风洞真能够满足空天飞机的特殊要求。

另外，据说用计算机来模拟风洞是一道世界难题。请哪一位高人给俺们科普一下啦。