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组合循环动力技术是未来航天发展目标

时间:2016年08月02日 信息来源:中国科技网-科技日报 点击: 【字体:

近年来,国际上掀起可重复使用火箭技术热潮,相关试验开展得如火如荼。既有蓝色起源公司把新谢泼德火箭射出去收回来再射出去,也有太空探索技术公司的猎鹰九号火箭一次次摔倒在海上回收平台,炸得火光冲天。


中国航天科技集团公司六院院长谭永华代表此间在接受科技日报记者专访时表示,开展可重复使用飞行器研究,目的是让人快速、廉价、可靠地进出空间。从目前技术发展程度来看,可重复使用火箭只是第一步,长远发展目标,是致力于把火箭发动机、冲压发动机、航空发动机等不同动力模式集成起来,为航天器提供新型动力。


继2015年我国新一代运载火箭长征六号和长征十一号运载火箭先后首飞成功后,长征五号、长征七号火箭将于今年首飞。此外,重型火箭已完成深化论证,立项在即。


谭永华表示,我国现役火箭、新一代火箭和未来的重型火箭,乃至国际上绝大多数现役火箭,都是一次性使用。其发射成本高、操作复杂、技术风险大。


“把现有一次性火箭变为多次使用,所涉及的关键技术大多已经突破。”谭永华说,比如美国航天飞机已实现部分重复使用功能,只是没有实现低成本目标和预定重复使用次数。目前可重复使用火箭的研究更为活跃,如美国猎鹰九号火箭在海上平台垂直回收技术,英国维珍银河公司的太空船二号观光飞行器、大型飞机平台空中发射火箭技术等。


他介绍说,我国新一代运载火箭所用的新型液体火箭发动机,已经具备一定重复使用能力。我国在可重复使用火箭方面已有大量技术储备,初步具备开展工程研究的条件。


据知情人士透露,我国新型冲压发动机研制取得成功,已进入实际应用阶段。


冲压发动机是在大气层内实现高超音速飞行的理想动力。其工作原理是航空器飞行时,迎面气流在通过进气道过程中将动能转变为压力能,经压缩后的空气进入燃烧室与燃料混合进行等压燃烧,生成的高温燃气在喷管中膨胀加速后排出产生推力。


据了解,我国对冲压发动机的研究已开展多年。上一代产品速度较慢,大约在3倍音速以下;目前已研制成功的新型冲压发动机,速度可达4.5倍音速;未来的产品,速度则有望达到7倍甚至10倍音速以上。


“融合航空、航天动力技术的水平起降空天飞行器,将是航天运输实现完全可重复使用的长远发展目标。”谭永华说,其关键是要突破吸气式组合循环动力技术。


他介绍,组合循环动力技术的基本原理是集成火箭发动机、冲压发动机、航空发动机等不同动力模式,取长补短。如航空发动机在低速飞行条件下性能很高,但不适用于高速飞行;冲压发动机适合高速飞行,但前提是需要具备一定初速度。这两种发动机只能在大气层内使用,到达临近空间后便需使用火箭发动机。通过将这些动力方式组合,根据其优势转换使用,可为飞行器在起飞、穿越大气层、入轨、轨道机动、轨道再入、降落等不同飞行阶段提供最高效的动力。


目前,研究人员提出了火箭基组合循环动力(RBCC)、涡轮基组合循环动力(TBCC)等概念。记者了解到,随着空天融合趋势日益加剧、临近空间开发趋势日益明显,组合循环动力技术已成为动力技术研究的前沿和热点,各国纷纷将其作为战略领域积极推动,部分国家已经完成大量地面原理性试验和部分飞行应用研究。我国也在对前期一些关键技术进行探索。

(作者:佚名)
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