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我国新原理发动机完成地面测试,有望解锁弹射式两级组合空天飞机
送交者: 员外 2026-05-22 15:53:30 于 [世界军事论坛]

自从Space X成功发射可重复使用火箭以后,世界航天格局直接被颠覆。以前航天发射都是各主要强国的国家队主导,现在直接变成Space X一家私企和各主要强国的国家队并存。

据统计,2025年航天发射次数最多的国家是美国,达到192次,其中包含Space X的170次,我国排第二,但只有92次,连美国Space X一家都比不过。究其原因在于Space X发射的是成本远低于一次性使用火箭的可重复使用火箭。资料显示,火箭箭体造价占发射主要成本的95%以上,而燃料通常不超过5%,只要火箭能够重复使用,那就能够大幅度摊薄发射成本。

由于可重复使用火箭是Space X公司开创的,目前已经领先世界至少10年,后来者要追赶没那么容易。想要做到比SpaceX更低的太空往返成本,另辟蹊径或许是一个更好的选择。

我国首创的对转式冲压发动机为低成本往返太空提供新的选择

据香港《南华早报》3月30日报道,历经超过30年研发,徐建中团队研制的对转式冲压发动机原型已完成制造并通过实验验证,其综合性能堪称革命性飞跃。

航空发动机研制一般遵循“关键零部件、技术验证机、原型机、设计定型、生产定型”研制流程。按照以往经验,原型机阶段一般就2~3年,定型阶段1~2年,也就是说,我国首创的对转式冲压发动机很可能在5年内定型量产!

对转式冲压发动机是两级组合可重复使用运载工具的理想发动机!

首先,对转式冲压发动机等效比冲极高。在0~1马赫阶段的等效比冲与涡扇15相当,估计可达7000~8000秒,1~6马赫阶段自动转换成冲压模式,预计等效比冲可达1000~4300秒,都远超火箭发动机,也优于旋转爆震发动机。

其次,对转式冲压发动机结构简单,推重比很高。实测表明这种发动机对比涡扇发动机可减重35%(预计推重比超过15:1),体积缩小40%。尽管不如火箭发动机,但已经远超普通涡扇发动机。

有了这款划时代新原理发动机,我国完全可以造出比可重复使用火箭使用成本更低的可重复使用往返太空运载工具——两级组合空天飞机。其一级采用对转冲压发动机,可加速到6马赫,然后启动二级,继续加速入轨。这种可重复使用往返太空运载工具相当于把可重复使用火箭的一级换成可水平起飞,能背负一枚运转火箭的高超音速飞机,同样能够可重复使用,只是其发动机等效比冲远高于火箭,可大幅度降低一级的燃料消耗量,从而具有比可重复使用火箭更低的燃料消耗量,并且回收时还可采用滑翔方式降落,无需消耗燃料。此外,高超音速飞机可水平起降,无需掌握技术难度较大,失败概率较大的垂直降落回收技术。

一旦对转式冲压发动机定型量产,我国可研制弹射式两级组合空天飞机,从而将往返太空成本做到比可重复使用火箭更低的水平

据了解,我国已经造出“电磁橇”设施,是世界首个采用电磁推进技术建造的地面超高速试验设施,2022年10月20日在山东省济南市阶段性建成并成功运行,首次实现吨级及以上物体最高推进速度达到每小时1030公里。

本文据此设想一种弹射起飞的两级组合空天飞机,可称其为弹射式两级组合空天飞机,其一级被设计成无起落架,但可在水面滑行降落的高超音速飞机,其最高飞行速度达到6马赫,二级设计成单极入轨带翼运载火箭,两级组合体起飞阶段放在弹射架上,由大型弹射器加速到最低起飞速度(如400公里/小时),在弹射开始阶段同步启动对转式冲压发动机,到起飞速度后持续加速到6马赫以上,并飞到3万米以上高空,然后启动二级的发动机,继续加速到近地轨道速度,将载荷送入太空,返回时可采用滑翔降落的方式回收。

之所以将一级设计成无起落架的高超音速飞机,是为了将一级做得足够大,这会导致起落架十分笨重,并且研制难度较大,设计成水面降落的船型方便水面滑行降落,不仅减轻重量,还能降低研制难度。而二级不会很大,起落架设计难度很低,自重也不大,可采用滑翔降落方式回收。那么每次发射,回收时都无需像可重用使用火箭那样消耗燃料。而起飞时,一级采用的是等效比冲1000~8000秒的对转式冲压发动机,而火箭发动机比冲不超过470秒,这意味着这种空天飞机的一级在同等条件下,燃料消耗量仅为运载火箭的几分之一,燃料成本更低,而采用电磁橇弹射起飞还可以进一步降低燃料消耗量,从而将每次航天发射成本降到比可重复使用火箭低很多的水平。

实际上国内早已公布“腾云”空天飞机这种两级组合空天飞机的研制计划了,目前其一级已经试飞,而有了这种新原理高能效发动机,其一级就可以直接换成这种发动机,从而进一步提升燃料利用率。


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