就在SpaceX公司凭借其可回收火箭成为新闻焦点之际,中国宣布他们正在研发航天飞行的下一项重大突破:一架超音速太空飞机。
中国航天科技集团公司正在对退役航天飞机的高科技、更高效的后续机型进行深入研究,该机型将采用混合组合循环发动机,能够从机场跑道起飞并直接进入轨道。混合动力太空飞机的组合循环发动机将使用涡轮风扇发动机或涡轮喷气发动机,从跑道水平起飞。一旦升空,发动机将切换到冲压发动机模式,随着速度的增加,会调整为带有超音速气流的超燃冲压发动机。在超燃冲压发动机阶段,混合动力太空飞机将进入“近太空”的超音速飞行状态,即大气层中距离海平面20公里至100公里之间的区域。最后,混合动力太空飞机将使用其火箭发动机将其推离近太空并进入轨道。
国家电视台央视及其英语频道均报道称,中国航天科技集团公司的太空飞机易于重复使用,将指数级降低太空发射成本。
中国航天科技集团公司的一位工程师张勇声称,中国将在未来三到五年内掌握太空飞机的技术,并计划在2030年前投入一架全尺寸太空飞机投入使用。
有趣的是,另一位中国航天科技集团公司的工程师杨洋提到,该太空飞机将提高“非专业人士进入太空的便捷性”,因为太空飞机的加速度比运载火箭更平缓(减少了宇航员在起飞过程中的身体压力),这暗示了一种可用于太空旅游的太空飞机版本。
在报告的时间表内掌握组合循环冲压/涡轮发动机等复杂技术是一个极其雄心勃勃的目标。然而,中国实际上是该项目多项关键技术的全球领导者。2015年,王铮构教授因其在超燃冲压发动机成功研发和飞行方面的成就而荣获冯如奖(中国最高航空奖),这使中国成为继美国之后第二个掌握超燃冲压发动机技术的国家。中国航天科技集团公司快速的研究时间表也表明,2015年关于一款组合循环冲压/涡轮风扇发动机可回收无人机试验平台进行过马赫数4测试飞行的报道是准确的。中国还拥有世界上最大的高超音速风洞,即马赫数9的JF-12,该风洞可用于轻松测试高超音速超燃冲压发动机,而无需进行昂贵且可能危险的高空飞行测试。
中国已经拥有各种先进的固体和液体燃料航天火箭,即使中国在涡轮发动机方面历史上的劣势可能也不是问题(已证实的WS-10涡轮风扇发动机很可能为组合循环发动机的冲压模式提供足够的推力)。对中国航天科技集团公司而言,最大的挑战可能在于将所有这些组件集成到一个推进系统中,并建造足够轻巧坚固的机身以抵抗高超音速飞行和大气层再入的严酷考验。
无论该项目是否能在目标时限内成功,抑或推迟几年,其结果都将是显著的,不仅仅是在任何太空竞赛的民用方面。除了提高太空发射的可及性和降低成本外,中国军方还可以从组合循环发动机技术中获得直接的军事效益。如果没有火箭发动机组件,组合循环发动机非常适合为高超音速无人机和有人驾驶飞机提供动力。这类飞机以高于马赫数5的速度在近太空飞行,可以实现全球覆盖,而其速度和高空飞行能力将使其几乎免疫所有现有的防空系统(尽管发动机的涡轮部分需要强调燃油效率和高推重比)。
在继中国航天领域的其他进展之后,包括成功测试了直径3米的固体火箭助推器,以及LM-9超重型火箭的涡轮泵,目前对这样一个长期项目的关注尤为突出。中国航天技术突破的高调报道表明,除了提升中国声望外,中国领导层还希望提高公众的认识和支持,以证明对混合动力太空飞机和超重型“月球”火箭等下一代太空技术的巨额投资是合理的。在这些航空航天里程碑事件中获得先发优势,无疑将使中国在地球和太空领域都获得超级大国地位。