航天制造技术在线会议，航天制造技术杂志社

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航天发射有什么新技术？

现在的航天新技术主要有空天飞机和可回收火箭两种。

空天飞机既装有火箭发动机 , 又装有冲压喷气组合发动机 。可从地面上像飞机 一样水平起飞 , 也可由大型飞机载到空中起飞 。 在30公里以上高空 , 它可以以3到15倍音速像大气层中巡航飞行 , 是洲际旅行的理想交通工具 。 如要进入太空 , 空天飞机则将速度提高到25倍以上音速 , 到达大气层边缘时 , 启动火箭发动机 , 进人太空轨道 。空天飞机是把运载火箭 、航空器 、航天器结合在一起的飞行器 ，与火箭和普通飞机相比有非常大的优势。空天飞机一旦大规模投入使用就可能使航天飞行进入平民化，到那时乘坐空天飞机进入太空可能跟现在乘坐民航飞机一样简单。

研制空天飞机还要解决许多复杂的技术问题 。 如在大气中高速飞行时 , 其头锥可达2760 ℃ 、 机翼前缘可达 1930℃ , 机身下部也有1260 ℃ , 要解决防热和耐高温结构材料的研发问题。 再如研制高超音速燃烧的冲压喷气发动机也非常困难 , 而且无法在地面上进行高超音速试车 , 这 样直接进入高空飞行是比较冒险的 。 美国的X–51A验证机的一次试验就曾因为冲压发动机进气道无法启动而导致试验失败。还有高超声速下的气动控制率也是难点，在计算机控制方面也需要取得进步。现在美国虽然解决了亚超音速组合冲压发动机的研制，但离空天飞机的燃气涡轮亚超燃冲压火箭组合发动机还有一定的距离。由于极高的技术难度，空天飞机的实用离我们还有几十年的距离，可能要等到2030年以后才能见到实用的空天飞机。

X51a为解决气动加热的问题壳体使用了钨合金

可回收火箭主要是指space x公司的猎鹰系列可回收火箭。通过对第一级箭体的回收利用可以大大的降低火箭的发射成本。理论而言，火箭的发射成本里面， 燃料的费用非常低。以猎鹰9号为例，单次发射费用为5400万美元 ，但燃料费用只有20万美元 。现在航天发射成本—直 居高不下，送1公斤物质上天的成本在1万至2万美元，主要原因就是发射航天器的运载火箭是一次性使用的。如果能回收并重复使用第一 级，可节省资金80％。如果第二级也能回收并重复使用，发射成本将降至目前的1％。这样的成本相比以前减小量非常之大。从长远看，可重复使用的火箭能够降低相关机构进入空间的门槛 ，还能使人类探访甚至移居其他星球的梦 想成真 ，大大加速人类进入太空的步伐 。

space x公司的重型猎鹰火箭

可回收火箭的技术难度虽然远没有航天飞机高，但也是有一定的困难。由space x的猎鹰九多次回收失败就可以看出可回收火箭有较大的技术难度。首先难在控制火箭姿态。要使细长的箭体垂直精确着陆在指定地点很难。space x公司的猎鹰火箭在返回过程中，第一级火箭是通过箭上的液氮推力器来调整姿态的，以应对气动扭矩和旋转的影响。要使其几乎没有任何滚转，在降落过程中一直与地面保持垂直状态，难度犹如在狂风中将木棍立于手掌之上。二大难点是火箭发动机要具有推力可调和多次启动的功能来实现软着陆，这也是普通的不可回收火箭所不具备的功能。不过美国的space x公司突破了可回收火箭的技术，不仅多次实现了对猎鹰九一级箭体的回收还在最近发射重型猎鹰时实现了同时回收火箭助推器和一级箭体。虽然space x公司算是NASA技术试验的先锋，有一部分技术来自于NASA,但这也说明美国的航天技术依然是领先世界。长征系列火箭离space x的猎鹰系列还是有一定的距离。
长征五号火箭

在以化学能火箭（液体、固体）为主导的航天发射历史中，曾有很多新的航天发射技术概念不断的被科学家提起，有的制造出了样机并进行了试验，有的则处在可行性论证阶段，有的则被认为是“天方夜谭”，下面以火箭发射方式为主题介绍两种新发射技术。

1. 空射技术：利用大型飞机平台平射或者斜射火箭，优势是给火箭提供初始高度和速度，节省火箭起飞时消耗的大量燃料，响应速度快，不受发射窗口和发射场地限制，而且能够显著降低地面发射场的发射成本；劣势是受发射飞机平台的载重限制，空射运载火箭的个头相对较小，载荷仅为百千克量级内的近地卫星。空射技术还可以分为挂载发射（类似导弹），驼背发射、抛出发射（类似炸弹）等，发射对象也不仅局限于火箭，未来还可能有小型空天飞机。

空射技术发展的年份其实不算短，在上世纪90年代就开始试验和正式发射卫星，技术思路可以追溯至冷战时期空射弹道导弹的思想。美国“飞马座”三级火箭长约17米，重20余吨，可将400多公斤的载荷送入500公里的近地轨道，早期利用B-52战略轰炸机发射，后期利用一架改造的宽体三发客机发射；俄罗斯早期也进行过相关研究，但因为资金问题并未开展下去，不过13年已重新启动“飞行号”空射火箭项目，预计在2020年完成试射；我国在21世纪起对空射运载火箭技术进行了部署研究，还未进行试射，未来可能利用改装过的运-20，C919平台发射小型火箭。

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