我們熟知的空間站、各種衛星都可以說成是軌道飛行器,這些繞地球軌道運轉的飛行器近低軌道速度可以達到7.9km/s。
亞軌道運載器相對於軌道而言,其執行速度較慢、執行高度較低,執行速度一般在5-20馬赫之間(小於7.9km/s),執行高度在20~100公里之間,亞軌道也常稱做臨近空間。
航空、臨近空間、航天
日常中我們所說的民用飛機或者軍用飛機都屬於航空範疇,航空飛機受限於發動機的動力,高度一般在20KM以下,速度一般在3馬赫以下。
亞軌道位於大氣層以內,採用空氣浮力飛行和空氣動力飛行,但是其高度更高、空氣更為稀薄,兼具航空、航天的某些特點。
亞軌道運載器首先需要解決的問題就是發動機問題。隨著高度的上升,空氣密度逐漸降低,這對於發動機的設計就有了及其嚴格的要求,發動機需要適應不同的高度提供適宜的動力。舉個不恰當的例子,就像日常中我們跑步上山,從山腳一路跑到山頂再從山頂一路跑回到山腳,這其中最困難的當屬於速度控制,速度控制不好可能半途而費、也可能中途受傷。亞軌道運載器需要的發動機是哪一種呢,首先我們來看下常見的幾種發動機:渦噴發動機0到3馬赫,亞燃衝壓發動3到5馬赫,超燃衝壓發動機4到10馬赫,火箭發動機10馬赫以上。很顯然單獨的任意一款發動機均滿足不了亞軌道運載器的要求,這就需要綜合幾種發動機的特點進行重新研製,此次我國的亞軌道運載器的發動機很顯然是一種新型的發動機。亞軌道運載器另外一個需要解決的問題就是氣動外形問題。運載器設計成什麼樣子,這關乎著運載器在不同的速度下的控制問題,速度快的時候需要保證運載器牢靠不會鬆散,速度慢的時候也需要保證運載器可以平穩飛行。氣動外形的設計得益於我國建造的風洞實驗室,風洞是以人工的方式產生並且控制氣流,用來模擬飛行器周圍氣體的流動情況,並可量度氣流對實體的作用效果,它是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具之一。我國的神舟飛船、導彈、戰鬥機等國防武器的研製都離不開風洞實驗。可以說風洞技術決定著一個國家飛行器的研發水平。所以這次成功首飛的“亞軌道重複使用運載器”向我們透露幾個資訊,我國的亞軌道動力系統上了一個新臺階,氣動外形設計得到了成功驗證。下一步需要突破的點就是水平起飛問題、(本次是垂直起飛、水平降落),到那時我們普通人就可以遨遊太空了,當然全球的快遞速度也會更快捷了。
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