空天飞行器发展现状和未来展望

空天飞行器发展现状和未来展望空天飞行器指从地面零速度起飞，直至进入地球轨道（高度月为200千米，马赫数约25）的飞行器。发展现状：1985~1994年美国实施了庞大的“国家航天飞机计划”。在美国航天局（NASA)支持下实施；空天飞机研制计划（超X计划),推进系统采用新式的直排气动塞式发动机，由“飞马座”火箭发射升空。目的是利用这些飞行器探索高马赫数的喷气发动机和超声速冲压喷气发动机的性能。美国战略司令部已经制定了研制空天飞机的计划，按该计划，2025年将研制出一架真正意义的空天飞机，其飞行速度将将达到15马赫，携带多种武器，在2小时内打击10350英里距离上的目标，可于多种不同的目标进行作战，并进行目标重新确定，可重复使用。早在上个世纪70年代，前苏联就开始了研制空天飞行器的工作，提出了可重复使用的空天运输系统构想。按照此构想，系统采用具有很强的灵活性和多种功能的两级入轨方案，用于紧急救援、空间物资供给以及提供生态问题研究等。目前，俄罗斯正在研制具有广泛发展前景的MAKS系统，它是可执行广泛太空任务的两用空天飞行器，既可完成军事任务，也可用其他目的。日本由于经济实力雄厚，对空间领域是探索虽起步较晚，但也制定了空天飞行器的研究与发展计划。所设想的是一种单级入轨、水平起飞和着陆，能重复使用的空天飞行器。中国已启动研发第一代可重复使用运载器，它将是超越美国“航天飞机”水平的航天运输系统，但尚不能达到“空天飞机”的技术水准。中国研发航天运输系统选择的技术道路和美国、俄罗斯等国家均不相同。中国航天专家提出一种立足于新一代运载火箭主要技术的串联式两级入轨重复使用运载器方案。该方案的主要特点是采用两级方案，降低了对发动机、材料、等技术的指标要求，从而可以立足于新一代运载火箭的成熟技术，技术基础较好。目前，俄罗斯正在研制具有广泛发展前景的MAKS系统，它是可执行广泛太空任务的两用空天飞行器，既可完成军事任务，也可用其他目的。日本由于经济实力雄厚，对空间领域是探索虽起步较晚，但也制定了空天飞行器的研究与发展计划。所设想的是一种单级入轨、水平起飞和着陆，能重复使用的空天飞行器。中国已启动研发第一代可重复使用运载器，它将是超越美国“航天飞机”水平的航天运输系统，但尚不能达到“空天飞机”的技术水准。中国研发航天运输系统选择的技术道路和美国、俄罗斯等国家均不相同。中国航天专家提出一种立足于新一代运载火箭主要技术的串联式两级入轨重复使用运载器方案。该方案的主要特点是采用两级方案，降低了对发动机、材料、等技术的指标要求，从而可以立足于新一代运载火箭的成熟技术，技术基础较好。对于中国，目前中国空天飞行器面对的最大难题是发动机研制困难。在动力上，中国与世界领先水平差距较大；但是在整机技术水平上，和世界顶尖技术的差距逐渐缩小；而在机载系统上，中国甚至走在了世界前列。目前空天飞行器的具有巨大应用潜力和未来大力发展可能的技术有高超声速技术、隐身技术、流动控制技术、推力矢量技术、无人机关键技术、微机电系统和智能结构、虚拟飞行技术、计算流体力学技术等。且目前，高超声速飞行器技术是21世纪航空航天技术的新制高点，是航空史上继发明飞机、突破声障飞行之后第三个划时代的里程碑，同时也将开辟进入太空的新方式。高超声速飞行器技术的突破，将对国际战略格局、军事力量对比、科学技术和经济社会发展以及综合国力提升等产生重大和深远影响。自20世纪50年代开始探索超声速燃烧冲压发动机技术以来，经过几十年的探索，美国、俄罗斯、法国、日本、印度和澳大利亚等国在20世纪90年代初陆续取得了技术上的重大突破，并相继进行了地面实验和飞行实验。高超声速飞行器技术是21世纪航空航天技术的制高点，也是重要的的军民两用技术。虽然目前仍存在不少技术难题，而且耗费巨大，但从世界各研制国目前的发展势头来看，以超燃发动机为动力的空天飞机也有可能投入使用，并将在军事、政治和经济领域产生重大影响。未来展望：当今航空航天技术迅猛发展，以微电子技术为基础的光电技术、生物技术、超导技术、纳米技术和计算机、新材料新能源、传感器技术等一系列相关领域技术的迅猛发展，使得武器装备的发展也进入了一个前所未有的巨变期飞行器出现高速化、隐身化、无人化、精确化、信息化的趋势。预计10年之后可能研制出一批全新的飞行武器，如高超声速攻击机、无人攻击机、无人作战飞机、微型、超微型侦察机、智能结构飞机、高超声速巡航导弹、空天飞机、轨道攻击武器、全球面攻击武器系统等。这些飞行器是隐身技术、高超声速技术、无人机技术、动能技术、航天器技术及激光技术的综合运用，它们将代表一个新型飞行器时代的来临未来空天飞行器平台的显著特点是多采用具有大升阻比的升力体构型。其结构是超轻质、高强和功能／结构一体化的，具有最先进的高超声速动力系统、结构防热系统、控制系统和安全保障系统。这类飞行器所具有的复杂外形和飞行环境引起一系列极为复杂的流动现象，如：激波，分离，漩涡，湍流，化学反应和等离子体流动，力、热、光、电磁多场耦合等；它们独特的服役条件和特定的作战使命要求，引出一类对现有科学知识具有挑战性的新的课题，如：强－短时载荷的耦合效应、高应变率－高温升率与结构间的非平衡耦合效应、智能材料与结构、智能自主控制技术、微流体力学和微系统动力学等。今后若干年内，在强大的空/天/地一体化信息系统的支持下，战争将是全方位、大纵深、立体化的，一改过去传统的单一武器独立作战模式，变成海、陆、空、天、电五位一体，进攻与防御间的体系对抗。从空中（空间）作战支援发展到空中（空间）格斗以及从空中（空间）向地面实施远距离精确打击,将逐步成为具有战略意义的行为。这些都对空天技术发展提出了多方面严格要求。