什么是空天飞机

现有的载人太空飞行器中，美国的航天飞机无疑是佼佼者。它最大的优点是可以反复使用，因此是空间技术发展过程中的一个突破。但众多航空航天技术专家从航天飞机几十次的飞行中，认识到它并不是十分理想的，在很多方面需要改进，例如航天飞机的结构太复杂；主体三大件（轨道飞行器、外挂燃料箱、固体火箭助推器）中耗资巨大的外挂燃料箱不能回收重复使用；不能在普通机场升降等。针对这些问题，专家们陆续提出了空天飞机的设计方案。这种第二代航天飞机大都采用单级入轨式，能利用现在的普通机场水平起飞和着陆，既可在大气层内作为普通飞机飞行，又可穿越大气层像航天飞机那样进入绕地球运行的空间轨道；它的发动机是将普通飞机的喷气发动机和航天飞机的火箭发动机结合使用。因为它兼有航天飞机和普通超音速飞机的特点，所以称之为空天飞机。

东方快车

1986年2月5日，美国宇航局公布了他们将研制空天飞机，取名“东方快车”。这是一种能在机场跑道上水平起飞和着陆的单级空天飞机，用液体火箭发动机作动力装置，水平起飞达到5倍音速后，再通过机上一台由冲压发动机和火箭发动机两者结合成的复合式发动机，把飞机的速度提高到25倍音速，穿出大气层，在同温层外飞行，高度接近于人造地球卫星低轨道。这种飞机可以充当民航客机，来往于距离较远的城市之间，从美国首都华盛顿飞到日本国首都东京只需60分钟。

英国航天局也提出他们设计的“霍托尔”空天飞机方案。“霍托尔”是英语“水平起降”的缩写译音。

“霍托尔”和“东方快车”两种空天飞机，除了都有水平起降这个同样的特点外，连外形设计也非常相似，但“霍托尔”比“东方快车”的优点更多一些。它起飞时与众不同处是采用助推车助推起飞。飞机俯伏在助推车上，助推车载着飞机在跑道上滑行2300米，速度提高到每小时540千米时，飞机弹离助推车，以24°的仰角爬升。这种起飞方式的优点在于能使飞机无须耗费大量燃料来获得必需的起飞加速度，还可以大大减轻和简化只供着陆才用的起落架结构。

设计中的“霍托尔”空天飞机机身长63米，直径5.7米，机翼为双三角翼，翼展20米，头部有3个互成120°角的操纵面，尾部的尾翼由垂直尾翼改变成90°夹角的双尾翼。机身下方，靠近机尾，有一个很大的凸起，这是“霍托尔”空天飞机的发动机空气进气道。这种发动机称为使用空气的火箭发动机。它除了使用液氢和液氧为燃料外，还装有空气供氧系统。飞机在达到26千米高度和5倍音速以下时，发动机用空气中的氧。空气从机尾进气道进入发动机时，经过一台由液氢冷却的冷凝器，空气里的氧和便氮分离。氧进入燃烧室，与氧作用成为燃料。由于这些氧可从空气中取得，所以空天飞机携带的液氧可以大大减少。飞机升空9分钟后高度达到26千米，速度超过5倍音速时，空气越来越稀薄，发动机吸取的氧不够了，才用随机携带的液氧。在飞到离地90千米的高处，“霍托尔”达到第一宇宙速度（7.9千米/秒），这时发动机停车，飞机依靠惯性一直上升到300千米的高空，然后只靠22支小型反作用控制火箭发动机来控制姿势。返回时，它以约80°的大角度进入大气层。从25公里左右开始作高超音速滑翔。着陆可在一般机场进行。着陆速度为320千米/小时。降落到跑道上后，滑跑距离只有1600米。

“霍托尔”空天飞机机身的绝大部分被两个盛装液氢和液氧的压力容器所占据。两个容器之间，靠近全机重心的地方是一个货船，可以运载要施放的人造地球卫星、科研仪器设备、集装箱等物品，也可以把它改装成一个容纳50人的客舱。机上没有驾驶员，飞行和导航完全自动化。它的起飞准备时间短，飞行速度快，从伦敦到澳大利亚的悉尼，只需45分钟。一架飞机可以反复使用120～200次。作为民航客机，一次可搭客50名，但是，初期飞行时将不作为民航机，只用来发射和回收卫星，或者来往于构筑在外层空间轨道上的永久性空间站和地球基地之间。

德国向欧洲航天局提出了“詹格尔”空天飞机方案。这种空天飞机有上下两级，很像一架双层飞机，总重量近400吨。第一级装有三角翼和涡轮冲压式喷气发动机，全长50米，翼展25米，起驮运上面第二级的作用。在第一级飞到约30千米的高空时，同样装有机翼和火箭驱动装置的第二级开始点火，继续飞向太空。第一级则脱离第二级返回地球。第二级体积比第一级小，身长25米，翼展12米，总重量为50吨，其中35吨为驱动燃料，当它完成太空任务后也返回地球在机场着陆。第二级只作太空飞机，第一级则除起驮第二级作用外，还可作为超音速客机使用，速度比现在的客机快得多。