可重復(fù)使用航天運載器及其關(guān)鍵技術(shù)探討

2019hansi

    可重復(fù)使用航天運載器(RLV)的概念早在20世紀中葉就提出來了，但由于推進,、材料、制造,、回收等技術(shù)的限制,，到目前為止還沒有研制出完全可重復(fù)使用的航天運載器。航天飛機是第一代可重復(fù)使用運載器,，雖然大體可以實現(xiàn)無損以及定點回收,，但每次回收后的維修以及測試都需要耗費龐大的人力以及物力，并沒有實現(xiàn)能夠降低運載費用的初衷,。
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" h# I% {  w" K: h' p" o# T0 v; @    可重復(fù)使用航天運載器是目前航天運載器發(fā)展的一個研究熱點,。在漢斯出版社《國際航空航天科學(xué)》期刊中有論文首先簡要介紹了可重復(fù)使用航天運載器的發(fā)展概況，然后將部分可重復(fù)使用運載器按照垂直起飛水平著陸,、垂直起降兩類,，將完全可重復(fù)使用運載器按照組合動力重復(fù)使用運載器,、升力式火箭動力可重復(fù)使用運載器兩類，分別從結(jié)構(gòu)設(shè)計,、動力設(shè)計,、防熱設(shè)計和飛行控制設(shè)計等方面分析了其關(guān)鍵技術(shù)，最后對未來可重復(fù)使用航天運載器的發(fā)展提出了設(shè)想,。
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    可重復(fù)使用航天運載器技術(shù)是一門正在迅速發(fā)展的高技術(shù),，它是人類對太空不斷探索的智慧結(jié)晶，它的研制涉及的關(guān)鍵技術(shù)有很多,，而且有些問題有其特定的先進性和復(fù)雜性,，很難確定未來的可重復(fù)使用航天運載器一定是何種形式。現(xiàn)就未來最有可能實際應(yīng)用的可重復(fù)使用航天運載器提出如下設(shè)想：

    采用升力體結(jié)構(gòu)外形,，多種減速方式相結(jié)合,。升力體結(jié)構(gòu)外形具有高容積效率和較低后機身阻力的特點，氣動穩(wěn)定性和空氣熱動力性也很好,，可以大幅度降低再入返回速度從而使得再入返回熱環(huán)境大幅度改善,，主發(fā)動機工作時間可大幅縮短，更有可能實現(xiàn)低成本目標,。
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    推進系統(tǒng)當前傾向于采用直排式塞式噴管發(fā)動機或三組元發(fā)動機,。直排式塞式噴管發(fā)動機性能高，可以充分配合升力體外形,，是RLV比較理想的推進系統(tǒng),。塞式噴管的矩形結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)發(fā)動機與運載器機體的一體化設(shè)計,，降低系統(tǒng)重量,，減少飛行阻力。三組元發(fā)動機的特點是采用兩種燃料,、一種氧化劑,，所以又稱為雙燃料發(fā)動機。在相同的室壓條件下,，三組元發(fā)動機的結(jié)構(gòu)質(zhì)量比氫/氧發(fā)動機低10%~25%,。此外少量液氫(推進劑總流量的6%)的加入，不僅可以提高冷卻性能,，允許更高的燃燒室壓力,，也可以改善燃燒穩(wěn)定性。
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    可重復(fù)使用運載器采用兩級并聯(lián),，依次回收,。相比于單級入軌，采用兩級并聯(lián)的形式,，是近期最有可能出現(xiàn)的可重復(fù)使用運載器構(gòu)型,。在發(fā)射場垂直發(fā)射,，一、二級均可采用升力體構(gòu)型,，一級背駝二級在完成各自任務(wù)后依次水平降落至指定著陸場,，也可以僅一級采用升力式構(gòu)型，背駝一次性運載火箭二級形成有效載荷快速,、低成本入軌能力,。

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