从航天飞机到空天飞机
称雄太空整整30年的美国航天飞机时代己经正式结束了。人们会问：作为世界第一航天大国的美国会就此偃旗息鼓吗？回答当然是否定的。事实上,在航天飞机进行绝唱之旅以前，美国就开始了研制空天飞机的准备工作，其目的是继续谋求和保持太空优势。2010年4月美国空军颁布的《2020美国空军构想—全球警戒、全球到达、全球力量》文件明确宣布，空军的活动将从地球表面一直延伸到外层空间，中间没有空隙，而能实现这种穿越飞行的只有空天飞机。
X-37B飞行器的试飞
2011年3月5日，美国空军第二架X-37B(OTV-2)轨道试验飞行器搭载宇宙神5型运载火箭发射升空，开始了长达9个月的试飞之旅。这虽然是它的第一次升空飞行，但却是该种新型飞行器的第二次升空。第一架X-37B(OTV-1)在太空翱翔7个多月、完成5次变轨和一系列自主试验任务之后，已于2010年12月3日顺利返航着陆。
实际上，这种引人注目的飞行器尚不是空天飞机，而只是一种小型航天飞机。它只携有航天发动机即变轨和姿态控制火箭发动机，发射方式也与航天飞机大同小异，并没有装置航空发动机，故而与空天飞机的定义并不吻合。但是，其飞行试验的目的则是为向空天飞机进行过渡而做准备。
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两架X-37B飞行器均由美国波音公司旗下幻影工作室研制，整机重达5000千克，长约8.8米，翼展宽度约4.6米，形状很像航天飞机，但尺寸只有航天飞机的四分之一。
X-37B的发射方式更接近于卫星的发射。由于运载火箭直接将X-37B送入环绕地球的轨道飞行，使其本身具备了克服地球引力所需要的第一宇宙速度，故而它能像卫星一样携带并展开太阳能电池板长时间地在太空运行。只是在需要进行变轨飞行试验和离轨再入大气层返回地球时，才启动变轨和姿控火箭发动机工作，因此它携带的推进剂并不是很多。
第一架X-37B在地球轨道上度过了224天，进行了5次大范围变轨飞行，最终在无人操纵的情况下降落地球。它所承担的任务是测试制导、导航、控制、热保护以及自动操作、重返大气层与着陆功能，试验新材料和太空传感器，检查把试验设备送入太空并带回地球的技术。X-37B(OTV-1)是继前苏联“暴风雪”号航天飞机后第二架完成自主重返大气层并成功降落地面的太空飞行器。
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前景看好难题依在
早在20世纪50年代，著名科学家钱学森就提出了研制空天飞机的设想。顾名思义，空天飞机是一身兼航空与航天两种职能的飞行器。它既采用飞机使用的吸空气式发动机，能在大气层中飞行，又采用航天器使用的火箭发动机，能在太空中环绕地球运行。其突出特点是,可从普通机场跑道起飞，不断加速，使飞行速度达到高超音速，不仅能冲出大气层进入太空遨游，而且能在完成航天任务后再入大气层，在普通机场水平着陆。
人们乘坐这种空天飞机旅行，既可以很高的速度在短时间内到达地球的任意一个角落，又可在中途享受观览太空风光的礼遇。空天飞机返回地面经简单维修重新加注推进剂后立即就能再次升空，复飞间隔时间短，可以重复使用几十至几百次，还不用专门的航天发射设施，起降方便。这是目前世界上一次性使用的宇宙飞船和多次部分重复使用的航天飞机都无法做到的。
空天飞机在大气层中飞行时主要使用冲压发动机作为动力装置。和飞机上应用的涡轮喷气式发动机工作原理一样，冲压发动也是靠吸收空气中的氧气，燃烧本身携带的燃烧剂生成燃气高速向后喷出产生反作用推力而工作的；不同之处是没有压气机和燃气涡轮，进入燃烧室的空气是利用高速飞行时冲压作用来增压的。理论研究表明，其最高速度可达23倍音速。这种技术难度较大的发动机，虽然有结构简单、重量轻、成本低、推力大等优点，但在静止状态下不能自行启动，须用助推方法将其推进到一定速度后才能有效工作，且其低速性能不好。冲压发动机历来以高空高速状态下难以顺利点火和燃烧的不稳定等问题困扰着专家们，使其迟迟未能在航空器上得以采用。世界上一些国家早已在这方面进行技术攻关，但迄今未能获得比较满意的成果，尤其是速度达10倍音速以上的高超音速冲压发动机尚未出现。
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空天飞机雏形已现
20世纪80年代美国就开始研究空天飞机，并将其命名为“东方快车”。该机采用涡轮喷气发动机进行起飞、爬升和加速。当其速度达到3倍音速时，该发动机关机，随即启动冲压发动机工作，继续在大气层中加速飞行。当其速度达到15倍音速并需要变轨时，冲压发动机关机，接着启动火箭发动机工作并冲出大气层，在太空以25倍音速进入近地轨道飞行。当其完成航天任务后再入大气层需要变轨时，再次启动冲压发动机工作并减速飞行。当其速度降到3倍音速时，冲压动机关机，再次启动涡轮喷气发动机工作，并向目标机场滑翔降落。这种空天飞机使用两种吸空气式发动机，因而更为经济，可使发射成本降到航天飞机的十分之一。因受限于冲压发动机难题,致使其至今未能实现。
2002年7月30日，澳大利亚试验了一种用于高超音速飞机的冲压发动机。开始时，先由助推火箭将飞机送至30千米的高空，然后机箭分离，继而冲压发动点火，推动飞机以7倍音速的速度飞行。冲压发动机工作了8分钟，试验进展较为顺利。
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2004年3月27日，美国宇航局进行了采用冲压发动机的X-43A无人驾驶飞行器的飞行试验，也曾达到7倍音速的飞行速度。澳、美试验的冲压发动机都是用液氢为燃烧剂的。2010年5月26日，波音公司制造的采用惠普公司研制的冲压发动机驱动的高超音速X-51A“波行者”飞行器首飞成功。飞行器在空中离开B-52轰炸机后，以5倍音速飞行了约3分半钟，创下了用烃燃料作冲压发动机燃烧剂首次成功飞行的记录。
由于冲压发动机也可以作为巡航导弹的动力装置，如印度和俄罗斯共同开发的速度为2.8倍音速、射程为290千米的“布拉莫斯”超音速巡航导弹，故而一般人都以为其试验成功就为研制先进的巡航导弹奠定了基础，而不太注意它更为研制空天飞机廓清了道路。虽然目前已掌握的冲压发动机技术还远未达到15倍和更大倍数音速的速度，但是如若5倍或7倍音速技术较为成熟，不妨亦可先装在空天飞机上使用，以促使这种新型飞行器的早日问世。联系到“东方快车”方案，若给X-37B飞行器装上涡轮喷气发动机和冲压发动机，再适当增大其携带的火箭发动机的推力，即可成为一种试验型空天飞机。
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兼顾民用与军用
鉴于大推力涡轮喷气发动机和火箭发动机技术早已大量投入实际使用，随着高超音速冲压发动机的研制成功，大型空天飞机也就会随之出现。显而易见，无论是小型还是大型空天飞机，都是既可作为民用亦可作为军用的新型飞行器。它可在普通机场水平起飞和降落，能在短时间内将旅客和民用物资送达目的地，或将军人和作战武器运抵战斗基地，还可在空中向地面目标投放导弹和炸弹，大大提高作战的时效性。更为厉害的是，它能在太空捕获已方的故障卫星，摧毁敌方的工作卫星，并对敌方阵地进行快速侦察，获得最新的动态信息。
就美国的载人航天器来说，由于航天飞机完成绝唱之旅后己经退役，目前正在研制的“猎户座”载人飞船还得等待几年之后方可投入使用，且主要目标是为运送航天员登陆小行星和火星而用的，同时载人飞船仅是一次性使用的航天器。在这种情况下，美国启动空天飞机的预先研究工作和过渡载体的试验飞行是完全符合客观实际需要的。无论是民用还是军用空天飞机的问世，都是人类在研制飞行器技术上的一项重大创新和发明。
空天飞机一旦问世，就将是本世纪的空中超级明星。特别是军用空天飞机参加作战，将使传统作战模式产生巨大变化。可以预见的是，届时的空战和太空战将融为一体变成空天战，空军将转变为航空航天部队，防空作战将扩展为防空天作战，领空安全必须与太空安全同时考虑与设防，并具有快速进入、有效防御和机动进攻能力，从而打破目前业己形成的国际太空发展格局。
【责任编辑】庞 云, http://www.100md.com(思飞)
X-37B飞行器的试飞
2011年3月5日，美国空军第二架X-37B(OTV-2)轨道试验飞行器搭载宇宙神5型运载火箭发射升空，开始了长达9个月的试飞之旅。这虽然是它的第一次升空飞行，但却是该种新型飞行器的第二次升空。第一架X-37B(OTV-1)在太空翱翔7个多月、完成5次变轨和一系列自主试验任务之后，已于2010年12月3日顺利返航着陆。
实际上，这种引人注目的飞行器尚不是空天飞机，而只是一种小型航天飞机。它只携有航天发动机即变轨和姿态控制火箭发动机，发射方式也与航天飞机大同小异，并没有装置航空发动机，故而与空天飞机的定义并不吻合。但是，其飞行试验的目的则是为向空天飞机进行过渡而做准备。
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两架X-37B飞行器均由美国波音公司旗下幻影工作室研制，整机重达5000千克，长约8.8米，翼展宽度约4.6米，形状很像航天飞机，但尺寸只有航天飞机的四分之一。
X-37B的发射方式更接近于卫星的发射。由于运载火箭直接将X-37B送入环绕地球的轨道飞行，使其本身具备了克服地球引力所需要的第一宇宙速度，故而它能像卫星一样携带并展开太阳能电池板长时间地在太空运行。只是在需要进行变轨飞行试验和离轨再入大气层返回地球时，才启动变轨和姿控火箭发动机工作，因此它携带的推进剂并不是很多。
第一架X-37B在地球轨道上度过了224天，进行了5次大范围变轨飞行，最终在无人操纵的情况下降落地球。它所承担的任务是测试制导、导航、控制、热保护以及自动操作、重返大气层与着陆功能，试验新材料和太空传感器，检查把试验设备送入太空并带回地球的技术。X-37B(OTV-1)是继前苏联“暴风雪”号航天飞机后第二架完成自主重返大气层并成功降落地面的太空飞行器。
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前景看好难题依在
早在20世纪50年代，著名科学家钱学森就提出了研制空天飞机的设想。顾名思义，空天飞机是一身兼航空与航天两种职能的飞行器。它既采用飞机使用的吸空气式发动机，能在大气层中飞行，又采用航天器使用的火箭发动机，能在太空中环绕地球运行。其突出特点是,可从普通机场跑道起飞，不断加速，使飞行速度达到高超音速，不仅能冲出大气层进入太空遨游，而且能在完成航天任务后再入大气层，在普通机场水平着陆。
人们乘坐这种空天飞机旅行，既可以很高的速度在短时间内到达地球的任意一个角落，又可在中途享受观览太空风光的礼遇。空天飞机返回地面经简单维修重新加注推进剂后立即就能再次升空，复飞间隔时间短，可以重复使用几十至几百次，还不用专门的航天发射设施，起降方便。这是目前世界上一次性使用的宇宙飞船和多次部分重复使用的航天飞机都无法做到的。
空天飞机在大气层中飞行时主要使用冲压发动机作为动力装置。和飞机上应用的涡轮喷气式发动机工作原理一样，冲压发动也是靠吸收空气中的氧气，燃烧本身携带的燃烧剂生成燃气高速向后喷出产生反作用推力而工作的；不同之处是没有压气机和燃气涡轮，进入燃烧室的空气是利用高速飞行时冲压作用来增压的。理论研究表明，其最高速度可达23倍音速。这种技术难度较大的发动机，虽然有结构简单、重量轻、成本低、推力大等优点，但在静止状态下不能自行启动，须用助推方法将其推进到一定速度后才能有效工作，且其低速性能不好。冲压发动机历来以高空高速状态下难以顺利点火和燃烧的不稳定等问题困扰着专家们，使其迟迟未能在航空器上得以采用。世界上一些国家早已在这方面进行技术攻关，但迄今未能获得比较满意的成果，尤其是速度达10倍音速以上的高超音速冲压发动机尚未出现。
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空天飞机雏形已现
20世纪80年代美国就开始研究空天飞机，并将其命名为“东方快车”。该机采用涡轮喷气发动机进行起飞、爬升和加速。当其速度达到3倍音速时，该发动机关机，随即启动冲压发动机工作，继续在大气层中加速飞行。当其速度达到15倍音速并需要变轨时，冲压发动机关机，接着启动火箭发动机工作并冲出大气层，在太空以25倍音速进入近地轨道飞行。当其完成航天任务后再入大气层需要变轨时，再次启动冲压发动机工作并减速飞行。当其速度降到3倍音速时，冲压动机关机，再次启动涡轮喷气发动机工作，并向目标机场滑翔降落。这种空天飞机使用两种吸空气式发动机，因而更为经济，可使发射成本降到航天飞机的十分之一。因受限于冲压发动机难题,致使其至今未能实现。
2002年7月30日，澳大利亚试验了一种用于高超音速飞机的冲压发动机。开始时，先由助推火箭将飞机送至30千米的高空，然后机箭分离，继而冲压发动点火，推动飞机以7倍音速的速度飞行。冲压发动机工作了8分钟，试验进展较为顺利。
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2004年3月27日，美国宇航局进行了采用冲压发动机的X-43A无人驾驶飞行器的飞行试验，也曾达到7倍音速的飞行速度。澳、美试验的冲压发动机都是用液氢为燃烧剂的。2010年5月26日，波音公司制造的采用惠普公司研制的冲压发动机驱动的高超音速X-51A“波行者”飞行器首飞成功。飞行器在空中离开B-52轰炸机后，以5倍音速飞行了约3分半钟，创下了用烃燃料作冲压发动机燃烧剂首次成功飞行的记录。
由于冲压发动机也可以作为巡航导弹的动力装置，如印度和俄罗斯共同开发的速度为2.8倍音速、射程为290千米的“布拉莫斯”超音速巡航导弹，故而一般人都以为其试验成功就为研制先进的巡航导弹奠定了基础，而不太注意它更为研制空天飞机廓清了道路。虽然目前已掌握的冲压发动机技术还远未达到15倍和更大倍数音速的速度，但是如若5倍或7倍音速技术较为成熟，不妨亦可先装在空天飞机上使用，以促使这种新型飞行器的早日问世。联系到“东方快车”方案，若给X-37B飞行器装上涡轮喷气发动机和冲压发动机，再适当增大其携带的火箭发动机的推力，即可成为一种试验型空天飞机。
, 百拇医药
兼顾民用与军用
鉴于大推力涡轮喷气发动机和火箭发动机技术早已大量投入实际使用，随着高超音速冲压发动机的研制成功，大型空天飞机也就会随之出现。显而易见，无论是小型还是大型空天飞机，都是既可作为民用亦可作为军用的新型飞行器。它可在普通机场水平起飞和降落，能在短时间内将旅客和民用物资送达目的地，或将军人和作战武器运抵战斗基地，还可在空中向地面目标投放导弹和炸弹，大大提高作战的时效性。更为厉害的是，它能在太空捕获已方的故障卫星，摧毁敌方的工作卫星，并对敌方阵地进行快速侦察，获得最新的动态信息。
就美国的载人航天器来说，由于航天飞机完成绝唱之旅后己经退役，目前正在研制的“猎户座”载人飞船还得等待几年之后方可投入使用，且主要目标是为运送航天员登陆小行星和火星而用的，同时载人飞船仅是一次性使用的航天器。在这种情况下，美国启动空天飞机的预先研究工作和过渡载体的试验飞行是完全符合客观实际需要的。无论是民用还是军用空天飞机的问世，都是人类在研制飞行器技术上的一项重大创新和发明。
空天飞机一旦问世，就将是本世纪的空中超级明星。特别是军用空天飞机参加作战，将使传统作战模式产生巨大变化。可以预见的是，届时的空战和太空战将融为一体变成空天战，空军将转变为航空航天部队，防空作战将扩展为防空天作战，领空安全必须与太空安全同时考虑与设防，并具有快速进入、有效防御和机动进攻能力，从而打破目前业己形成的国际太空发展格局。
【责任编辑】庞 云, http://www.100md.com(思飞)