速度12倍于歼-20，绝密空天飞机同台竞技：中国成功，美国推迟（资料来自网络《巅峰高地》）2023/12/15

彭亮文（谢绝献花）

进入21世纪以来，人类航天技术发展日新月异，以当前视角来看，航天工业皇冠上有两颗明珠，一颗是以X-37B为代表的可重复使用的带翼航天器，媒体朋友们习惯将其称为“空天飞机”，另一颗是以SpaceX公司的猎鹰9号火箭为代表的可重复使用运载火箭。 X-37B在很长一段时间段内，美国在这两条赛道上都是一枝独秀，直到3年前，我国可重复使用试验航天器首飞成功，彻底打破了其在这一领域的技术垄断。12月14日，新华社又发布了一条全文仅百余字的通稿报道，我国可重复使用试验航天器由CZ-2F运载火箭发射成功。 当天，美国也原本计划使用重型猎鹰火箭发射X-37B，但由于技术故障，最终从发射工位撤回厂房，预计将推迟数周。 重型猎鹰火箭与X-37B撤回我国可重复使用试验航天器已经成功实施了三次发射任务，前两次分别是：第一次：2020年9月4日发射，2020年9月6日返回，任务时间是1天多；第二次：2022年8月5日发射，2023年5月8日返回，任务时间是276天。在轨任务时长一次比一次长，相信第三次飞行也会再创佳绩。通稿虽短，但也有关键信息，比如，使用CZ-2F火箭发射，意味着可重复使用试验航天器的发射重量在8.6吨以内，也可自主返回预定着陆场。 7年前用于天宫二号空间实验室发射任务的CZ-2FT运载火箭三年以来，堪称“绝密”的可重复使用试验航天器从未露出真身，但这并不妨碍其作为国之重器的战略价值，我们也可从美国X-37B身上对其管中窥豹。虽然媒体朋友们习惯将X-37B与可重复使用试验航天器称为“空天飞机”，这完全是误会了，可以先看看航天飞机与空天飞机的定义：航天飞机指的是，利用助推火箭垂直起飞，然后启动轨道飞行器进行轨道航行，返回地面时滑翔降落，可以重复使用。空天飞机指的是，能在机场跑道上水平起飞和降落，既可在大气层内飞行，也可在大气层外飞行的飞行器。动力装置在大气层内用吸气式发动机，在大气层外使用火箭发动机。 腾云空天飞机显而易见，虽然X-37B长的像飞机，而且能够进入太空飞行，但它仍然需要依赖运载火箭垂直起飞助推发射，在大气层内只能进行无动力滑翔飞行，这就是典型的航天飞机。 X-37B与火箭整流罩组合可以看到，不论是X-37B，还是可重复使用运载火箭，对于美国航天而言，都是长达半个多世纪持续高强度投入的庞大存量技术资产的再发展成果。虽然航天飞机与空天飞机的定义不同，代表的技术层次也不同，但它们都属于“空天飞行器”，都可以在大气层内外空间跨域飞行，其飞行特征离不开一个词汇，就是“高超音速飞行”。虽然X-37B先声夺人，然而美国在高超音速飞行领域的落后也是显而易见，海陆空各军种发展的高超音速导弹，不论是吸气式，还是滑翔式，皆屡屡失败，这与我国琳琅满目的各型高超音速装备形成了强烈的反差对比。从DF-26的双锥体滑翔制导战斗部，到DF-17的乘波体战斗部，再到各型吸气式高超音速飞行器的研制突破，我国毫无疑问已经跻身世界高超音速装备领域先进梯队的最前列。 这一切都要归功于科学的战略决策，早在上个世纪90年代初期，载人航天工程立项之前，国内相关各院所单位对载人天地往返载具的选型进行了一场大讨论，多个设计方案参与打分评选，其中就包括多款带翼航天器，甚至还有更为激进的两级入轨空天飞机方案。在正式的打分评选中，航天飞机方案获得了最高评分，这与如今我们看到的神舟飞船方案是完全不同的。然而，航天工程从来也不是单纯的技术问题，因为它涉及人力、物力、财力的支配，属于战略性工程，钱学森正是基于这种战略视野，将关键的一票投给了载人飞船方案，这才有了如今的神舟号载人飞船。 虽然基于战略因素考量，载人飞船方案适合我国在那一时期的基本国情，但这并不代表航天飞机方案的落后，恰恰相反，因此，在将关键一票投给载人飞船方案没多久，钱学森就再次寄语年轻一代航天人：航天事业的又一重大发展是空天飞机，尤其是把它作为用半小时即可横跨2万公里的民航工具，所以空天飞机应是21世纪的重大成就。21世纪的中国人一定要在空天飞机上显一显身手，一件国家大事！航天飞机与空天飞机并不是完全不同的技术赛道，发展空天飞机通常都需要航天飞机的技术积累，也可以说，发展航天飞机是打通空天飞机研发瓶颈的必由之路。媒体朋友们也习惯将X-37B称为空天战机，对它充满了军事幻想，但就实际情况而言，X-37B实在是撑不起这一称号。 比如有人说，X-37B可以进行轨道机动，可以捕获他国航天器进行破坏，即便不能破坏，还能对他国航天器进行抵近侦察。理论上，X-37B可以干这些事，但有比它更适合干这些事的军用卫星。以X-37B这种航天飞机而言，其进行轨道飞行时，自身有机翼、隔热瓦等结构死重，在进行轨道机动飞行时相较于相同功能的卫星，需要消耗更多的燃料，而且它本身只善于改变轨道高度的机动飞行，大范围改变轨道倾角的能力十分有限。不论是X-37B，还是我们的可重复使用试验航天器，它们的核心价值仍然在于技术验证，为以后研制真正的空天飞机开辟技术通路。比如带翼航天器返回地球时，入口速度可达25马赫，这一速度几乎是歼-20极速的12倍有余，在与大气层高速摩擦过程中，会形成高热等离子鞘，温度可达两千多摄氏度，需要高性能隔热材料对航天器进行屏蔽保护。 我国在隔热材料领域的技术水平已经居于世界领先水平，最具代表性的就是三年前新一代载人飞船试验船应用的“轻质碳基微烧蚀防热材料”，此种材料能够抵御3000摄氏度高温烧蚀，可胜任载人登月、载人登火星、载人登小行星等各类深空探测器的返回地球任务。以往再入航天器抵抗高温烧蚀的办法就是在隔热材料上堆尺寸堆重量，比如美国用于载人重返月球任务的猎户座载人飞船，发射重量达到了26.5吨，其中返回舱重量是10.4吨，返回舱内部居住空间仅有9立方米。 猎户座飞船在轨画面 猎户座飞船返回舱返回地球后 猎户座飞船返回舱内部画面这是因为其隔热材料性能落后，需要更大的侧壁倾角，这也是为什么猎户座飞船返回舱看上去更加低矮的原因，以降低返回舱侧壁的防热压力，更大的侧壁倾角，直接压缩了返回舱内部居住容积，加上他们的材料又比较笨重，本就局促的空间变得更加局促。我国的轻质碳基微烧蚀防热材料就完全不同，其材料密度极低，本身重量就轻，加上还有微烧蚀功效，也就是说再入烧蚀过程中，只需烧蚀材料的一小部分，就能完成隔热温控任务，由于性能优异，所以我们的返回舱侧壁倾角很小。 我国新一代载人飞船试验船与猎户座飞船对比，我们的侧壁倾角显然更小。如此一来，首先从结构上就能获得更大的返回舱内部容积，其次，由于隔热性能优异，只需少量隔热材料就能完成隔热任务，进一步释放返回舱内部容积。 新一代载人飞船试验船返回舱高速再入大气层 新一代载人飞船试验船返回舱返回地球后的外观所以，我国新一代载人飞船试验船返回舱在比猎户座飞船返回舱轻了足足3吨的基础上，内部却有13立方米的大空间，比猎户座飞船足足多出了4立方米。国产轻质碳基微烧蚀防热材料可以说形成了对猎户座飞船、载人龙飞船、CST-100星际线飞船的跨代领先优势。 新一代载人飞船返回舱内部的大空间，货格可拆。这还只是载人飞船用新一代隔热材料，我国还有另一款不方便透露的新型金属基隔热材料，已经广泛应用于各型空天飞行器。除了隔热材料，还有新一代制导技术的应用。嫦娥五号T1试验器、新一代载人飞船试验船、嫦娥五号探测器、天问一号探测器、神舟系列载人飞船，这些大名鼎鼎的航天器均应用了由我国独创的自适应预测校正制导技术。自适应预测校正制导技术的全称是“全数字全系数自适应预测校正制导”，它能够根据航天器的飞行状态和当前的制导策略，预报飞行终点误差，并根据误差与飞行过程中的各自约束条件，自主计算出接下来的制导策略，直至将航天器精确引导至飞行终点。 新一代载人飞船试验船返回舱正中靶心基于此种技术，三年前，新一代载人飞船试验船首次飞行就创造了10.8环的高精度落点成绩，最终落点正中靶心，实际上在此项技术的帮助下，更早以前的嫦娥五号T1试验器，在月地高速再入任务中就已经刷新了人类同类航天器的开伞点精度。此后，此项技术又助力天问一号着陆巡视器高精度登陆火星预选着陆区。自适应预测校正制导技术可以说是万金油，其应用领域非常广泛，尤其是可以用于空天飞行器的再入飞行，这也是为什么我们在短短三年内，可重复使用试验航天器一举就能够与昔日的世界最强同台竞技的原因。除了目前已经应用的各项高新技术产品，为了尽快打通空天飞机研发的技术通路，我们已经在前瞻布局，有些甚至已经迈过技术研究的层面，正在快速逼近工程应用的目标。比如适配腾云空天飞机的云龙组合动力发动机已经完成原理样机的研制，还有前不久央视大规模公开报道的JF-22高超音速风洞，以及爆震脉冲发动机。 云龙组合动力发动机原理样机 除了高新技术装备的研发布局，我更懂得让技术成果快速转化为战斗力，比如无侦-8高速无人机，它可以实现大范围快速侦察，获取高价值战场情报，为各类作战平台提供打击指引，这款飞机其实也是航天飞机技术的衍生品，比如它的高速无动力返场、自主高速滑跑着陆。 无侦八反观美国，在这些方面调子总能起的很高，然而最终落地的项目可以说是一地鸡毛……可以自信地说，人类第一架真正意义上具有大气层内外空间自主飞行能力的空天飞机必将在中国率先诞生。