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领先就领先美国！中国首先造出了“货真价实”的空天飞机

立即开通。近日，在武汉举行的第七届商业航天高峰论坛上，中国航天科工集团公司宣布，作为我国新一代天地往返运输系统的重要验证项目，我国“云腾项目”现已完成液体火箭发动机与冲压发动机总成模态转换的飞行验证，迈出了该项目的关键一步。未来，云腾项目将继续按照预定计划推进研发。

虽然航天科技行业的“官方公告”中只有一句话，虽然这个“火箭发动机和冲压发动机组合体模态转换的飞行验证”太过尴尬，但毫无疑问，这个消息对我们来说是一个典型的“50万”消息，而以“云腾计划”为代表的“新一代天地往返运输系统”无疑是“要领先美国人”的又一个项目。

那么，云腾工程的“50万”在哪里，“领先美国人”在哪里？先说“天地往返交通系统”。所谓“天地往返运输系统”，就是火箭和宇宙飞船。我们都知道，载人飞船自冷战以来发展了四代：第一代是以苏联“阿森松岛”和美国“双子座”为代表的双舱构型，第二代是以苏联“联盟号”为代表的三舱式，第三代是美国航天飞机。

在这些项目中，最特别的是航天飞机。与宇宙飞船相比，航天飞机的起飞类似于火箭，需要大型火箭“嗖”的一声将其送入轨道，但着陆不同于普通的宇宙飞船。其他宇宙飞船在着陆时被称为“弹道着陆”，即它们像流星一样重新进入大气层并打开降落伞着陆。航天飞机不需要它。它可以靠滑翔着陆。像大型飞机一样，它从外太空进入大气层，在降落机场前滑入低层大气。与载人飞船相比，航天飞机的载荷能力更大，机内空间更大，宜居性更好，几乎相当于一个小型空间站。到目前为止，航天飞机被认为是划时代的载人飞机。

但是，航天飞机有一个缺点，那就是可靠性不好。目前美国实际飞行的航天飞机只有5架。结果，两人坠毁，十四名宇航员死亡。在坠毁的两架航天飞机中，挑战者号在发射时当场爆炸，哥伦比亚号在返回途中因发射时发生碰撞事故而坠毁。这两起事故其实都是发射过程中出现的问题，这也给了各界科学家一个新的思路：航天飞机的着陆方式一定是老铁没有毛病。如果我们改变它的起飞模式呢？在过去，指望一枚火箭把它射向天空似乎是完全不现实的。整个飞机就像坐在一个巨大的炸药上。如果换一个，让航天飞机像飞机一样起飞，直接进入轨道，然后像飞机一样返回，直接降落在机场，避开了过去最危险的发射环节，提高了可靠性，岂不是很美？

这种两全其美的方式就是美国人一直在努力的太空飞机。然而，由于各种因素，美国还没有真正制造出太空飞机。这种东西X-37B虽然离航天飞机很近，但还是需要火箭才能打到天上去。但X-37B在发射过程中可以留在整流罩内，提高了可靠性，返回时不会被撞落在箱子里。而我们的“云腾计划”是一千一万，比X-37B领先一代。让我们刚刚完成美国人期待的航天飞机，目前的研发进展非常顺利，实验也非常成功。要不是领先美国人，就没有领先美国人的地方。

我大概搞清楚了“云腾计划”的本质。那么，“云腾工程”创造了什么样的黑科技呢？“火箭和冲压发动机组合”的奥秘是什么？让我们谈谈航空航天飞机。之前说航天飞机可以像飞机一样起飞，像飞机一样降落。这个想法说起来容易做起来难：首先你要同时解决飞机上的几个动力系统，比如低层大气的涡扇发动机，高层大气的冲压发动机，大气层外的火箭发动机，一架飞机上的几个发动机。这个系统太复杂了，看不下去。因此，我们常常选择两级入轨：依靠一架使用喷气发动机的“助推器飞机”搭载一架使用火箭发动机的“轨道飞行器”，组成航天飞机的“组合体”；其次，你必须想出一个足够快的喷气发动机。毕竟，仅靠涡扇发动机和涡喷发动机无法将太空飞机加速到所需的速度。这就要求航天飞机携带更多的火箭燃料，削弱其载重能力。因此，航天飞机使用的喷气发动机往往必须是超燃冲压发动机。第三，它是一个如此复杂的空间平面系统。需要解决热防护、系统分离、飞行控制、地面制导等问题。作为一个整体。这个项目的难度不亚于美国航天飞机。

虽然困难重重，但中国的“云腾工程”确实解决了上面这么多大大小小的问题，做了相当完整的全过程实验。比如在整架飞机的设计上，我们的“云腾计划”目前的情况还不清楚，但是从官方公布的未来发展来看，有可能把轨道飞行器和助推飞行器组合在一起，直接从地面起飞，就像大型飞机一样。起飞时，用于入轨的飞机位于助推飞机机身后部，形成奇怪的“双引擎”组合。这种组合首先进入高空，一般高3万米左右，然后启动超燃冲压发动机，开始进入超音速甚至高超音速状态。加速到高超音速后，位于机身后部的轨道器与机体分离，然后启动火箭发动机飞入轨道，而助推器返回机场。轨道飞行器完成任务后，它就像一架航天飞机。

样，以滑翔的方式在机场着陆，完成任务全过程。

又比如，在飞行器的发动机设计上，“腾云工程”已经搞定了火箭发动机这不用说。从这次航天科工官宣的情况看，我们完成了液体火箭发动机和冲压发动机组合模态飞行试验，这意味着什么？就是我们已经做完了空天飞机从高空启动冲压发动机、加速到高超音速，再到启动火箭发动机、入轨飞行器和助推飞行器分离的试验，不仅跨过了空天飞机研制中一个相当大的“拦路虎”，更是意味着我们已经搞定了研制难度最高的冲压发动机、甚至是超燃冲压发动机，摘取了航空发动机研制皇冠上的明珠，这意义不亚于空天飞机本身。

再比如，空天飞机在设计上，需要解决的问题何止千万。举个栗子吧，空天飞机从高空的高超音速，转为使用火箭发动机动力时，要完成组合体的分离。在高超音速条件下，这种组合体的分离谈何容易，单单是超音速动压和气流流场就需要大量的风洞试验和理论计算。这也是为何“腾云工程”这回专门提了一个“模态转换”，从冲压发动机转换为火箭发动机，意味着组合体的分离试验肯定是做过了，而且非常成功，体现出了我国空天飞机的设计水平。

最后，从“腾云工程”的试验过程看，在最近几年，它很有可能已经做过了两次试验，其中2020年9月使用长征2F运载火箭打上去的“五十万”任务，被认为性能和X-37B飞行器类似，现在来看，该飞行器可能就是“腾云工程”的入轨飞行器，这是一次入轨飞行器飞行试验；2020年10月，西安航天动力所官宣说完成了国产组合动力发动机载机首飞，这可能就是“腾云工程”的助推飞行器，和前边的入轨飞行器加起来，两大主要系统都完成了试验；三是2021年7月被西方国家判断为所谓的“次轨轰炸器”的试验，现在来看，这次试验已经被官宣为“腾云”工程助推飞行器、在轨飞行器的结合与全过程飞行试验，而且同样获得了成功。三次试验全部成功，意味着我国在空天飞机领域，已经发展到了极高的水平，甚至已经接近实用化了。

总之，从当前的情况看，我国的两级入轨、组合动力空天飞机，研发进度和研发成果远远超出大多数人的想象，先进程度也远远不是美国的X-37B那种半吊子空天飞机能比的。可以想见，未来伴随着“腾云工程”实用化，中国航天将进一步提高发射和入轨能力，近地轨道的发射成本也有望进一步降低，快速发射能力将提高到前所未有的水平。中国航天，将在空天飞机领域，正式坐稳世界第一的位置。