X37B不同於太空梭的三個特點

2020-11-23 騰訊網

這兩天國產可重用軌道器的成功發射與返回成為大家關注的熱點。一般都認為這就是中國版的X37B。鑑於保密的原因，沒有關於這一軌道器的更多消息，我們先且了解一下X37B，將來哪天國產軌道器的信息披露出來，我們也可以加以對照和分析。

X37源自「空間機動飛行器」(SMV)這一概念。1995年，美國空軍提出發展SMV。SMV是一種可重複使用的小型無人太空飛行器，作為兩級入軌太空飛行器的第二級，可垂直起飛，水平著陸，具備長期駐留與變軌機動能力，可將小型載荷送入低地球軌道，對衛星進行遠距離檢查和軌道偵察。

從這個需求描述就可以看出來一處不同之處：

太空梭是載人太空飛行器，而 SMV是無人小型太空飛行器。由於無人，不需要複雜的生命保障系統和救生系統，可以減輕許多結構重量。在軍事應用上採取無人的形式，也更加適宜。

在X37B真機現身之後，人們又看到了更多的區別：

首先，X37B 與太空梭氣動外形上的最大區別，是將太空梭的單尾翼，改為兩個外傾立尾。這樣，既改善了X37B的偏航性能，也降低了全機的高度，使其可以放入運載火箭整流罩內。X37B的頭部在氣動外形上也更鈍一些。分析表明，X37B的氣動外形在高超音速，大迎角（40度）條件下升阻比與太空梭接近，但是在25度迎角下的升阻比低於太空梭。不過在低速段（0.4馬赫以下），小迎角下的升阻比優於太空梭。這一設計使得X37B的低速飛行和定點著陸能力優於太空梭。

其次，太空梭在上升段由兩個固體助推器和外部燃料箱，以及有主動力的軌道飛行器組成。它是一個並聯的構型，結構複雜，導致易生事故。X37B則是用火箭頂推軌道器的串聯構型，結構較簡單可靠。這種構型避免了「哥倫比亞」號太空梭外部燃料箱的隔熱泡沫塑料塊脫落後打壞軌道器防熱瓦最終導致該機再入時燒毀的慘劇。

第三，X37B 雖小，但它的頭部和機翼前緣的鈍度有所增大，再入時氣動熱環境和太空梭類似，頭部和前緣的最高溫度約為1627攝氏度，機身的最高溫度約為1316攝氏度。頭部和前緣採用了由艾姆斯研究中心研製的韌化整體纖維抗氧化複合材料（TUFROC），它比太空梭使用的防熱瓦更輕，但可以做得更厚、傳熱過程更慢而抗氧化性能更強。機體則大面積採用韌化整體纖維的絕熱材料（TUFI）。此外，作為試驗，在舵面上局部還使用了碳 / 碳化矽的防熱材料。由於 X-37B 採用了較先進的防熱系統，不僅提高了它在再入大氣層時的安全性，而且大大減少了防熱系統在地面維護和修理的工作量。

最後，略微說說X37B的機動能力。X37B確實可以在軌機動，但主要是進行軌道高度的機動，目前還沒有發現它進行過軌道傾角有較大改變的機動。在2012年的第二次飛行中進行過傾角為0.88度的軌道外機動。今後若要改變軌道傾角，機動的範圍也不會太大。根據NASA和美國海軍的研究結果，在各種初始軌道高度上，Ｘ37B能獲得最大的軌道平面改變能力不超過14°。所以，X37B的機動能力強大只是和以往的太空飛行器相比，並不是能夠隨心所欲的做各種變軌機動。將來說到中國的可重用軌道器也要對變軌能力有清醒的認識。

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