10月21日，據國內最新發布的相關新聞報導，中國航天空氣動力技術研究院（又稱中國航天科技集團公司第十一研究院）下屬的空氣動力理論與應用研究所已圓滿完成兩級入軌高升力體空天飛行器的的高速風洞模型自由分離試驗，兩級上下並聯的高升力體飛行器風洞模型成功實現分離，為未來國產某型兩級入軌空天飛行器的研製成功提供了重要的技術保障。
從公布的相關視頻和圖片資料分析，該兩級入軌高升力體並聯飛行器風洞模型，明顯是為了我國將來使用的天地往返可重複使用航天飛行器而研製的。
而重複使用航天飛行器運輸系統，將實現我國航天運輸由一次性使用向重複使用的重大跨越，大幅提升我國進出空間的能力，為更有效和平利用宇宙空間提供更強大的技術支撐。本文則根據國內外的相關公開資料，對我國兩級入軌並聯高升力體空天飛行器的性能和指標做一背景介紹。
實際上，早在20世紀中期，馮·布勞恩和我國的錢學森院士就共同提出了重複使用天地往返運輸系統的概念。可重複使用天地往返運輸系統是指：
可以重複使用的、能夠迅速穿越大氣層、自由地往返於地球表面與太空之間的多用途太空飛行器。
然而目前我國使用的長徵系列，開拓者系列，以及國外的大多數發射太空飛行器的運載火箭都只能一次性使用，使用成本居高不下，發射周期較長，隨著未來太空飛行器的應用越來越普遍，人們對降低太空飛行器發射成本的呼聲越來越高。相對於一次性運載火箭，可重複使用的空天飛行器有以下幾個特點：
1、發射成本大幅度降低。由於空天飛行器的全部或部分部件可以重複使用，可以極大地減少搭載的太空飛行器發射費用，只需擔負後期維護費用。發射周期縮短。
2、傳統的一枚運載火箭，從研製到發射可能需要一年甚至幾年的時間，而可重複使用運載器由於無需重新研製和生產，所以大大縮短了發射周期，一般而言，可重複使用空天飛行器可以在數周內實現再次發射，緊急情況下一個星期之內就能實現第二次發射升空入軌。
3、能夠更為靈活地完成任務。可重複使用的空天飛行器既可載物，作為運載工具，也可以乘員，作為天地往返的工具，它還可以做較長時間的在軌停留和空間機動。
因此，它可以方便地為空間站予以補給、進行空間作業以及進行科學實驗，最後安全地返回地面。然而，具有上述種種優點的可重複使用的空天飛行器的研製道路並不平坦，美國研製的太空梭就是一個悲劇性的範例。1981年4月12日，美國「哥倫比亞」號太空梭首飛成功，成功地突破了帶翼飛行器高超聲速返回的防熱、制導導航控制以及重複使用火箭發動機等一系列技術難題，實現了天地往返運輸系統的部分重複使用。太空梭是世界重複使用空天飛行器發展史的第一個重要的裡程碑。
但太空梭並沒有實現降低發射費用的初衷，每次發射太空飛行器使用成本比一次性運載火箭還要高，原計劃1到2個月就可進行一次重複飛行也並沒有實現。特別是由於可靠性技術不過關，數次機毀人亡的空中大爆炸最終徹底斷送了其前途，而不得不全部退出現役，美國的太空人現在只能依靠俄羅斯的聯盟號一次性運載火箭進出國際空間站，可以說是一個絕大的諷刺。可重複使用空天飛行器的發展在國際上進入了低潮。
近年來，隨著美國X -37B無人可重複使用空天飛機、可多次使用的獵鷹-9型火箭的研製成功，從而再次鼓舞了各航天大國研發重複使用航天運輸系統的激情，掀開了人類重複使用航天運輸系統發展歷史上的新一頁。
我國從20世紀80年代就聯合航天和航空工業部門，共同開展了小型太空梭論證研究，雖然最終決定載人航天還是使用一次性使用的長徵2F改進型火箭，但也沒有放棄可重複使用航天運輸技術的研究。
經過近四十年的研究，已逐步形成了適合我國具體國情的重複使用航天飛行器的發展方案。尤其是「十二五」（2011至2015年）以來，我國在火箭構型重複使用、升力式火箭動力重複使用、組合動力重複使用等三種技術途徑上，均取得了重要技術進展，為後續的工程研製及應用奠定了良好的技術基礎。
在可重複飛行器外形構型選擇來看，由於高升力體布局沒有機翼或具有很小的翼面，主要依靠其機身來產生飛行所需的升力，其底面一般較為平緩，上表面隆起，使得升力體具有很高的容積特性；同時由於結構簡單、機身鈍度較大，極大降低了飛行器防熱難度和熱防護系統附加質量。因此，高升力體布局逐漸成為天地往返運輸及再入機動打擊飛行器的重要選擇。
從本次公布的相關圖片和視頻來看，我國研製的兩級入軌空天飛行器方案屬於並聯方式，即運載器和軌道器是並聯在一起。採用陸基發射、垂直或水平起飛方式，當達到一定高度時，助推器與軌道器分離，助推器無動力滑翔返回，助推器經過返回段、能量管理段、著陸段後，最終完成水平著陸，而軌道器繼續上升，進入地球低軌道，繞軌道運行並執行發射太空飛行器或載人任務，至少可將2噸的有效載荷發射入軌，同時也可用於實現軌道或次軌道轟炸作戰任務。
完成任務後，軌道器無動力滑翔返回，同樣經過再入段、能量管理段、著陸段後，水平著陸。該兩級入軌空天飛行器將採用渦輪、火箭、衝壓多種先進動力進行有機融合的組合動力方案，能在寬廣的飛行包線內為飛行器提供所需動力。與美國的太空梭相比，其發射使用成本具有明顯的優勢。
目前國內已完成組合循環發動機原理考核試驗，以機體/推進一體化為代表的關鍵技術具備一定的成熟度水平。兩級入軌重複使用運載器的一、二級的分離點高度通常為25~30千米，分離點速度通常為6-10倍馬赫數（音速）。
由於兩級入軌空天飛行器一、二級都是高升力體、大升力面構型，且6-10倍馬赫數分離時二者之間流場非常複雜，激波與邊界層幹擾嚴重，將會產生複雜的氣動力熱效應，從而影響兩個飛行器運動姿態。因此兩級如何快速安全分離，既是空氣動力學研究的重要方向，也是可重複使用兩級空天飛行器研製必須跨越的障礙，也為10年內實現軌道轟炸機作戰能力的形成奠定了基礎。
此次試驗較完美的模擬了了兩級入軌空天飛行器安全分離邊界，其試驗結果與數值模擬結果基本一致，為未來我國可重複使用空天飛行器的發展又掃平了一個重要技術障礙。
來源：小鷹說科技