谢谢您的邀请,我在回答这个问题之前先说一说我们的推进技术的分类。
可以说,我们在大多数情况下区分一个飞行器是航空飞行器还是航天飞行器,依靠的是判断飞机的推进方式,也就是他使用的发动机的种类。
目前我们现有的成熟发动机的种类很多,按大类分为火箭发动机和航空发动机;
1.火箭发动机:我们看到的很多近距攻击导弹,所有的火箭(包括洲际导弹都是火箭推进)都是用的火箭发动机,这种发动机自己携带氧化剂和燃料,混合点燃变成告诉气流向后喷射,产生强劲推力。火箭发动机因为自带氧化剂,所以不用担心在稀薄大气或者太空中飞行,所以但是火箭发动机携带的燃料和氧化剂都太有限,而他的高速喷射使得他的燃料消耗非常快,因此他的工作时间并不长。
2.航空发动机:这种发动机也分为气缸活塞桨叶式的和喷气式的两种大类。这两种发动机都是利用空气作为氧化剂,自带燃料,通过燃烧将化学能转变为气体的动能产生反推力。因为氧化剂是空气,所以航空发动机只能够在大气层里飞行。现在最极限的喷气式发动机能够达到的最大升限也只能在35000米左右,基本上到达了稠密大气的边缘,但是也不能够再上升。
上述的两种发动机直接决定了航天飞行器和航空飞行器的飞行范围和各自的飞行优势区域。所以航空飞行器基本就在20000米一下飞。而航天飞行器甚至可以飞到月球,他只要有燃料和氧化剂他就能走下去。但是我们注意到,在一个特殊的区域海拔20000m~100000m,气体稀薄,但气体对高速运动的物体的阻力又是不可忽略的,所以这个区域的飞行器没办法像卫星一样在一个定轨内飞行,他的机械能在不断的损失,这就是临近空间。我们知道,这个临近空间不能用涡轮(或涡扇)喷气式发动机做动力源,因为氧气太少了,进气量也不够,空气质量流量不足以提供那么大的推力,发动机做功效率很差,而且这个区域的飞行器如果不快飞,根本就达不到足够的升力。而火箭发动机呢,工作时间太短我前面说了原因,根本飞不了多久就失去动力了。所以以前的飞行器一般不会在临近空间飞。
但是,美国人在制订一小时打遍全球计划的时候,就要求飞机在从地面到太空的范围内有可以持续的动力源,这个一旦实现了,非常可怕,试想一架飞机从地面起飞爬升,加速到高超音速(可以达到十几马赫),再穿越临近空间,进入卫星轨道,然后潜伏在太空中,一旦有了五角大楼的指令,就在某某苦逼的敌对国家的上空变轨俯冲下去,速度快到导弹也追不上,这个国家的地面指挥系统和重要军事据点都成了活靶子了。从指令下达到命中目标,不会超过一个小时。空天飞机还可以携带激光武器,打卫星,打飞机,因为他的到达范围太广了,他能看见你,打到你,但是你却根本打不到他,眼睁睁地挨打。这种飞机就是你说的航空航天飞机,又叫空天飞机。可以说空天飞机是美国人开始打太空战争的敲门砖。
空天飞机的用途我讲清楚了,说说他的动力,就为了满足在临近空间和空天两用的要求,我们新研发了一种不够成熟的冲压发动机(也分为超音速燃气和亚音速燃气,他们的进气道和火焰控制稳定系统不同),这种发动机适合为在稀薄大气高速飞行的飞机提供动力,原理如果再详述就太复杂了所以我暂且偷懒,简单的说就是利用高速气流进气时的冲压效果来代替涡轮喷气发动机的旋转涡轮将气体压缩,然后进入燃烧室点燃,喷射出去。这种发动机还在实验阶段。我们如今看到的正在研制的空天飞机就将飞机的喷气引擎和冲压发动机结合使用,同时装上各司其职。也有用飞机的喷气引擎和火箭发动机结合使用的,他的升限也会更高一些。
航天飞机我简单的说,就是用火箭的方式发射,用卫星的方式变轨调姿,用飞机的方式降落的航天器,他只有火箭发动机,所以他的降落是利用重力势能转化成速度的动能来实现升力与重力平衡的。它采用的是火箭发动机。
那么最后我们可以总结空天飞机和航天飞机两者的区别了:
1.用途不同:航天飞机用作军事用途的价值和意义小于空天飞机。因为空天飞机可以大部分涵盖航天飞机的用途。但是航天飞机的运输效率和载重是空天飞机不能比的。所以航天飞机常常用来运送和修理卫星(比如哈伯望远镜),给国际空间站运送物资。而空天飞机,谁知道美国人又要拿它来做什么吓人的事儿,炸基地打卫星就不说了,我相信美国的军方有实力干出更加出乎我们的意料的事情。
2.动力源不同:空天飞机的动力系统要比航天飞机复杂很多,配套的控制系统也会相差很大。燃料不同就不用说了。
3.气动外形差别比较大:这一方面我之前没有铺垫,因为好理解。空天飞机的起降都和正常飞机的模式一模一样,所以他对飞机的升阻比和机动性的要求会很高,但是航天飞机整个在起飞的时候就和火箭一样,推力大于等于重力,他的升力和重力基本就只在降落的时候有点儿关系。
4.机动灵活性不一样:空天飞机的机动方式相比航天飞机更加灵活。因为空天飞机拥有持续的动力源,而且气动性能本身优于航天飞机。
5.发展前景不同:航天飞机基本不会有人再去发展,因为他的事故率太高了,制造的工艺要求和技术难度都太大,维护的成本也很高,于是超级大国美国最后也放弃了,研究也基本停止了,让他自己的航天员跑去做俄罗斯人的大推力火箭去了。(据报导说非常不习惯战斗种族的大过载火箭,美国宇航员坐得眼睛直发黑)
至于空天飞机,它发动机都还不成熟,也在试验改进的阶段,应该说,空天飞机的军事价值非常大,杀伤力强,前景很好。
— 完 —
本文作者:刘泽宇
【知乎日报】
你都看到这啦,快来点我嘛 Σ(▼□▼メ)
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