说起空天飞机，不少人立刻想起了美国X37B轨道飞行器，但其实这款装备并非空天飞机。

既然X37B不是空天飞机，那美苏研制的航天飞机是不是空天飞机呢？也不是！

那么什么样的飞行器才是空天飞机呢？

空天飞机是指可依靠自身动力，水平起降并多次重复使用的新一代空天飞行器，实现廉价、安全、便捷的空天往返飞行。这种飞机一旦研制成功，将直接改变各种太空飞行器（包括卫星、探测器、空间站等等）的发射方式。由于全机可重复使用，且动力效率超高，其发射成本、使用成本将比运载火箭便宜很多。

我国研制的“腾云”空天飞机（模型）

它更像是一种升级版的航天飞机，但又全方位超越航天飞机。之前美苏研制的航天飞机都是采用垂直发射方式将航天飞机送入太空轨道，这种飞行方式效率很低。

美国研制的航天飞机（重达2800多吨）

主要体现在：

1、动力效率非常低。

航天飞机必须采用体积庞大，推力1500吨以上，重达1000吨以上的助推器，再加上自身携带的火箭发动机配合才能将自重为68吨、最大有效载荷29.5吨的轨道飞行器送入轨道。航天飞机起飞总推力达2800吨！这么庞大的“变种火箭”，仅燃料费用就十分高昂！可见航天飞机的有效载荷跟普通运载火箭没什么两样，都是低得可怜，仅有1%～3%，也就是说1000吨发射质量也仅能运载10～30吨有效载荷。

以美国哥伦比亚号航天飞机为例，其总长约56米，翼展约24米，起飞重量约2040吨，起飞总推力达2800吨，最大有效载荷29.5吨，有效载荷还不到总质量的1.5%（1.446%），效率低得可怜！

2、高度复杂导致费用超高、可靠性低下。

美国研制的航天飞机由200多万个零件组成，堪称有史以来最复杂的科技发明！

如此高度复杂也导致其研制、生产、维护成本异常高昂！据统计，美国每架航天飞机研制费用高达20亿美元，每飞行一次费用高达5亿美元。1980年美国的GDP为2.7895万亿美元，2019年为21.02万亿美元。若按照这个比例算，这25亿美元的研制、飞行成本相当于现在近200亿美元！若不是美国财大气粗，根本没有国家能够承担如此高昂的费用！最讽刺的是，原本打算通过多次重复使用分摊每次发射费用的航天飞机反而与设计初衷背道而驰。即使从技术上来看，航天飞机是成功的，但从设计初衷来看，这个项目是十分失败的！

由于零件总数堪称天文数字，也直接导致其可靠性很低。事故率非常高，美国的5架航天飞机中，有2架在执行任务时候发生了爆炸、解体，总计14位宇航员为此丧命。

3、发射准备时间和普通液体火箭没什么区别，甚至更麻烦。

美国研制的航天飞机尾部有三台氢氧发动机，总推力为60吨。其外挂燃料箱总质量达735.3吨，包括604.195吨液氧和101.606吨液氢。这两种液体都是十分容易挥发且高度易燃易爆炸的液体火箭燃料，需要分别小心加注。即使十分小心维护，航天飞机加注过程中也经常发生燃料泄露。因此，航天飞机的发射准备时间很长且无法保证准时发射。

正是因为以上难以克服的缺点，美国才在2011年退役全部航天飞机。为了寻求一种航天飞机替代品，X37B应运而生。作为忠实美粉，作为腹黑的兔子，我国也开发了中国版X37B——“神龙”轨道飞行器。我国采取三步走策略，最终将采用“腾云”空天飞机的入轨飞行器背负入轨。9月4日通过火箭发射的并不是空天飞机，而是“神龙”轨道飞行器，也就是将来最终版空天飞机的上面级轨道飞行器。

空天飞机由第一级入轨飞行器和第二级轨道飞行器组成，其中第一级采用涡轮基组合循环发动机（TBCC）。短期来看，在三种组合循环发动机涡轮火箭基组合动力（TRRE）、火箭基组合动力（RBCC）和涡轮基冲压动力（TBCC）中，这种发动机发展前景是最好的，最有希望在短期内研制成功，也是最有潜力的。

为什么这么说呢？

熟悉航空知识的朋友都知道，衡量动力装置动力效率的标准是比冲。比冲越高，推动同等一物体达到同一速度所需消耗的燃料就越少。目前各国火箭动力的比冲普遍不超过400秒，而各类吸气式航空发动机（涡轮动力）比冲达3000秒左右。可见火箭动力是一种非常低效的动力，推动同一物体达到同一速度所需耗费的燃料达到涡轮基发动机的7.5倍。若不是因为吸气式发动机无法在没有空气的太空中使用，人类早就放弃火箭动力了！这才导致人类一直想方设法开发更先进的动力——组合循环发动机。因此，未来若能研制成功涡轮基组合循环发动机，发射同等质量的物体到太空中消耗的燃料将只有现在火箭的五分之一左右。这意味着人类发射重达40吨的登月飞船将不再需要采用重达3000多吨的重型火箭，甚至仅需要其五分之一重量，也就是600吨的空天飞机就能做到！

我国正在研制的另一款空天飞机方案

那么我国的空天飞行器到底进展如何呢？

总体来看，我国项目研究起步更晚，但进度最快！已经领先欧美各国中进度最快的英国！

早在上世纪60年代初（1962年），美国就研制出首架采用组合循环发动机J58发动机的SR71高空高速战略侦察机。这款飞机在当时可谓十分超前，至今都堪称黑科技！从组合循环动力角度来看，算是空天飞机的前身。由于其亚燃冲压动力仅能维持在3～4.5倍音速，这款飞机最高飞行速度不到2.9倍音速。距离超燃冲压发动机最高25倍音速还相距甚远，完全无法达到最低入轨速度（7.9公里/秒），无法实现单级入轨的目标，因此也就无法作为空天飞机的动力。基于这点，各主要强国从上世纪80年代初纷纷启动空天飞机动力研制工作，也就是上文提到的那三种组合循环发动机。

美国上世纪60年代初研制的黑鸟高空高速战略侦察机——SR71

由于技术难度实在太大，很多国家无法攻克，研究项目研发纷纷下马。得益于我国领先世界的超级风洞技术，我国从上世纪80年代开始研发并一直坚持至今。目前，我国的空天飞机已经取得十分辉煌的成果！

我国自主研制的的超级风洞（领先世界）

根据公开报道的信息来看，2018年9月，由我国自主研制的涡轮基冲压动力（TBCC）已经实现了组合发动机模态转换国内首次飞行验证。

涡轮基础组合循环发动机设计图

更令人惊喜的是，我国不仅仅同时开展上述三种发动机研究！2019年初，某官方媒体报道，我国航天科工集团北京动力机械研究所独创的吸气式组合动力方案——涡轮辅助火箭增强冲压组合循环发动机或已于去年底完成该发动机的首次原理样机验证，成功的进行了点火和模式转换！这是一种比“TBCC”更加先进的发动机！

西方发达国家阵营中英国进度最快，但其研制的“佩刀”发动机也只是在去年取得关键技术突破，计划于今年完成核心机整机制造，可谓起了个大早，赶了个晚集！美国则计划于2025年进行首次涡轮基冲压动力（TBCC）飞行试验。

2019年10月底，我国航天空气动力技术研究院（航天科技集团十一研究院）又宣布了一个重磅消息，该院第一研究所圆满完成两级入轨空天飞行器风洞自由分离试验，两级并联飞行器成功分离，为未来两级入轨空天飞行器的研制提供了技术道路探索！

两级入轨空天飞行器风洞自由分离试验

可见我国的空天飞机主要技术难点已经基本攻克，即将整机测试，也就是两级集成测试阶段，我国空天飞机已经呼之欲出！

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