只展示不解釋！央視公開報道，全程沉默，空天飛機好事將近？_風聞

央視頻前段時間發佈了一條題為《中國“爆炸彈射”測試神秘物體》的短視頻，這條視頻頗為怪異，因為全程靜音沉默無任何解説，這個神秘物體究竟是什麼？

此神秘物體，是既神秘，也不神秘。筆者猜想小央視頻團隊可能是編輯人員太多了，相互之間又缺乏溝通，這段視頻畫面其實早在兩個多月前就已經在央視關於中科院力學所的超高聲速風洞專題節目中報道過。

這段視頻反映的其實是，某兩級入軌空天飛機的分離風洞試驗畫面。

有一個事實大家需要明確一下，就是人類至今尚沒有成功研製出空天飛機。不論是炒作多年的X-37B，還是我國近年來先後兩次成功實施入軌發射試驗的“可重複使用試驗航天器”，它們都不屬於空天飛機，而是屬於依靠運載火箭發射入軌的“航天飛機”。

X-37B航天飛機

我國對於空天飛機有清晰的定義，這是一種能在機場跑道上水平起飛和降落，即可在大氣層內飛行，也可在大氣層外飛行的飛行器。動力裝置在大氣層內使用吸氣式發動機，在大氣層外用火箭發動機。

空天飛機與航天飛機相比，有兩點本質不同：

1.起飛方式不同：航天飛機是垂直起飛，空天飛機是水平起飛；

2.動力不同：航天飛機不論大氣層內外，使用的都是火箭發動機，需要自帶大量的氧化劑，空天飛機在大氣層內使用吸氣式發動機無需使用自備氧化劑，或者只需少量自備氧化劑，大氣層外再使用火箭發動機；

波音公司發佈的空天飛機渲染圖

人類對空天飛機的追求就如同夢想掌握核聚變發電能一樣如痴如醉，因為一旦研製成功，將是人類進入空間能力的一個全新的里程碑，有一點可以肯定的是，人類擁有空天飛機的時間會早於擁有核聚變發電能力，而且放眼全球，中國是最接近這一目標的國家。

為什麼説，中國最接近空天飛機目標？

因為我們做到了工慾善其事必先利其器，指的就是風洞。

JF-22超高速風洞

執行此次“爆炸彈射”試驗的是JF-22爆轟驅動超高速高焓激波風洞，這是我國在高超聲速風洞領域全面領先全球的一款國之重器。

風洞全長167米，能夠復現40到90公里高空約30馬赫的超高速飛行來流，流場直徑可達2.5米，國外同類指標僅有1.5米，直徑越大，可試驗的飛行器規模越大，試驗時間也比國外同類指標高出數倍，參試飛行器規模又大，試驗時間又長，獲得的數據精度自然就更高，再有就是總温高、總壓高，温度可以達到1.8萬攝氏度，壓力可以達到1萬個大氣壓。

JF-22風洞的每一項指標都是世界領先，此為“全面領先”，用該項目負責人的話説就是，在世界上沒有其它風洞可比。

與JF-22並排佈置的還有JF-12高超聲速風洞，後者建成於十幾年前，時至今日，它也仍然是世界領先。

同樣世界領先的我國JF-12復現高超聲速激波風洞

JF-22世界領先，JF-12也世界領先，這豈不是很矛盾的表述？它倆之間誰領先誰？

這絲毫不是什麼矛盾的表述，因為兩個風洞有着各自不同的舞台，JF-22負責40至90公里高空，JF-12則負責20到50公里的空域，復現速度可達12馬赫，二者結合又使我國成為全球唯一一個能夠在高超聲速領域覆蓋全部飛行走廊的國家。

空天飛機要想從地面飛入太空，就需要掌握全部飛行走廊的氣動數據與對應高度的發動機工況數據，在這個飛行走廊中有一個高度層對於人類的認知而言仍存在大量的空白，這就是“臨近空間”，也被稱為“亞軌道空間”，高度是20至100公里。

臨近空間大氣稀薄，傳統吸氣式發動機運作效率隨高度升高而不斷下降，傳統航空器難以觸達，即便依靠能量優勢觸摸到臨近空間，也會因為氣動效率驟然降低而難以長時間飛行。

臨近空間

臨近空間也並非不能進入，比如發射航天器用的運載火箭就必然要經過臨近空間，不過由於火箭氣動相對單一，動力系統又是不依賴大氣的火箭發動機，所以人們很難通過運載火箭提高對臨近空間的認知。

即便是氣動佈局稍微複雜的航天飛機也是火箭動力，它也不依賴空氣。

欲戴王冠必承其重，對於空天飛機而言，就必須征服臨近空間的種種技術障礙，讓臨近空間成為空天飛機自由翱翔的樂園。

有不少人認為，中科院力學所實施的此次“爆炸彈射”試驗就是騰雲空天飛機的兩級分離試驗，這樣表述對嗎？並不一定。

先來理解一下，央視為什麼將其表述為“爆炸彈射”，這裏的“爆炸”指的是JF-22超高聲速風洞“爆轟驅動”的驅動方式，該風洞正是利用正向爆轟驅動的頂流，才獲得了全面領先的各項性能，以往國際上都是反向爆轟，通常能量很有限，無法實現我們JF-22的性能。

能否實現順暢地分離，是研製兩級空天飛機的一個重要技術瓶頸。兩級空天飛機不同於傳統的兩級運載火箭，後者分離時的氣動條件相對單一，前者則不同，兩級空天飛機的一級與二級皆是帶翼飛行器，分離碰撞風險大。

比如早在去年某單位就進行過一次在6馬赫條件下的兩級空天飛機的風洞分離試驗，兩級分離時產生的衝擊波在兩級之間來回震盪，從而減慢了二級速度，這對於要達到入軌速度的二級飛行器而言是不利的，而且這種震盪也影響了二級飛行器的姿態，使其產生了奇怪的傾斜，從而增加了兩級之間分離時的碰撞概率。

直接分離條件下，二級受一級激波影響顯著。

當時研究人員給出的解決方案是，通過改變兩級飛行器的相對運動，建立一種在不同飛行情況下更安全的分離方法。

中科院力學所此次分離試驗則給出了一個看起來更加高明的兩級空天飛機分離方案，可以看到揹負着二級飛行器的一級飛行器背部有一條導軌，二級通過導軌向前移動離開一級，這樣一來就能平穩地穿過一級飛行器高超聲速飛行時產生的激波，這個設計可謂是匠心獨具。

為什麼説此次試驗並不一定是騰雲空天飛機？首先，中科院力學所與承擔騰雲空天飛機項目的某單位並不隸屬同一集團，當然也不能排除兩家可能的合作關係，畢竟我們是全國一盤棋。但也要知道，我國空天飛機領域正呈現的是百花齊放的發展業態，並行推進的空天飛機項目又何止一兩個。

在眾多空天飛機項目中，公開報道的，並已經有實際飛行試驗經歷的還是兩大傳統航天龍頭企業：航天科技集團與航天科工集團。

航天科工集團的項目就是曝光度最高的騰雲空天飛機，該項目早在5年前就已經實現騰飛一號組合動力模態轉換首飛試驗，並計劃在兩年後實現技術驗證飛行試驗，2030年完成兩級入軌空天飛機的研製。

騰雲空天飛機構型圖

空天飛機要想實現從地面滑跑起飛進入太空，就需要一款能夠適應低空、中高空、太空不同高度層的發動機，也就是説需要組合渦輪、渦扇、衝壓、火箭各種動力模態，此為組合動力發動機。

可以説，航天科工集團的時間表是最為激進的，但他們也有激進的底氣。因為承擔騰雲空天飛機動力研製任務的航天科工集團某單位恰好就是我國飛航發動機專業户，半個多世紀的時間裏向用户交付了大量渦噴、渦扇、衝壓發動機、固體火箭發動機等各型動力產品，發動機種類非常齊全，對於他們而言，研發空天飛機組合動力發動機是有着先天優勢的。

該單位研製的“雲龍組合動力發動機”就是面向我國可重複使用單級/兩級入軌運載器、空天飛行器動力需要，提出的基於液氫燃料的多循環深度耦合預冷發動機，與歐洲的雲霄塔空天飛機計劃配置的SABRE預冷組合發動機類似。

雲龍組合動力發動機原理樣機

此種動力對發動機預冷器的工況要求極為嚴苛。因為組合動力發動機在大氣層內長時間高速飛行條件下，氣流温度急劇升高，發動機材料難以承受，這會導致壓氣機等高性能部件無法工作，單純依賴材料性能提升去硬抗，並不是高效率的辦法，最佳的辦法就是材料耐熱性能提升的同時，通過主動降温的設計實現温度控制。

預冷技術就是引入進氣主動降温，事實表明，承研雲龍組合動力發動機的某單位是有實力的，他們早在三年前就完成了雲龍發動機原理樣機的研製任務，並且順利開展了後續試車任務，並在兩年前就實現了預冷器在5馬赫熱態試驗中實現毫秒級降温近1000℃。

原理樣機已經問世三年，這也意味着工程樣機即將問世，照這個進度，如期實現2030年兩級入軌空天飛機研製任務是可以預期的，即便有所遲延，到2035年之前也是完全有把握的，這個時間節點也會遠遠領先於西方。

騰雲空天飛機二級風洞測試

空天飛機的另一家主力單位便是航天科技集團某單位了，他們並沒有雲龍發動機承研單位的發動機全品類覆蓋的先天優勢，但是他們有宇航產品優勢，意思就是説，他們運載火箭產品多，發射經驗也豐富，因此航天科技集團因地制宜推出了符合自身條件三步走規劃：

第一步：2025年實現火箭動力部分重複使用，一級帶翼運載器揹負二級火箭，一級將二級送入預定高度後可控返回地面機場着陸，二級自主入軌釋放載荷，該型運載器起飛級將配置80噸級液氧甲烷發動機；

第二步：2030年實現火箭動力完全重複使用，一二級均為帶翼運載器，一級將二級送入預定高度後可控返回地面機場着陸，二級自主入軌釋放載荷後再入大氣層可控返回地面機場着陸，該型運載器起飛級將配置200噸級液氧甲烷發動機；

第三步：2040年實現兩級組合動力入軌，完全重複使用。飛行步驟與第二步計劃一樣，但動力方案完全不同，一二級帶翼運載器均將配置適應各自任務高度的“吸氣式組合動力發動機”。

目前航天科技集團針對第一步計劃已經先後兩次成功發射亞軌道重複使用運載器，且第二次發射就是重複使用，計劃配置的液氧甲烷發動機也正在持續試車，為兩年後實現第一步目標奠定了堅實基礎。

完成第一步之後的第二步也會比較容易，畢竟我國已經成功實施兩次可重複使用試驗運載器的入軌發射任務，第二次發射的在軌時間長達276天，綜合技術性能已經可以與X-37B比肩。

最難的是第三步計劃，其與第二步之間的時間跨度長達十年，即便如此，針對第三步的關鍵技術攻關也早已開始，其所使用的組合動力是也是預冷組合發動機，與航天科工集團的雲龍發動機類似。

通過比較可知，最有希望率先首飛的真正意義的兩級入軌空天飛機還是航天科工的“騰雲空天飛機”，所以文章前半部分敍述的中科院力學所的空天飛機風洞分離試驗與騰雲空天飛機應該是兩碼事。

要知道中科院本身就是立足於基礎科學領域研究的單位，航天科技集團與航天科工集團則是立足於工程實現與應用的單位，就其定位而言，中科院力學所的工作往往更具基礎創新價值，其探索的也都是更為先進的未來技術。

中科院力學所不僅提出了更具優勢的導軌式兩級分離方案，還提出了新型空天動力方案：駐定斜爆震發動機。

兩大航天集團的空天飛機項目都是基於預冷組合動力實現，此種動力中的超燃衝壓動力，隨着飛行速度的增加性能開始急劇下降。斜爆震發動機與普通的超燃衝壓發動機相比，能在更高的飛行馬赫數下保持較高的燃燒效率，另外還具有燃燒室長度短、重量輕、飛行阻力小及易於重複啓動等優點，是空天飛機更有前景的動力選項。

再比如，中科院力學所的JF-12高超聲速風洞與JF-22超高聲速風洞，在沒有這兩個風洞前，我們就沒有高超聲速與超高聲速風洞嗎？

當然有了，比如中國空氣動力研究與發展中心官網就大方地介紹了十幾款超高聲速風洞，其中有一款2米激波風洞的性能就達到了24馬赫，不然我們那麼多東風快遞、嫦娥五號、天問一號是怎麼多快好省地研製出來的。JF-12與JF-22對於我們的意義在於，讓本就在高超聲速領域領先的我們，進一步鞏固領先優勢。

力學所主要是進行先進技術的預先研究，同時可以為其它兄弟單位提供更為先進的風洞設施，共同促進國家的科技軍工事業的快速發展。

任何新生事物的發展都有其客觀規律，都有一個成長進步的過程，現在有些人一提到空天飛機，就盯着它的弱點，比如結構重量大導致幹質比太低，運力不高。

然而空天飛機及其衍生技術的未來應用場景卻是極為廣闊的，比如組合動力發動機可以用於高超聲速導彈、空天飛機一級運載器可以發展為點對點全球到達的高超聲速運載器、空天飛機還有着更為靈活的快速進入空間能力，這些優勢性能即可軍用，亦可民用。

空天飛機概念最早是由我國航天帶頭人錢學森於上世紀四十年代末率先提出，錢老當時就設想一種揹負入軌運載器的兩級空天飛機，回國後他也十分重視空氣動力學研究，在上世紀八十年代軍工大裁撤的年代，也是他力主保留了我國最大的風洞羣。後來在載人天地往返運輸載具的評選中，在給載人飛船投出關鍵一票後，錢老又寄語年青一代航天人：

航天事業的又一重大發展是空天飛機，尤其是把它作為用半小時即可橫跨2萬公里的民航工具，所以空天飛機應是21世紀的重大成就。21世紀的中國人一定要在空天飛機上顯一顯身手，一件國家大事！

以JF-22超高聲速風洞為例，它所能達到的試驗速度極限是30馬赫，這一速度幾乎是殲-20戰鬥機的12倍，基本就可以實現錢老當年的設想。

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