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主题:中国航天飞机计划 -- 空旷的心

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家园 航天飞机技术难点

航天飞机技术难点

航天飞机属尖端太空科技,主要技术难点在以下4点:

1。热防护技术

航天飞机在再入时因气流加热,部分区域温度可达1000度以上,热防护要求比火箭和飞船更高。为此,航天飞机的大部分外表面都用99%氧化硅纤维瓦,温度不太高的部位用有硅涂层的聚芳酰胺纤维毡,高温部位用增强的碳/碳帽和碳基防热瓦。前两种材料已于90年代由南京纤维研究院和大连合成纤维研究所研制开发成功,2005年,碳/碳合金材料技术被中南大学校长兼院士黄伯云攻克,该技术不仅能用于飞机刹车片,也能用于航天飞机。

2。应急救生技术

为确保载人安全飞行,航天飞机在发射台、起飞和降落期间都必须采取相应的应急救生措施。如暴风雪号在发射台附近设有应急逃逸通道便于在发射时出现危险故障逃离,机载计算机能根据情况在发射前有效终止发射,在发射倒数计和再入返回出现危险时可用弹射救生坐椅逃逸,还有起飞爬升阶段采用整机完整脱离火箭的返回措施等。我国在90年代就有了世界一流的火箭紧急停止技术,2005年为神六发射,又研制开发了独步全球的逃逸塔,中国航天在安全性和快速逃生方面具有不落后于美俄的特有技术。

3。环境控制和生命保障技术

前苏联已研制出基于化学再循环过程的闭路生命保障系统,该系统通过化学方法把宇航员的尿液变成氧气、氢气和能饮用水,氧气供宇航员呼吸,氢气和宇航员呼出的二氧化碳合成甲烷用作火箭的推进剂。相比前苏联目前我国这方面略有不足,神7发射至少推迟半年据说就是因为在改进该项技术,相信要不了多久,这项技术我们也能迎头赶上。

4。轨道机动和反作用控制技术

该技术是为航天飞机(轨道飞行器)在空间的各种机动飞行提供保证的技术,包括入轨机动、轨道修正、轨道变换、空间交会、各个方向上的姿态稳定和控制、脱离运行轨道和再入大气层技等,其技术关键是轨道机动发动机和反作用控制发动机(姿控发动机)的性能和配置以及工作方式,必须满足在空间低温真空环境下能多次起动和可靠工作的要求(如点火次数在3-20次之间,每次工作时间在2-100秒之间、高可靠性和可维修性等),由此产生了推进剂选择、系统选择、高空点火、冷却等一系列高难技术。

目前从掌握到的情况来看,美国航天飞机使用的轨道机动发动机和姿控发动机采用四氧化二氮和一甲基肼推进剂、统一挤压系统。2台轨道机动发动机推力均为2722公斤,38台姿控发动机推力均为396公斤,6台游动发动机推力均为11。34公斤。推进剂靠接触点火。前苏联航天飞机采用2台非自燃液氧/煤油轨道机动发动机,每台推力均为3175公斤,采用电火花点火方式、泵压式推进系统,配置36台姿控发动机用于姿态控制,与轨道机动发动机共用1个储箱,组成统一的综合系统。

我国神六航天器采用3台轨道机动发动机,有10多台姿控发动机。变轨技术上已经接近美和前苏联,随着我国新一代双元非自燃火箭发动机开发成功和新一代大推力运载火箭发动机的高空点火试验通过,相信我们再次会实现航天大跨越。

美国航天飞机与暴风雪航天飞机的对比

挑战者号         暴风雪号

长37.2米         长36.4米

翼展23.8米        翼展23.9米

高度17.3米        高度16.5米

1972年开始研制      1976年开始研制

1981年4月12日首次轨道飞行 1988年11月15日首次轨道飞行

截至1983年花费178亿美元   截至1991年1月花费164亿卢布

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