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东方破晓号可变形多用途概念空天飞行器

http://www.sina.com.cn  2008年10月08日 16:55  新浪航空
东方破晓号侧视图
东方破晓号侧视图

东方破晓号顶视图
东方破晓号顶视图

东方破晓号在轨侧三视图
东方破晓号在轨侧三视图

东方破晓号主视图
东方破晓号主视图

  目前,随着航天飞机的退出,空天飞机正成为各大国研究的重点,它可以降低空天之间的运输费用,还在很大的程度上是一种威慑力量,并具有相当地位的战略意义。

  该飞行器类似于空天飞机,能够往返于空天,它的灵感来源于雨伞,采用的是核聚变发动机或者超音速燃烧冲压发动机+火箭发动机的组合动力方式,在一定高度的时候抛掉发动机,当达到预定轨道之后,利用放在末端的一组小型离子发动机将太阳能电池板像雨伞那样撑开,成为一个面积很大的太阳能电池薄膜,并将其稳定在所需的方向上,另外还有一组小型离子发动机沿“伞骨”分布,可确保飞行器加速飞行,全部发动机均由太阳能电池供电。执行完任务后可将“伞”收好,并再入返回。

  下图为其运载器:

  当空天飞机以6倍音速在大气层中飞行时,空气阻力将急剧上升,所以其外形必须高度流线化,在此采用发动机与机身一体化技术。

  由于出入大气层时严重的气动加热现象,所以采用了主动式冷却防热系统,也就是把机体结构与防热系统一体化,即把机体结构设计成夹层式或管道式,让推进剂在夹层内或管道内流动,使它吸走空气对结构外表面摩擦所生成的热量,而且在机身内层结构骨架中采用的是高速固化钛硼合金,对机头与机翼等温度最高的部位,要求采用碳复合材料,这种复合材料表面有碳化硅涂层,重量轻,耐高温性能好。

  由于该飞行器展开后的面积很大,在轨运行时,还需考虑与空间碎片以及其它空间飞行器之间的碰撞预警和规避机动。

  下图为其空间展开图:

  它的设计用途主要有以下几个方面:

  1.快速响应为卫星或者空间站提供能量。当空间飞行器出现能量供应不足,太阳能帆板失效等情况时,可用该飞行器进行快速抢救,特别是对一些载入航天器和执行特殊任务的空间飞行器来说,这具有很重要意义。

  2.能量中转站。在未来,当地面所需的电能不足以满足人们的需求时,可将大量的该种“雨伞”型飞行器送入轨道,将太阳能聚集后传到地面。这不仅能够很好的利用太阳的能量,还是一种很绿色的获取能量的方式。

  3.激光动能武器。该飞行器可以在非常时期迅速到达预定的轨道,利用它庞大的太阳能帆板,产生巨大的能量,激发激光动能武器,来打击卫星或者地面战略目标。

  4.研究太阳系边缘。由于在打开后,它就成了很薄的一层,而且太阳能电池薄膜本身是柔软弯曲的,那么只需要给它装备一个带有科学仪器的小舱即可作为探测器使用,它拥有强大且源源不断的能量,可以在经过不长的时间后,飞达很远的地方去。经计算,质量为200千克的探测器应带有3125平方米的太阳能帆板,这样就能使探测器加速到每秒185千米,在从近地轨道上起飞后可以在不到一年的时间里飞抵冥王星。

  相关专题:第三届飞行器设计大赛

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