金属石墨缠绕垫片

美国“淘汰”的航天装备中国成飞将其复活给了外界一大惊喜

2025-12-06 01:43:49
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  每架航天飞机造价上百亿美元。单次发射费用接近五亿,每磅货物运输成本两万美元。你往

  航天飞机起飞重量超过两千吨,机身表面贴了两万多块隔热瓦,每次飞行回来,地勤人员要一块一块检查。哪块有裂纹,哪块有磨损,全得记录下来,该换的换,该修的修。

  实际运营30年,五架航天飞机总共才飞了一百多次,离当初说的目标,差得太远。

  1986年1月,挑战者号发射升空后突然爆炸,固体助推器的密封圈失效。七名宇航员全部遇难,电视画面定格在那个白色的爆炸云上。

  那天发射时的温度太低,橡胶密封圈从来没在这么低的温度下测试过,这就是拿命在赌。

  2003年2月,哥伦比亚号执行完任务返回地球。在德克萨斯州上空即将着陆时,航天飞机突然解体,又是七名宇航员遇难。

  原因是发射时,外储箱的隔热材料脱落,砸破了机翼。返回大气层时,高温气体从破口涌入,整个左翼烧穿了。

  搜救人员在地面找到超过两万块残骸,加起来才占机身的不到五分之一,其他的,都在大气层里烧成灰了。

  NASA花了两年时间调查事故,得出一个结论,每飞几十次就也许会出现一次灾难。这个概率,比坐飞机危险太多倍。

  2010年,奥巴马政府决定航天飞机全部退役。不是因为它太旧,是因为玩不起。

  1969年,阿波罗11号登月成功。美国在太空竞赛里赢了苏联。接下来该干什么?NASA的预算开始往下掉,公众的兴趣也在降温。

  NASA需要一个新目标,不能再是一次性的探险,要搞一个系统,一个能让太空变成日常的系统。

  航天飞机项目正式立项。设计理念很先进:垂直发射,水平着陆,可以重复使用。就像一架能飞到太空的飞机,来回穿梭在地球和轨道之间。

  两个固体燃料助推器,发射时提供大部分推力,燃烧后分离,掉进海里,用降落伞回收。回收完要运回工厂清理,重新加注燃料。这套流程下来,成本降了吗?没降多少。时间呢?拖得很长。

  航天飞机返回大气层时,外表温度能到一千六百度。机身表面贴满了隔热瓦,每一块都不一样。有的承受高温,有的只能扛低温,哪块贴在哪个位置,都有讲究。

  哥伦比亚号出事后,NASA给所有航天飞机加装了检测系统。每次发射前,检查时间从几周延长到几个月。

  你设计得越复杂,维护难度就越大。维护难度越大,成本就越高。成本越高,发射频次就越低。发射频次越低,单次成本就更高。恶性循环。

  NASA当年要证明什么?要证明美国的技术比苏联强,所以航天飞机必须是全能的。

  要能载人,要能运货,要能发射卫星,要能修哈勃望远镜,要能建空间站,什么都能干,结果什么都干不好。

  1986年挑战者号出事后,军方不再使用航天飞机发射卫星。商业卫星发射业务也被叫停,航天飞机能做的事情越来越少。

  到后期,航天飞机主要任务就是给国际空间站送货。用一个天价系统送货,这买卖怎么算都不划算。

  2011年,所有航天飞机退役,两架已经在事故中毁了,剩下三架,全部送进博物馆。

  你看到这两个数字,再对比一下美国航天飞机——长五十多米,翼展二十多米——就明白了。昊龙的起飞重量,只有天舟货运飞船的一半左右。

  房元鹏是昊龙的总设计师。他在接受央视采访时说得很直白:美国航天飞机是两千多吨的飞行器,发射规模太大,保障难度太大。

  运载能力:上行两吨,下行一吨。你可能觉得这太少了,天舟货运飞船能运六吨物资,够航天员用大半年。昊龙才两吨,够干什么?

  天舟的任务周期长,运的都是长期储存的物资。新鲜蔬菜水果放不了那么久,昊龙就是干这个的。

  昊龙自带冷链运输能力。三个月补给一次,专门送保质期短的东西,航天员想吃新鲜苹果,想喝鲜牛奶,昊龙给你送上去。

  天舟是一次性的,达成目标就烧掉了,昊龙能把东西带回来。空间站的故障设备,实验样品,都能装进货舱带回地面,这才是航天飞机的真正优势。

  昊龙采用大翼展、高升阻比的气动布局。钝头体机身,两侧是大后掠三角翼,整个机翼可以从翼根处向上折叠。

  发射时,机翼折叠在整流罩里,入轨后第一时间展开,从始至终保持到着陆,这个折叠技术是独创的。

  无动力滑翔,脱离空间站后,离轨制动,进入大气层。飞行器在气动阻力下快速减速,同时产生很高的气动加热。

  机身底部贴了隔热材料,控制管理系统实时调整飞行姿态,精确管理能量。最后在机场跑道水平着陆,就像普通飞机一样。

  不用海上回收,不用复杂拆解,检查机身,更换损耗件,加注燃料,装载货物,再发射。

  房元鹏算过账:飞一次,成本除以二。飞第三次,除以三。飞五次以后,研制成本就不是主要矛盾了。

  成飞的策略很清楚:不追求极致性能,追求经济性;不做全能选手,做专业货车。

  中国空间站要运营十五年以上,后面还可能延寿。这么长的时间里,物资补给是笔巨大开支。用昊龙这种低成本方式,能省多少钱?账本算得明明白白。

  当年航天飞机的研制,受历史环境影响。冷战背景下,指标需求对飞行器产生了特别大的影响。这是综合性因素,不是单纯的技术问题。

  SpaceX的星舰在测试垂直起降,猎鹰九号的一级火箭已能回收重复使用。材料学、传感器技术、控制管理系统,全都不是七十年代的水平了。

  先进材料。隔热瓦不用贴那么多块了,新型材料耐高温性能更好,维护起来更简单。

  数字控制管理系统。八十年代的航天飞机,用的是模拟电路,现在全是数字化控制。传感器实时监测飞行器状态,控制管理系统自动调整姿态。

  制造工艺。当年航天飞机的很多部件,要手工装配。现在有数控机床,有3D打印,精度高,效率快。

  成飞自己就是个例子。歼-20用的是脉动式生产线,成飞在四川自贡建了无人机产业基地,交付周期缩短三成以上。这套工业能力,拿来造航天飞机,绰绰有余。

  美国航天飞机什么都想干。载人、运货、发射卫星、建空间站、修望远镜。结果是什么都干不好。

  昊龙从一开始就定位清楚:货运专机。不载人,就运货,任务单一,设计就能优化。

  2024年11月,第十五届中国航展,昊龙的缩比模型第一次公开亮相,很多人围着模型拍照。

  美国没有淘汰这条路线,是玩不转当年那个版本。技术不成熟,成本控制不住,安全风险压不下去。这样一些问题在2011年无解,不代表在2024年无解。

  材料学进步了,制造工艺进步了,控制管理系统进步了。五十年的技术积累,填平了当年挖的坑。

  昊龙已完成方案设计阶段,正在全方面开展工程研制,预计会用朱雀三号运载火箭发射。

  一个事实很清楚:美国2011年退役航天飞机后,再也没带翼的可返回飞行器。俄罗斯的暴风雪号只飞过一次,就封存了。全世界范围内,现在只有中国在研制新的航天飞机。

  1.央视新闻《面对面》栏目,2024年12月29日,专访昊龙货运航天飞机总设计师房元鹏

  2.中国载人航天工程办公室官方发布,2024年10月29日,公布空间站低成本货运方案入选名单

  3.中国航空工业集团官方信息,第十五届中国航展昊龙货运航天飞机公开亮相有关的资料返回搜狐,查看更加多

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