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正在进行安全检测...

发布时间：2023-11-20 19:15:35 来源：文档文库

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可以利用飞艇或飞机在大气层外发送火箭吗?
本人航空航天工程专业在读，一直希望有一天能参与到可多次使用的廉价航天发射器的研究中，帮助更多普通人上太空，可惜这个目标现在看来真的有点远。
我将从技术和经济两个角度回答为什么空射式运载火箭不见得能大幅度优于地面发射式。
技术角度：
题主提到了低空阻力大，其实低空的高气压对火箭的影响不只阻力这一个方面，它还会导致火箭的比冲降低。通俗地讲就是，在高气压中烧同样多的燃料，获得的推力要比在真空中低。但这些低空的问题会对火箭的整个飞行造成巨大的影响吗？不见得。先看一张高度vs气压的图表
可见25000米以上，气压相对于海平面都快可以忽略不计了再看发射阿波罗登月飞船的土星五号的飞行高度vs任务时间的图表只用了100多秒就达到了25000米这个高度。
换句话说，火箭在低空低效率区的工作时间相比整个任务时间而言非常短
火箭能够入轨，难点不在于飞得高，而在于飞的快，至少达到第一宇宙速度，即7.9km/s。因此，提高火箭的横向运动速度，而非垂直高度，才是一次发射中的重头戏。而当前的火箭发射技术，已经可以让火箭在接近真空的高空中完成这个重头戏了（请随便找一个火箭发射的视频看一下，发射后很快火箭就开始像侧面转向，而不是一个劲地向上飞）
不考虑火箭推进的试验机，如今飞的最高最快的量产型喷气式飞机是美国的SR-71黑鸟侦察机和苏联/俄罗斯用来克制它的米格25/31截击机，他们都是最高三万米，三倍音速，大约1000m/s。且不说能扛一个火箭的飞机还能不能飞这么快，即使能，这个速度还是远低于7900m/s的第一宇宙速度，这并不能给火箭省多少力。此外，因为火箭的形状本身不产生升力，脱离飞机后还必须分出一些推力向下喷来防止自己再掉下去（专业名词叫GravityLoss，有兴趣请自己维基）。而垂直发射的火箭到达这个高度的时候已经有足够的向上速度矢量，不需要担心这个问题。总体看来，这一系列复杂的发射计划只为避开那一点点低空区域，相比传统的垂直发射能省下多少油真的不好说。经济角度
可重复使用真的省钱吗？依然不见得。

为什么商业发射中，客户宁愿花大价钱去用俄罗斯的质子号火箭，中国的长征系列和美国的德尔塔系列，也不敢用日本的H-2、韩国的罗老号和印度的我真心不知道那个叫啥名的火箭？因为前三者在众多的发射中已经证明了自己出色的可靠性。
航天发射拼技术，更拼可靠性，把一个火箭系统的可靠性从99%提升到99.5%花的钱可以再造好多个99%的火箭。而对于一次性的火箭和可重复使用的飞机，可靠性这个词定义是完全不同的。
单就发动机来说，火箭的工作时间只有几十秒到几分钟，只要在这段时间内不会出错，这个火箭发动机就是可靠的。SpaceX的猎鹰火箭最早的喷口冷却是靠在内部加一层材料（不知道现在有没有更新技术），这层材料过热了就会逐片脱落，从而保护整个发动机。你敢想象你坐个飞机发动机还在不断往外掉渣吗？可是火箭上就敢这么干，因为只要能保证在火箭短短的工作时间内渣不掉完，发射就成功了。
而航空喷气式发动机上需要考虑的却多得多，不仅仅是长时间工作，还需要多次冷启动，热启动。更不要说没有任务时还需要地面大量的人力物力去维护它，使它永远保持在优秀的待发射状态。
美国的航天飞机就是个理想很美好，现实很无奈的例子。理论上讲航天飞机的主体和助推器都是可以重复使用的，只有外置燃料箱为一次性使用。可是即便不用造新火箭，预算却依旧一超再超，毕竟二手车的保养比新车费钱多了。不幸的是，当花了大价钱精心打理这些大家伙后，哥伦比亚号、挑战者号依然陨落星海。总体看来航天飞机项目的可靠性、每公斤货物入轨成本最后都不优于传统一次性火箭。
题主说的发射方式，其实现实中有人在研究，比如维珍银河的LauncherOne（下图），中国的长征系列也在试图发展出一个空射式变种，可是这些我想更多的是为了技术的积累吧。毕竟人类想大规模进入太空，一次性火箭显然不是长久之计。但在当前这个化学火箭性能难有再大提升，新式发射系统研究屡屡遭遇基础技术瓶颈（如高温材料，小体积的液氢低温储藏罐等）和预算困扰的时代，在火箭下面绑几个便宜的固体助推器帮他冲出大气层最稠密的区域可能真的是一个简单暴力的最优方案吧。一些个人观点：
感觉目前而言比较可能实现的是，一些小型低轨卫星的发射任务，如果现役轰炸机、运输机稍加改装就可以发射，那未尝不可一试，毕竟能省一点是一点。至于传统（较大的）荷载，如通信、气象卫星、火星探测器和载人飞船，很长时间内还会依赖传统火箭。这些荷载的空射几乎肯定需要开发新的专用飞机，或对现有机型大改。
如果要发展这些新系统，很可能需要土豪牵头，如相对较不保守的私人航天公司和貌似从不差钱的本朝？预算常年拙计的NASA和欧空局基本上会更偏向于保守路线。更新2:

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/e7f26ef8777f5acfa1c7aa00b52acfc788eb9fca.html