【簡介:】航天飛機(jī)是一種為穿越大氣層和太空的界線(高度100公里的關(guān)門線)而設(shè)計(jì)的火箭動(dòng)力飛機(jī)。它是一種有翼、可重復(fù)使用的航天器,由輔助的運(yùn)載火箭發(fā)射脫離大氣層,作為往返于地球與外
航天飛機(jī)是一種為穿越大氣層和太空的界線(高度100公里的關(guān)門線)而設(shè)計(jì)的火箭動(dòng)力飛機(jī)。它是一種有翼、可重復(fù)使用的航天器,由輔助的運(yùn)載火箭發(fā)射脫離大氣層,作為往返于地球與外層空間的交通工具,航天飛機(jī)結(jié)合了飛機(jī)與航天器的性質(zhì),像有翅膀的太空船,外形像飛機(jī)。航天飛機(jī)的翼在回到地球時(shí)提供空氣煞車作用,以及在降跑道時(shí)提供升力。
航天飛機(jī)升入太空時(shí)跟其他單次使用的載具一樣,是用火箭動(dòng)力垂直升入。因?yàn)闄C(jī)翼的關(guān)系,航天飛機(jī)的酬載比例較低。
設(shè)計(jì)者希望以重復(fù)使用性來彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)。 雖然世界上有許多國家都陸續(xù)進(jìn)行過航天飛機(jī)的開發(fā),但只有美國與前蘇聯(lián)實(shí)際成功發(fā)射并回收過這種交通工具。
但由于蘇聯(lián)瓦解,相關(guān)的設(shè)備由哈薩克接收后,受限于沒有足夠經(jīng)費(fèi)維持運(yùn)作使得整個(gè)太空計(jì)劃停擺,因此全世界僅有美國的航天飛機(jī)機(jī)隊(duì)可以實(shí)際使用并執(zhí)行任務(wù)。 航天飛機(jī)是一種垂直起飛、水平降落的載人航天器,它以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力發(fā)射到太空,能在軌道上運(yùn)行,且可以往返于地球表面和近地軌道之間,可部分重復(fù)使用的航天器。
它由軌道器、固體燃料助推火箭和外儲(chǔ)箱三大部分組成。 一、外部燃料箱 外表為鐵銹顏色,主要由前部液氧箱、后部液氫箱以及連接前后兩箱的箱間段組成。
外部燃料箱負(fù)責(zé)為航天飛機(jī)的3臺(tái)主發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料。
外部燃料箱是航天飛機(jī)三大模塊中唯一不能重復(fù)使用的部分,發(fā)射后約8.5分鐘,燃料耗盡,外部燃料箱便被墜入到大洋中。
二、一對(duì)固體火箭助推器 這對(duì)火箭助推器中裝有助推燃料,平行安裝在外部燃料箱的兩側(cè),為航天飛機(jī)垂直起飛和飛出大氣層進(jìn)入軌道,提供額外推力。
在發(fā)射后的頭兩分鐘內(nèi),與航天飛機(jī)的主發(fā)動(dòng)機(jī)一同工作,到達(dá)一定高度后,與航天飛機(jī)分離,前錐段里降落傘系統(tǒng)啟動(dòng),使其降落在大西洋上,可回收重復(fù)使用。 三、軌道器 即航天飛機(jī)本身,它是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。軌道器是整個(gè)系統(tǒng)中惟一可以載人的、真正在地球軌道上飛行的部件,它很像一架大型的三角翼飛機(jī)。
它的全長37.24m,起落架放下時(shí)高17.27m;三角形后掠機(jī)翼的最大翼展23.97m;不帶有效載荷時(shí)質(zhì)量68t,飛行結(jié)束后,攜帶有效載荷著陸的軌道器質(zhì)量可達(dá)87t。
它所經(jīng)歷的飛行過程及其環(huán)境比現(xiàn)代飛機(jī)要惡劣得多,它既要有適于在大氣層中作高超音速、超音速、亞音速和水平著陸的氣動(dòng)外形,又要有承受再人大氣層時(shí)高溫氣動(dòng)加熱的防熱系統(tǒng)。
因此,它是整個(gè)航天飛機(jī)系統(tǒng)中,設(shè)計(jì)最困難,結(jié)構(gòu)最復(fù)雜,遇到的問題最多的部分。
軌道器由前、中、尾三段機(jī)身組成。
前段結(jié)構(gòu)可分為頭錐和乘員艙兩部分,頭錐處于航天飛機(jī)的最前端,具有良好的氣動(dòng)外形和防熱系統(tǒng),前段的核心部分是處于正常氣壓下的乘員艙。這個(gè)乘員艙又可分為三層:最上層是駕駛臺(tái),有4個(gè)座位,中層是生活艙,下層是儀器設(shè)備艙。
乘員艙為航天員提供寬敞的空間,航天員在艙內(nèi)可穿普通地面服裝工作和生活。一般情況下艙內(nèi)可容納4~7人,緊急情況下也可容納10人。航天飛機(jī)的中段主要是有效載荷艙。這是一個(gè)長18m,直徑4.5m,容積300m3的大型貨艙,一次可攜帶質(zhì)量達(dá)29t多的有效載荷,艙內(nèi)可以裝載各種衛(wèi)星、空間實(shí)驗(yàn)室、大型天文望遠(yuǎn)鏡和各種深空探測器等。
為了在軌道上施放所攜帶的有效載荷或回收軌道上運(yùn)行的有效載荷,艙內(nèi)設(shè)有一或二個(gè)自動(dòng)操作的遙控機(jī)械手和電視裝置。
機(jī)械手是一根很細(xì)的長桿,在地面上它幾乎不能承受自身的重量,但是在失重條件下的宇宙空間,卻可以迅速而靈活地載卸10t多的有效載荷。
航天飛機(jī)中段機(jī)身除了提供貨艙結(jié)構(gòu)之外,也是前、后段機(jī)身的承載結(jié)構(gòu)。 航天飛機(jī)的后段比較復(fù)雜,主要裝有三臺(tái)主發(fā)動(dòng)機(jī),尾段還裝有兩臺(tái)軌道機(jī)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和反作用控制系統(tǒng)。在主發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后,軌道機(jī)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)為航天飛機(jī)提供進(jìn)入軌道、進(jìn)行變軌機(jī)動(dòng)和對(duì)接機(jī)動(dòng)飛行以及返回時(shí)脫離軌道所需要的推力。反作用控制系統(tǒng)用來保持航天飛機(jī)的飛行穩(wěn)定和姿態(tài)變換。除了動(dòng)力裝置系統(tǒng)之外,尾段還有升降副翼、襟翼、垂直尾翼、方向舵和減速板等氣動(dòng)控制部件。