By GE Zhenwei
Transcendent Aerospace Dongguan Ltd. has unveiled a propeller plane, the Aero Canard, in Dongguan, Guangdong Province.
The Greater Bay Area is home to various aircraft-related factories, ranging from interior components to precision parts and complete planes, but this is the first such aircraft entirely conceived and manufactured in the "workshop of the world."
The Aero Canard reaches speeds of up to 340 kilometers per hour with a range of 1,600 kilometers. The aircraft weighs a mere 590 kilograms, ensuring superior fuel efficiency and versatility across applications including tourism, rescue operations, and logistics.
CHEN Lai, chairman of Transcendent, said the company holds IPR for the entire Aero Canard, which will be exported to the United States for around US0,000 (1.8 million yuan).
The company has overseas orders for 20 propeller planes. With ambitious goals, Transcendent aims to produce 400 jets, unmanned cargo planes, and general-purpose propeller planes each year.
【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 石豪】
9月4日，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功，利用長(zhǎng)征二號(hào)F運(yùn)載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗(yàn)航天器。在經(jīng)歷了兩天的在軌飛行后，該航天器于9月6日成功返回預(yù)定著陸場(chǎng)，試驗(yàn)取得圓滿成功。
許多朋友紛紛猜測(cè)這是中國(guó)版的“X-37B”，一時(shí)間這種美國(guó)發(fā)展的小型航天飛機(jī)獲得了空前的關(guān)注度。
X-37B與火箭整流罩 | 圖片來(lái)源：美國(guó)空軍
有說(shuō)法稱，“X-37B”是一種空天飛機(jī)。
有說(shuō)法稱，“X-37B”是一種高超音速武器，最大速度超過(guò)25馬赫。
還有說(shuō)法稱，“X-37B”是一種太空戰(zhàn)斗機(jī)/太空轟炸機(jī)，可以自由變軌，可以快速響應(yīng)，將核彈頭出其不意扔到敵國(guó)。
那么，X-37B真能擔(dān)得起這些美譽(yù)嗎？
問(wèn)：X-37B真是空天飛機(jī)嗎？
要回答這個(gè)問(wèn)題，我們可以看一看“航天飛機(jī)（Space Shuttle）”是如何定義的。
根據(jù)《中國(guó)大百科全書（第二版）·航空航天卷》，航天飛機(jī)是這么定義的：
“有人駕駛，可以重復(fù)使用、往返于地面和近地軌道之間運(yùn)送人和有效載荷的飛行器，兼具載人航天器和運(yùn)載器功能，并按飛機(jī)方式著陸的航天系統(tǒng)。美國(guó)空間運(yùn)輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。”
注意，美國(guó)空間運(yùn)輸系統(tǒng)Space Transportation System (簡(jiǎn)稱STS)，不止我們一般認(rèn)知中的“航天飛機(jī)”，還包含航天飛機(jī)的外掛燃料貯箱和兩個(gè)固體火箭推進(jìn)器，也就是航天飛機(jī)發(fā)射升空時(shí)的樣子。
航天飛機(jī)首次發(fā)射任務(wù)STS-1 | 圖片來(lái)源：NASA
至于空天飛機(jī)，由于目前尚未出現(xiàn)投入使用的型號(hào)，所以現(xiàn)有的《中國(guó)大百科全書》并未收錄詞條。根據(jù)另外一部權(quán)威辭書《大辭海·天文學(xué)地球科學(xué)卷》，空天飛機(jī)是這樣定義的：
“亦稱‘航空航天飛機(jī)’。兼具航空飛行器、宇航運(yùn)載器和宇航器功能的可完全重復(fù)使用的高超聲速載人航空航天飛行器。安裝有沖壓空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。能像飛機(jī)一樣在普通機(jī)場(chǎng)跑道水平起降。在30千米以上高空，能以5~15倍聲速像飛機(jī)一樣在大氣層中飛行；待到達(dá)大氣層邊緣時(shí)，運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，像宇航器在空間軌道上運(yùn)行。完成任務(wù)后返回地面，經(jīng)維護(hù)后重新使用。”
盡管學(xué)者對(duì)空天飛機(jī)的定義可能不同，但有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是明確的：空天飛機(jī)應(yīng)該是水平起飛，并且有從大氣層內(nèi)飛入太空的能力。
因此，從任何一個(gè)角度來(lái)看，由火箭垂直發(fā)射的X-37B也不是“空天飛機(jī)”，說(shuō)是“無(wú)人航天飛機(jī)”或者“可重復(fù)使用的無(wú)人航天器”更為準(zhǔn)確。
X-37B（OTV-6任務(wù)）發(fā)射 | 圖片來(lái)源：ULA
問(wèn)：X-37B真是高超音速武器嗎？
根據(jù)筆者的考證與猜測(cè)，這個(gè)問(wèn)題的提出是源于X-37B的前身——X-37驗(yàn)證機(jī)的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)：“X-37能夠在25倍音速（25馬赫）的環(huán)境下運(yùn)行，并在太空和再入大氣層的惡劣環(huán)境中測(cè)試技術(shù)”。
這是NASA馬歇爾中心在2003年發(fā)布的一份資料中表述的。
也許在2003年以后，人們就已經(jīng)對(duì)X-37系列航天器的真實(shí)用途展開了猜測(cè)，相關(guān)的描述也確實(shí)令人浮想聯(lián)翩。尤其是在最近幾年我國(guó)高超音速武器獲得重大進(jìn)展后，人們可能會(huì)結(jié)合25馬赫這個(gè)指標(biāo)，把X-37B和美國(guó)DARPA的Falcon系列高超音速飛行器聯(lián)系起來(lái)。
Falcon高超音速驗(yàn)證機(jī)系列 | 圖片來(lái)源：DARPA
但很遺憾的是，這是一種誤讀。NASA的說(shuō)法很明白，X-37驗(yàn)證機(jī)要經(jīng)受的環(huán)境是軌道飛行和再入大氣層。
軌道飛行是指飛行高度高于100~120千米的馮卡門線，在馮卡門線以上的高度，空氣極為稀薄，馬赫數(shù)這個(gè)概念當(dāng)然不適用，對(duì)航天器的影響主要是長(zhǎng)時(shí)間的阻力累積。
再入大氣層很好理解，返回式衛(wèi)星、載人飛船、航天飛機(jī)在回到地面前都要經(jīng)歷這個(gè)過(guò)程，X-37B也不例外。但是這個(gè)過(guò)程是“一錘子買賣”，并不是像高超音速武器那樣有一個(gè)“拉起”，或者“打水漂”的過(guò)程。
美國(guó)HTV-2高超音速飛行器飛行流程 | 圖片來(lái)源：DARPA
迄今為止，X-37B總共執(zhí)行了6次任務(wù)，全部是軌道飛行任務(wù)，時(shí)長(zhǎng)從半年到兩年不等。從X-37B的別稱“軌道測(cè)試飛行器”（Orbital Test Vehicle, OTV）也能看出端倪——X-37B是為軌道飛行準(zhǔn)備的，而非臨近空間高超音速飛行。
最后，從波音X-37B的總工程師Arthur Grantz于2011年發(fā)表的文章來(lái)看，X-37B及其原型機(jī)的設(shè)計(jì)初衷，是由于航天飛機(jī)的軌道飛行時(shí)間只有10天左右，無(wú)法完成許多需要長(zhǎng)時(shí)間留軌并返回地面的試驗(yàn)。隨著航天飛機(jī)退役，聯(lián)盟號(hào)飛船在搭載宇航員后的額外運(yùn)載能力有限，這種能力缺口變得尤為明顯。
在X-37B的設(shè)計(jì)中，研究人員也將其與航天飛機(jī)，而不是高超音速飛行器對(duì)比：
X-37B是一種很好的熱防護(hù)驗(yàn)證平臺(tái) | 圖片來(lái)源：Arthur Grantz@Boeing
因此可以說(shuō)，X-37B確實(shí)不是一種高超音速武器。
問(wèn)：X-37B真是太空戰(zhàn)斗機(jī)嗎？
要回答這個(gè)問(wèn)題，我們先要看一看太空戰(zhàn)斗機(jī)與大氣層內(nèi)戰(zhàn)斗機(jī)的區(qū)別。
說(shuō)起戰(zhàn)斗機(jī)，我們首先想到的，可能是殲-20或者F-22這樣的飛機(jī)，它們擁有卓越的氣動(dòng)設(shè)計(jì)，澎湃的動(dòng)力，先進(jìn)的飛控，強(qiáng)大的雷達(dá)，還能夠像鬼魅般在敵方雷達(dá)體系中潛行。
F-22戰(zhàn)斗機(jī) | 圖片來(lái)源：Rob Shenk
這樣的戰(zhàn)斗機(jī)，能夠輕易改變自己的飛行軌跡和飛行姿態(tài)，在戰(zhàn)斗中搶占先機(jī)。
但太空戰(zhàn)，是一個(gè)完全不同的領(lǐng)域。
在地球軌道上，任何物體的軌道都可以大體看做與地球引力中心的“二體問(wèn)題”，會(huì)有各種小擾動(dòng)，但是大差不差。航天器的地球軌道可以用六個(gè)軌道根數(shù)完全表征，又叫軌道六要素。
圖片來(lái)源：彭成榮@中國(guó)空間技術(shù)研究院
看起來(lái)很復(fù)雜，其實(shí)對(duì)太空戰(zhàn)斗機(jī)來(lái)說(shuō)，核心只有一個(gè)：太空作戰(zhàn)有自己的軌道，活動(dòng)范圍在幾千到幾萬(wàn)千米，想要改變軌道就要付出很大的代價(jià)。
與此相比，大氣層內(nèi)戰(zhàn)斗機(jī)的活動(dòng)范圍只有幾十到幾百千米，還可以充分利用大氣層產(chǎn)生升力。
大氣層內(nèi)戰(zhàn)斗機(jī)是戰(zhàn)術(shù)武器，而太空戰(zhàn)斗機(jī)的活動(dòng)范圍，是戰(zhàn)略級(jí)別的。
自由是要付出代價(jià)的。
物理定律將太空戰(zhàn)斗機(jī)自由機(jī)動(dòng)、自由改變每一個(gè)軌道根數(shù)的代價(jià)都標(biāo)好了價(jià)格。
這個(gè)價(jià)格就是ΔV——速度增量。每一次獲得速度增量，都會(huì)根據(jù)太空戰(zhàn)斗機(jī)的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為推進(jìn)劑消耗，并最終累加到發(fā)射成本上。
對(duì)于改變軌道高度，改變?cè)谲壍烂鎯?nèi)位置等常規(guī)操作而言，太空戰(zhàn)斗機(jī)和普通衛(wèi)星并沒(méi)有差別。
而對(duì)于改變軌道面與地球赤道面夾角——軌道傾角，則需要很大的速度增量，只能在大氣層外飛行的普通衛(wèi)星就要消耗巨量的推進(jìn)劑。
也許太空戰(zhàn)斗機(jī)可以飛入大氣層，巧妙利用大氣阻力完成軌道傾角的轉(zhuǎn)變？
我國(guó)科學(xué)家曾經(jīng)專門對(duì)此進(jìn)行了模擬仿真，用的就是X-37B的氣動(dòng)模型。
圖片來(lái)源：左光（等）@北京空間技術(shù)研制試驗(yàn)中心
結(jié)果，大氣變軌所需的速度增量反而比普通衛(wèi)星還多。
圖片來(lái)源：左光（等）@北京空間技術(shù)研制試驗(yàn)中心
當(dāng)然，根據(jù)美國(guó)的文獻(xiàn)，在傾角改變量大于10度時(shí)，氣動(dòng)變軌是可以優(yōu)于傳統(tǒng)衛(wèi)星的沖量變軌的。
圖片來(lái)源：Anil V. Rao（等）@University of Florida
但仔細(xì)一看，氣動(dòng)變軌所需的速度增量依然在1000m/s以上，這對(duì)于X-37B的小身板來(lái)說(shuō)，實(shí)在是太難為它了。
問(wèn)：X-37B是不是太空轟炸機(jī)，往其他國(guó)家扔核彈頭？
X-37B確實(shí)像航天飛機(jī)一樣，有一個(gè)貨艙，可以帶一些設(shè)備，比如太陽(yáng)帆板、機(jī)械臂之類。
X-37B的貨艙 | 圖片來(lái)源：NASA馬歇爾中心
甚至，X-37B在試驗(yàn)任務(wù)中，也確實(shí)在軌釋放過(guò)若干小衛(wèi)星。
但X-37B還是需要傳統(tǒng)的運(yùn)載火箭發(fā)射，發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)間是以天為單位的，既不能與大洋深處潛伏的潛射洲際導(dǎo)彈相比，也不能與大山深處神出鬼沒(méi)的陸基機(jī)動(dòng)洲際導(dǎo)彈相比——它們的準(zhǔn)備時(shí)間是以小時(shí)，甚至分鐘計(jì)算的。
DF-41洲際導(dǎo)彈 | 圖片來(lái)源：張豪夫@新華社
退一步說(shuō)，X-37B從整備到發(fā)射入軌，再到飛越敵國(guó)進(jìn)行打擊，所需時(shí)間有多長(zhǎng)姑且不論，其隱蔽性是非常差的。
舉個(gè)例子，美國(guó)保密程度極高的鎖眼系列偵察衛(wèi)星，就曾經(jīng)被有心的天文觀測(cè)者拍攝下來(lái)：
天文望遠(yuǎn)鏡捕捉的KH-12衛(wèi)星 | 圖片來(lái)源：Ralf Vandebergh
一般的天文觀測(cè)者都可以做到，更何況航天大國(guó)。
只要X-37B入軌，它的軌道就能被確定下來(lái)，它可以隨便變軌，但是想重新確定它的軌道也不是什么難事。在現(xiàn)代天文跟蹤觀測(cè)體系下，直徑10厘米的空間碎片都能被準(zhǔn)確跟蹤編目，更不用說(shuō)X-37B了。
對(duì)了，發(fā)現(xiàn)就意味著摧毀。
說(shuō)句有冒犯性的話，打X-37B軌道的目標(biāo)，連印度都能做到。
2019年印度反衛(wèi)星試驗(yàn) | 圖片來(lái)源：印度政府
再退一步，就算X-37B入軌后就能直接對(duì)別國(guó)進(jìn)行打擊，那為什么不用洲際導(dǎo)彈呢？洲際導(dǎo)彈在中段的可偵測(cè)性很低，目前中段反導(dǎo)依然是世界性難題。
再退一步，如果美國(guó)就想發(fā)展一個(gè)“軌道轟炸機(jī)”，能夠在軌飛行，并且在飛越敵國(guó)時(shí)發(fā)射核彈頭。那為什么不用大型衛(wèi)星平臺(tái)，或者彈道導(dǎo)彈的多彈頭載具平臺(tái)呢？何必多此一舉，讓“軌道轟炸機(jī)”還能返回地面，額外付出再入大氣層所需的防熱代價(jià)。
綜上所述，不管是“太空戰(zhàn)斗機(jī)”，還是“太空轟戰(zhàn)機(jī)”，對(duì)于X-37B而言，都是一種雞肋的屬性。
可以，但沒(méi)必要。
X-37B對(duì)于中國(guó)的啟示
航天飛機(jī)曾經(jīng)是美國(guó)航空航天技術(shù)的驕傲，是美國(guó)的國(guó)家象征。美國(guó)開辟了“航天飛機(jī)”這個(gè)領(lǐng)域，并常年領(lǐng)跑。
但是，技術(shù)上的偉大成就無(wú)法掩蓋航天飛機(jī)沒(méi)有達(dá)到“降低進(jìn)入太空成本”這一初衷的尷尬。而14名宇航員的犧牲，更是全人類航天事業(yè)的災(zāi)難。
作為旁觀者，我們對(duì)航天飛機(jī)的功過(guò)成敗有科學(xué)、客觀的理解。
作為追趕著，我們對(duì)航天飛機(jī)及相關(guān)技術(shù)的先進(jìn)性也同樣有深刻的認(rèn)知。
從某種程度上，X-37B可以說(shuō)是航天飛機(jī)的精神續(xù)作。
但就像對(duì)航天飛機(jī)一樣，我們不應(yīng)該對(duì)X-37B有著超越其本身能力的，不切實(shí)際的崇拜——就算有，在科學(xué)的分析論證下，也會(huì)不攻自破。
而在科學(xué)技術(shù)層面，我們也應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到中國(guó)基礎(chǔ)的薄弱性。
基礎(chǔ)的薄弱是從舊中國(guó)繼承而來(lái)的，我們沒(méi)有辦法改變歷史。
但這也意味著我們應(yīng)當(dāng)付出更多的努力，追趕基礎(chǔ)好的“世界領(lǐng)先水平”。
別人掌握的，我們也要掌握。別人已經(jīng)發(fā)展成熟的，我們要更快地追上去，抹平差距。
沒(méi)有技術(shù)，和有技術(shù)不用，不是一回事。
而更進(jìn)一步，別人沒(méi)有掌握的，我們通過(guò)創(chuàng)新，也可以掌握，別人沒(méi)有的，我們也可以有。
我們也一定會(huì)有。
DF-17導(dǎo)彈 | 圖片來(lái)源：中央廣播電視總臺(tái)
參考文獻(xiàn)
[1].中國(guó)大百科全書總委員會(huì)《航空航天卷》委員會(huì). 中國(guó)大百科全書-第2版[M]. 中國(guó)大百科全書出版社, 2009.
[2].夏征農(nóng). 大辭海: 天文學(xué)·地球科學(xué)卷[M]. 上海辭書出版社, 2005.
[3].George C. X-37 Demonstrator to test future launch technologies in orbit and reentry environments[R]. NASA FS-2003-05-65-MSFC, 2003.
[4].Grantz A. X-37B orbital test vehicle and derivatives[C]//AIAA Space 2011 Conference & Exposition. 2011: 7315.
[5].彭成榮. 航天器總體設(shè)計(jì)[M]. 中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社, 2011.
[6].左光, 和宇碩, 石泳, 等. 類 X-37B 飛行器氣動(dòng)力輔助異面變軌性能研究[J]. 航天返回與遙感, 2017, 38(4): 36-46.
[7].Walberg G D. A survey of aeroassisted orbit transfer[J]. Journal of Spacecraft and Rockets, 1985, 22(1): 3-18.
[8].Rao A V, Scherich A E, Cox S, et al. A concept for operationally responsive space mission planning using aeroassisted orbital transfer[C]//2008 Responsive Space Conference. 2008.
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