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摘要：本文为在美国发表同名论文的中文原稿，从一次性使用、可回收重复使用、充分利用空气、航空与航天的相结合和一体化等方面阐述航天的科学发展。汇集了高浓度过氧化氢在航天上的应用，主张重点使用比冲高和密度比冲比较高的80%至90%过氧化氢液氢无污染推进剂。找到了与空气相当的低燃烧温度氧化剂，是中等浓度70%至79%过氧化氢。提出了低燃烧温度的两种发动机：能重复使用次以上的比冲高火箭发动机和充分利用空气燃烧的合成涡扇火箭发动机。开发这些发动机和使用这些发动机的多次重复使用火箭、水平起落运载火箭、运载飞机、有翼太空运载器、超音速客机等，将促进航天和航空的大发展。

导言

当前的航天事业有三条并举发展的途径：一次性使用；可回收重复使用；应用航空与航天的相结合和一体化技术的充分利用空气。三者各有优缺点，将根据各自的发展速度和成就来决定其使用广度和深度。随着太空旅游的兴起，大幅度提高航天经济性更加迫切。一级火箭及其发动机能重复使用次以上和充分利用空气最经济，克服美国航天飞机?病的有翼太空运载器很有希望替代二、三级火箭和飞船，这些才是最有发展前途的。

使用过氧化氢的火箭发动机虽然有八十年历史，但由于存在安全性欠佳和比冲不高的问题，实际应用并不多。可以说当前的航天发展与过氧化氢的关系微乎其微。但是，作者经过多年研究，有了解决这两大问题的办法：找到了与空气相当的低燃烧温度氧化剂，是中等浓度70%至79%过氧化氢；与其相配的最佳燃料是液氢；提出了使用这种低燃烧温度和高比冲推进剂的两种新型发动机。由此形成一种与过氧化氢密切相关的航天科学发展观点，本文系统完整地予以介绍。

1航天事业有三条并举发展的途径

1.1一次性使用简便可靠是传统和主流

火箭和飞船及其发动机的一次性使用很方便，技术较简单，研制周期较短，资金投入相对较少，工作可靠。正因为如此，纳粹德国才能在二战期间率先研制成功V-2火箭，前苏联的宇航员才能在年4月12日首先进入太空，美国才能在年代用不到十年的时间实现载人登月，中国才能在年代用八年时间完成DF-1至DF-4等四种导弹的研制并开始试制DF-5洲际导弹。

在DF-4远程导弹基础上研制的CZ-1运载火箭，于年4月24日发射了中国第一颗人造卫星。在DF-5洲际导弹基础上研制的CZ-2F运载火箭，于3年10月15日至年11月29日共将16名航天员累计26人次安全送入太空。中国天宫空间站己于年11月30日完成三舱三船的组装，实现6名航天员的会师。该空间站的造价只有80亿美元，比大些的国际空间站造价亿美元便宜得多。这些都与火箭和飞船及其发动机的一次性使用有关。美国人重返月球有“阿尔忒弥斯”计划，年11月16日成功进行了SLS重型运载火箭的首次发射，实现了猎户座飞船的环月飞行，火箭和飞船依旧是一次性使用。

火箭和飞船及其发动机的一次性使用已经成为各国航天发展的传统和主流。作者认为，一次性重型运载火箭和载人飞船完全可以用于将来的载人登火星，并且可以做到航天员有去有回。只需发射两发中国CZ-9或美国SLS重型运载火箭，分别将有效载荷都可达37吨的载人飞船和登火星舱送至环火星轨道，然后进行对接。2名宇航员进入登火星舱登陆火星，并在完成火星表面的科学活动后进入登火星舱的上升段返回载人飞船。与留在载人飞船的1名宇航员会合后一起返回地球。由于从地球到火星的往返时间长达一年多，如果需要可适时再发射重型运载火箭，通过货运飞船的对接进行补给。

1.2可回收重复使用复杂曲折待完善

飞机和航空发动机完全是很多次重复使用，寿命最长可达小时，检修复用方便，经济性很好。受此吸引，有人很早提出火箭和飞船及其发动机的可回收重复使用。但是，航天的重复使用比航空的重复使用难得多，一是飞船或航天飞机以m/s的起始高速度再入大气层，摩擦产生的高温会严重烧蚀壳体材料；二是以液氧为氧化剂和液氢、甲烷、煤油等为燃料的火箭发动机，燃烧温度高达-℃，比航空发动机的空气煤油燃烧最高温度℃高出很多。

年4月12日首飞的美国航天飞机，是世界上第一个可重复使用的载人航天运载器。设计独特，技术先进，每次发射可将29.5吨有效载荷送入近地轨道。轨道飞行器用3台真空推力吨的SSME高压补燃液氧液氢发动机推进。按照设计，轨道飞行器可重复使用次，SSME发动机重复使用55次。实际重复使用最多的是发现者号航天飞机的39次，5架航天飞机总共飞行次。

航天飞机高难技术多，造价高，耗资超过了0亿美元，是阿波罗载人登月项目总投资的数倍。每次飞行后对粘贴在飞机外表面的隔热瓦进行检修和更换很麻烦。SSME发动机的检修复用也很麻烦。这是造成航天飞机检修复用不方便、时间长、费用高和可靠性欠佳的原因。结果每次发射价格最高的能比预计的翻十倍达6亿美元，远远超过一次性运载火箭和载人飞船的发射价格。还发生两次机毁共14人亡的重大事故。最终造成该项目下马，年7月21日起航天飞机停飞。

世界首富埃隆·马斯克(ElonMusk)旗下的SpaceX公司，在成立后认真汲取了航天飞机的经验教训，专门研制低价的猎鹰9号两级火箭。一级火箭并联9台燃气发生器循环的常规梅林1D液氧煤油发动机，单机最大推力只有86吨，通过便于研制和批量生产降低造价。还首创一级火箭的垂直降落回收，使发射成本进一步有所降低。不回收的二级火箭使用1台真空版梅林1C发动机。该火箭的近地轨道运载能力22.8吨，最新发射报价万美元，比航天飞机的发射价格低得多。

猎鹰9号火箭取得很大成功，成为美国目前航天发射的主力。另外，为了实现马斯克的移民火星梦想，SpaceX又研制了星舰，是由超重型火箭和星舰组成，都垂直降落回收重复使用。星舰的近地轨道运载能力在吨以上，按设计火箭重复使用次，发动机重复使用不少于10次。是用推力吨的猛禽Raptor高压补燃液氧甲烷发动机，超重型火箭并联29台和星舰并联6台，20%至%节流变推力。马斯克的星舰很独特和先进，但疑点较多，能否成功发射、完满回收和实际应用待验证。

对于运载火箭、飞船、航天飞机、星舰等航天运载器，不管是垂直降落或水平降落，返回、降落回收和重复使用有大的技术难度，需要连续攻关和反复试验。都有返回和降落回收时使用的推进剂、起落架、降落伞、小反推火箭等附加质量。回收的发动机要经过清洗、分解、检查、修理、换件、安装和相关的试验才能复用。只有能确保乘员安全，回收重复使用确有显著经济效益，才是值得的。

航天的重复使用与航空的重复使用差距很大，亟待向航空学习尽量完善。为了有助于这种完善，作者提出一种能重复使用次以上的比冲高火箭发动机，下面3.2节介绍。

1.3充分利用空气燃烧和有翼产生升力飞行最经济和最有发展前途

现有运载火箭的助推器和一级火箭是在近地大气层工作，用自带的巨量液氧等氧化剂代替含有氧气的空气同燃料进行燃烧，不仅是很大的浪费，而且使得箭体的尺寸厐大和造价不菲。另外，有翼飞行器利用空气在机翼的流动产生升力，可实施水平起飞和水平降落。与此不同的无翼助推器和一级火箭只能进行垂直发射和垂直降落，发动机地面推力比火箭起飞总质量还要大一些，增加了发动机的研制难度和造价。

充分利用空气燃烧和有翼产生升力飞行的主要优点：不再自带氧化剂，是多次重复使用，像航空的飞机一样水平起飞和水平降落很可靠，发动机地面推力比有翼运载器起飞总质量小得多，因而最经济和最有发展前途。英国、美国和中国的科学家早已开展这方面的研究，并陆续进行工程实践。作为沿着这种方向发展的第一步，英国企业家理查德.布兰森(RichardBranson)旗下的维珍银河公司，已经研制成功用4台航空涡扇发动机推进的大型双机身飞机白骑士二号，其下面悬挂的是释放后用火箭发动机推进的太空船二号。这种跨太空旅游的票价大幅度降至45万美元以下，受到欢迎。

针对布兰森跨太空旅游项目的一次运载能力不足，美国的前微软联合创始人保罗.艾伦(PaulAllen)于年提出用巨型双机身飞机发射火箭或太空船。他在去世前投资斯特拉托发射系统公司积极研制这种世界最大的复合材料飞机。该飞机有翼展m的大机翼，机身长度超过m，结构质量达吨。使用6个波音级别的航空涡扇发动机，设置12个独立油箱和28个轮子。该飞机可在机翼中间下面悬挂吨质量的上面级火箭，运到空中9km高度以上分离发射，将6.1吨有效载荷送往至km高度轨道。还可悬挂“太空船一号”进行载客人数增多的跨太空旅游。

中国腾云空天飞机是用有三角翼的运载飞机背着从地面水平起飞的。运载飞机配备航空发动机和冲压发动机，先启动航空发动机。接着启动冲压发动机，先后以亚音速燃烧模式和超音速燃烧模式工作。当达到30km高度和6至7马赫数时，运载飞机释放空天飞机。空天飞机用火箭发动机继续加速和攀升，可途经南极围绕地球运行一圈，最后返回基地。这种载人航天运载器组合是高动压飞行器，实现多次重复使用的难度不小。预计在年之前，正式完成中国首架腾云空天飞机的研制。

以上三种飞行器是航空与航天的相结合。英国正在与澳大利亚合作研发的一种高超音速太空飞机则是航空与航天的一体化。可以使飞机从静止状态达到5倍音速以上(大于5马赫)，能有动力飞行到80km高度。然后依靠惯性飞过km高度，进行快速旅行和跨太空旅游。该太空飞机预计年实现试飞。当然，这种太空飞机也可改作运载飞机，背着太空船或空天飞机，释放后飞向近地轨道和空间站。

高超音速太空飞机使用的SABRE合成涡喷火箭发动机也是航空与航天的一体化。0至26km高度用液氢对空气进行深冷提高密度后，以高的压力把深冷空气输入燃烧室与氢进行燃烧。当飞到26km高度时进行切换，把液氧输入同一燃烧室与氢进行燃烧。SABRE发动机是全新型发动机，很先进但技术难度非常大，已经研制了三十多年，有望近些年由英国ReactionEngines公司研发成功。中国也有科研单位在研究此类发动机。

充分利用空气燃烧和有翼产生升力飞行虽然最经济和最有发展前途，但目前存在问题不少，最突出的是飞机很大而航天运载能力不足。为了有助于解决这些问题，作者提出充分利用空气燃烧的合成涡扇火箭发动机，下面3.3节和4.2节介绍。还有能大大提高航天运载能力的水平起落运载火箭，下面4.3节介绍。

2高浓度过氧化氢在航天上的应用

2.%过氧化氢的早期使用

早在八十年前的二战期间，纳粹德国研制V-2火箭时就用到80%浓度过氧化氢，是通过喷射高锰酸钾盐溶液进行催化分解，生成稍微高于℃的富氧水蒸汽用来驱动火箭发动机的涡轮泵。

二战后，美国和前苏联对火箭发动机用的催化分解过氧化氢技术进行了改进。美国的红石火箭和前苏联的P-2火箭都取消了液体催化剂及其贮箱，改为在蒸汽发生器内设置用颗粒催化剂催化分解过氧化氢的分解室。分解室的喷注器板与支撑板之间放置的是颗粒催化剂：美国红石火箭用的是在高锰酸钾盐中浸渍过的小球状耐高温碳化硅颗粒；前苏联P-2火箭用的是按1对1比例烧结有高锰酸钾的小方块海绵状羰基铁载体。

2.2用银网催化床催化分解90%过氧化氢

颗粒催化剂有寿命短等缺点，用在火箭发动机上会产生推力下降问题。随着过氧化氢浓度提高到90%，更需要用新型催化剂取而代之。由于银是分解过氧化氢的良好催化剂，中国在美国之后开展了用银网催化床催化分解90%过氧化氢的研究，取得成功并在火箭发动机上得到实际应用。

当然，这种研究并不是一帆风顺的。为了满足在火箭发动机上应用的启动快、分解完全度高、性能稳定、寿命长、可多次重复使用、床载高和直径小、适用于各种推力大小等要求，银网催化床需要做大量的对比试验，难免产生不少不符合要求的结果。主要问题是用纯银网还是镀银网、镀银网的基材和电镀参数、网丝的直径和网格的目数、银网的层数和压紧力大小、催化床生产的工艺和预处理、工作时的催化床受热变形等。经过不断修改和反复实践，终获满意结果。

2.3用银网催化床的气液燃烧火箭发动机

早在年代，美国就研制成功用银网催化床的气液燃烧AR2-3火箭发动机，推力3.6吨，使用90%过氧化氢JP-4煤油推进剂。采用泵压式系统，用银网催化床催化分解90%过氧化氢生成℃的富氧水蒸汽，去驱动有耐热不锈钢叶片的涡轮。AR2-3火箭发动机用作美国X系列火箭飞机的动力装置。直到现在的X-37B空天飞机，开始阶段也是用这种发动机。

中国在年设计和研制成功用银网催化床的气液燃烧YF-火箭发动机。额定推力1吨(kgf)，可无级变推力至kgf。使用90%过氧化氢航空煤油(2号喷气燃料)推进剂。采用挤压式供应系统。之后还将发动机推力由1吨增加到5吨，系统由挤压式改为泵压式，第一次热试车就基本成功。但是，由于该发动机的应用变成不再需要，不久后就中断了研制。

2.4与98%过氧化氢自燃的燃料研究和液液自燃火箭发动机的试制

纳粹德国曾经配制与过氧化氢自燃的一种有毒可贮存燃料，构成Me-火箭战斗机用HWK-A2发动机的自燃推进剂。这种混合燃料是由一种锰基催化剂、甲醇溶剂、水合肼助催化剂等三种成分组成。其中的水合肼有毒，不宜再采用。

在世纪交替之际，美国和中国的相关研究所都对与98%过氧化氢自燃的燃料进行了研究，点火延迟期达到17ms。中国某专业研究所配制出与98%过氧化氢自燃的混合燃料成分为：6%两种锰基催化剂，20%一种醇类溶剂，23%或8%一种胺类助催化剂，50%或65%航空煤油，1%其它成分。虽然这种自燃煤油用在姿态控制发动机上的热试车表现不错，但用于试制5吨推力液液自燃火箭发动机的问题很多。主要因为这种混合燃料本质上为过饱和溶液，储存天数一多就析出固体催化剂，产生沉淀物的同时使得本不短的点火延迟期进一步加大，造成屡屡粗暴燃烧并迭加高频不稳定燃烧。

后来以作者为主，自行进行了创新自燃煤油的研究，取得可喜结果：平均点火延迟期缩短到11ms，其中有一次测量达到最低的9ms，燃料储存2年不沉淀。这种混合燃料不再使用传统的锰基催化剂，煤油的含量不再限定在50%以上。只要在此基础上继续努力，完全可以研制出点火延迟期在10ms以下和保质期在2年以上的更好自燃煤油。研制成功使用90%过氧化氢更好自燃煤油推进剂的姿态控制发动机和小推力轨道控制发动机可以期待。

2.5高浓度过氧化氢的主要问题和改进意见

高浓度80%至98%过氧化氢虽然是无毒可贮存氧化剂，比无毒低温氧化剂液氧的使用方便，但有两个主要问题：一是安全性欠佳，遇到杂质和高温会分解并引发爆炸，过氧化氢浓度越高的此问题越突出；二是比冲不高，即便使用98%过氧化氢煤油推进剂，也还比液氧煤油和四氧化二氮肼类燃料的比冲低。

正是由于存在这两个主要问题，高浓度过氧化氢在航天上的应用才很有限。为了较大程度解决这两个问题，使得高浓度过氧化氢在航天上的应用能变得更好和更多，作者提出以下改进意见：

(1)不赞成使用98%过氧化氢，主要因为其浓度高，催化分解温度高于℃，使用经验不多，对安全性不放心。

(2)赞成使用80%至90%过氧化氢，主要因为其浓度低些和有长达60至80年

的使用经验，只要按照过氧化氢手册进行操作就能确保安全。

(3)配对使用的燃料不能仅限于航空煤油、航天煤油、自燃煤油等，否则永远达不到髙比冲。主张重点使用早已在航天上广泛应用的高比冲液氢燃料。大家知道，液氧液氢推进剂虽然比冲很高，但密度很小，只有0.g/cm3左右，因而不适用于助推器和一级运载火箭。使用与液氧液氢同为无污染推进剂的高浓度过氧化氢液氢，推进剂平均密度成倍增加(＞0.g/cm3)，则能适用于助推器和一级运载火箭。高浓度过氧化氢液氢推进剂的比冲超过液氧煤油和液氧甲烷的比冲，密度比冲也比较高，超过液氧甲烷的密度比冲。(中国专利号：ZL201471973.4)。

3中等浓度过氧化氢在航天上有很好的使用前景

3.1中等浓度70%至79%过氧化氢是与空气相当的低燃烧温度氧化剂

使用空气煤油燃烧的航空发动机有长达小时的寿命和能约0次重复使用，主要因为燃烧温度低。主燃烧室釆用富氧燃烧，燃烧温度和涡轮温度一般只有-0℃。超音速客机和军用飞机用的发动机有加力燃烧室可以接近完全燃烧，最高温度为℃。作为对比，使用液氧为氧化剂和液氢、甲烷、煤油等燃料的火箭发动机，燃烧温度高达-℃。所以，火箭发动机一般是一次性使用。即便可回收重复使用，重复使用次数只能达到10次至55次。其中煤油有积炭结焦问题能达到10次不容易；用甲烷有积炭问题而不少于10次；用液氢没有积炭问题可达20次以上，55次是理想的设计目标。关键问题是此类火箭发动机的检修复用相当麻烦。

一种曾在中国大庆油田使用过的热力采油装置，是使用压缩空气与柴油燃烧和用水再生冷却的火箭燃烧室。由于燃烧温度不超过℃，作者目睹了该装置一次连续工作时间长达数天。该装置的重复使用次数和寿命仍然与航空发动机有不小差距，但要比以往的火箭发动机强得多。该装置的检修复用简便得多。受此启发，要把火箭发动机的重复使用次数提升到次以上，是完全可以办到的。关键在于必须把燃烧温度降到℃左右。

作者致力于寻找与空气相当的低燃烧温度氧化剂，结果找到很普通的中等浓度70%至79%过氧化氢就是这种氧化剂。它与煤油或液氢燃烧的温度为-℃。70%至79%过氧化氢的熔点-40~-25℃，沸点~℃，密度为1.~1.g/cm3，使用很方便。中等浓度过氧化氢比高浓度过氧化氢的安全性显著提高，如选用75%过氧化氢就可以打消对安全性的担心。这种过氧化氢价格便宜，蒸发量非常小，是在航天上从未使用过的真正无毒可贮存氧化剂。

3.2能重复使用次以上的比冲高火箭发动机

能重复使用次以上的比冲高火箭发动机，是以中等浓度70%至79%过氧化氢为氧化剂，液氢为燃料。这种无毒无污染推进剂的两种组元都是好的再生冷却剂。95%以上是可贮存氧化剂，不到5%是低温燃料，使用较方便。用催化分解70%至79%过氧化氢生成的富氧水蒸汽同氢燃料进行气液燃烧或气气燃烧好，且利于点火启动。这是第一种低燃烧温度的火箭发动机，燃烧温度只有~℃。这与航空的空气煤油完全燃烧温度℃相当，利于实现火箭推力室重复使用次以上。

用银网催化床对70%至79%过氧化氢进行催化分解的温度(涡轮温度)只有~℃，既延长银网催化床的寿命，又利于实现涡轮泵重复使用次以上。这种发动机除能重复使用次以上且检修复用方便较多外，性能也好。真空比冲可达秒以上，能达到甚至超过液氧煤油和液氧甲烷发动机的比冲。推进剂组合密度0.-0.g/cm3也不小，能比液氧甲烷的密度比冲高。

能重复使用次以上的比冲高火箭发动机(中国专利号：ZL201471973.4)有好的开发前景：

(1)用作多次重复使用的助推器和一级火箭的动力装置。

(2)用作多次重复使用的二、三级火箭和星舰的动力装置。

(3)用作航天飞机、太空船、空天飞机等有翼太空运载器的主发动机。

(4)对于高超音速太空飞机用的SABRE合成涡喷火箭发动机，也可以将推进剂由液氧液氢改换为中等浓度过氧化氢液氢，降低研制难度，大大增加重复使用次数。

3.3充分利用空气燃烧的合成涡扇火箭发动机

针对SABRE合成涡喷火箭发动机缺乏技术继承性和迟迟研制不出来，作者提出了充分利用空气燃烧的合成涡扇火箭发动机。是把催化分解70%至79%过氧化氢生成的富氧水蒸汽引入航空涡扇发动机，与液氢或航空煤油燃烧的最高温度只有~℃，与传统加力燃烧室的空气煤油燃烧最高温度℃相当。由此构成低燃烧温度的又一种发动机，即进气道进富氧水蒸汽、加力燃烧室进富氧水蒸汽、两处(进气道和加力燃烧室)进富氧水蒸汽等三种航空航天涡扇发动机(AEROSPACETURBOFANENGINES.PatentNo.：US10,,B2；具有优先权的中国专利号：ZL.2)。

这种既可长时间或全程加力工作，又可根据需要单独进行涡扇工作的合成涡扇火箭发动机，是以航空涡扇发动机为主体，火箭推力室为加力燃烧室。有很好的技术继承性，比SABRE合成涡喷火箭发动机的研制容易得多。合成涡扇火箭发动机还使航空涡扇发动机有了更广泛更长远的用途。使用这种航空与航天的一体化发动机，能使超音速飞机在30km高度以3马赫飞行，并可以飞到40km高度达到4马赫，甚至飞得更高更快。用这种低动压飞机有望进行票价不贵的亚太空旅游和快速旅行。

4航空与航天的相结合和一体化是发展趋势

4.1航空的自身发展和成为航天发展的重要组成部分

以波音和空客飞机为主的民航客机，一般在10km高度以0.85马赫巡航，飞行可靠，票价能为广大民众接受。每年运送的旅客多达40亿人次，其中年的中国乘客有4.2亿人次和美国乘客有3.7亿人次。

让民航客机飞得更高更快是航空自身发展的需要。早在年1月，法国和英国联合研制的协和号中程超音速客机投入使用，是在15km高度以2.02马赫巡航。3年10月英航的一架协和号客机结束最后的商业飞行。同时期的前苏联研制了图-中程超音速客机，也运营多年，是在16.9km高度以2.28马赫巡航。第一代超音速客机的飞行高度未达到20km，动压大的飞行阻力大而使得油耗量大，导致票价贵和上座率低，主要因此而下马了。近些年，一些国家又开始研制新的超音速客机，但未见有满意的机型投入商业使用。

英国的白骑士二号和美国的巨型双机身运载飞机，都悬挂着释放后用火箭发动机推进的太空船或上面级火箭。中国的单机身运载飞机则背着释放后用火箭发动机推进的腾云空天飞机。这些都是接力式航空与航天的相结合，使得航空开始成为航天发展的组成部分。但是，巨型双机身飞机已大到极限而不足以把质量为7.8吨的中国神舟飞船送入近地轨道。只有把近地轨道有效载荷从6.1吨提升到7.8吨以上，最好能超过20吨，才真正有大的实用价值。

航空要成为航天发展的重要组成部分还有大量工作要做，首先要转变观念。航空自身发展是强调省油和票价低，亚音速客机所用的航空涡扇发动机用航空煤油富氧燃烧，是不用加力燃烧室的。航空要成为航天发展的重要组成部分，强调的是充分利用空气燃烧和加大推力，必须要用加力燃烧室和长时间加力工作，且需要使用航天的高能环保燃料液氢。

航空要成为航天发展的重要组成部分，需要将航空与航天的相结合技术进一步发展为航空与航天的一体化技术。除提高亚音速双机身运载飞机的运载能力外，更需要变成超音速乃至高超音速的运载飞机。与高超音速太空飞机及其使用的SABRE合成涡喷火箭发动机相类似，本文除提出以上3.3节的充分利用空气燃烧的合成涡扇火箭发动机外，又提出以下的一种发动机和一种运载火箭。

4.2用火箭推力室技术改进的航空涡扇发动机

大型和巨型双机身飞机及单机身运载飞机的运载能力小，主要因为航空发动机的推力小和用煤油的油耗量大。为了解决此问题，作者提出用火箭推力室技术改进的航空涡扇发动机。主要是把燃料由航空煤油改为液氢。由于空气液氢的混合比大和液氢的热值高，液氢用作航空燃料的油耗量要比航空煤油小3倍。另外，可以把加力燃烧室的单壁改为用液氢再生冷却的双层夹套结构。把有再生冷却、超音速喷管、声腔、隔板等技术的火箭推力室用作航空涡扇发动机的加力燃烧室，可以全程在完全燃烧工况加力工作，成倍增加发动机推力，以满足航天用途的需要。

用火箭推力室技术改进的航空涡扇发动机是第四种合成涡扇火箭发动机，是不引入富氧水蒸汽的航空航天涡扇发动机(PatentNo.:US10,,B2)。用来推进新一代超音速客机可以飞过20km高度和超过2马赫巡航，能解决票价贵和上座率低问题。使用这种发动机还可以明显提高双机身运载飞机和单机身运载飞机的航天运载能力。应当承认，用液氢也有缺点，很小的密度(0.0g/cm3)会使燃料箱的体积增大近4倍，但飞机总体性能的提高是肯定的。

4.3水平起落运载火箭

针对巨型双机身飞机已大到极限而送入近地轨道的有效载荷只有6.1吨，作者提出能提高航天运载能力至20吨的水平起落运载火箭方案(中国专利号：201658522.1)。设计要点：以液氢贮箱为主的圆柱形箭体作为双机身，机身尾部有主要在高空工作的能重复使用次以上的比冲高火箭发动机；双机身上方是大三角翼，三角翼上方尾部设置6至8台充分利用空气燃烧的合成涡扇火箭发动机，三角翼中央下方悬挂待发射的上面级火箭或太空船；通过起落架在专用机场的跑道上滑动进行起飞和降落。

能重复使用次以上的水平起落运载火箭属于航空与航天的一体化，与英国和澳大利亚合作研发的高超音速太空飞机有相似之处，能有动力飞行到50至80km高度。它还释放悬挂的上面级火箭或太空船，把人或货物送往空间站。水平起落运载火箭如开发成功，将可以逐步替代助推器和一级火箭，并具有部分二级火箭的功能。

结束语

航天事业发展的重头戏是人类重返月球和登陆火星。美国于年7月首次载人登月用的是起飞推力吨的土星5号火箭，目前用的是起飞推力吨的SLSBlock2火箭。中国要用的是起飞推力吨的CZ-10火箭(一次登月要用2发)，以后还有起飞推力吨的CZ-9火箭可以兼顾载人登月登火星。除用重型运载火箭把载人飞船送入奔月奔火星轨道外，还需要用轨道控制发动机和姿态控制发动机推进载人飞船完成登月登火星任务并返回地球表面。

在航天上合理使用过氧化氢及其相配的燃料，不仅有助于研制出需要的轨道控制发动机、姿态控制发动机、高浓度过氧化氢液氢火箭发动机等，而且可以研制出可重复使用次以上的比冲高火箭发动机，以及四种名为航空航天涡扇发动机的合成涡扇火箭发动机。利于实现航天的更多次重复使用和充分利用空气，大大降低发射成本，更好开展太空旅游，并为未来大规模开发月球和火星创造条件。另外，还可以促进航空自身的发展，并使其成为航天发展的重要组成部分，利于航空大发展。

可以预料：能重复使用次以上和充分利用空气的水平起落运载火箭、运载飞机等将逐步替代现有的助推器和一级火箭。克服美国航天飞机?病的有翼太空运载器将替代现有的二、三级火箭和飞船。中国和世界的航天事业和航空事业前景光明，胜利属于??于创新和真正按科学规律办事的人！

参考文献

本文是参考中国百度的相关报道、百度百科、APP文章等而写，并频繁用上万能查询，不再列出具体的出处。

致谢

当年一起攻关和设计并有突出成绩和贡献的刘业奎先生和潘亮女士仔细查看了本文，感谢提出宝贵意见和帮助核算了部分数据。

作者简介

葛明龙，男。年获高级工程师职称，是中国资深的航天专家。E-mail：minglongge