二、让飞机送一程
2025年09月20日
二、让飞机送一程
火箭是靠向后喷射物质前进的。在没有外力作用的自由空间里,火箭的能量利用效率η为:
当v=0.1w时,η≈19.8%;当v=0.34w时,η≈61%
以液氧液氢为推进剂的化学火箭,喷气速度约4千米/秒。在起飞阶段,火箭速度慢效率低;以后速度增加,效率也增加;当火箭速度达到4倍音速时,效率才比较可观。因此可以考虑用飞机先将火箭加速到4至5倍音速,然后再让火箭一显身手。
具体方案就是:由轨道发射车将飞机加速到200米/秒,达到冲压式航空发动机运行条件,使飞机升空。然后发射车刹车,再原路退回。运载飞机驮着空天飞机到离地面30千米高处,速度达到4至5倍音速时,空天飞机点火,奔向空中码头。而运载飞机降落、加燃料,准备再次发射。
由于冲压式发动机喷气速度比火箭喷气速度低,致使它在低速运动时,效率更高。加上利用空气中的氧气助燃,不必携带氧化剂,可有效降低成本。轨道发射车由轮轨驱动,成本低,效率高。发射车行驶在高架铁路上,铁路长度不超过4千米。总投资不大。考虑到漂移式太空电梯质心位于半径9500千米的轨道上,每天大约绕地球9圈,因此全球只要建2到3个发射基地就够了。
上述系统虽然只给空天飞机增加4至5倍音速的初速度,与它最终速度相比,似乎微不足道。然而如果把v=1.36 ;w=4代入齐奥尔科夫斯基公式就可以得到:≈1.4 即:
≈0.71可见就凭这不起眼的初速度,也可以使火箭总重量下降29%。虽然增加了运载飞机、轨道车和高架铁路这三项投资。但只要每天能发射一次,这种方法就有望将发射费用再次降到40万元/吨左右。
上述办法不仅在天梯建成后能用于空天飞机运输,在建造太空电梯期间也可发挥作用。只要太空电梯的质心越过半径8000千米的轨道,就能凭空天飞机到达空中码头了。这将大大降低太空电梯的造价。