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太空梭可以不藉助燃料箱,以己之力在跑道上滑行起飛嗎?

不要求它進入軌道,只要能起飛,並維持一個高度就好。或者,太空梭在設計的時候,有考慮過滑行起飛的能力嗎?


@負二 說的對,太空梭的發動機本身是為其提供在空間期間的動力的,並不具備在大氣層內能力——這個能力不是說發動機不能在大氣層內工作而提供推力,而是提供的推力不夠,不能使其進行大氣層內的飛行活動。


考慮大氣層內機動能力的是空天飛機,太空梭其實可以看成是返回艙+一對小翅膀,小翅膀的意義跟炸彈尾翼更接近。反過來說,如果太空梭要考慮大氣層內機動能力,則有效載荷會大大降低。

非不能也,不划算也。


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可能可以。

首先,這事俄國人做過。
俄國人照抄美國航天飛機的氣動力外形,自己搞了個暴風雪計劃。為此,他們造了個氣動力測試型,叫做OK-GLI。這個機型外形大致與美國航天飛機相同 ,沒裝SSME火箭引擎,換成4個煤油噴氣式引擎,燃料裝在貨艙。
這個東西非常醜,但完全滿足題主要求,水平跑道起降、自力飛行,YouTube上有視頻(https://www.youtube.com/watch?v=ybmj_tRETFI):

(這是起飛離地,不是著陸,留意屁股上的噴氣引擎)

根據維基百科,OK-GLI裝的是4個AL-31渦噴式引擎,總推力(開後燃)488kN。

美國航天飛機的設計目標是垂直外掛燃料箱、助推器發射,水平滑翔降落,如果改成水平自行起飛,有幾個問題:
1. 航天飛機的機翼向下傾斜, 有助於降落滑行時保持穩定,但機身水平時升力小,不利起飛;
2. SSME推力非常大,如果水平起飛,三臺全開,可能在空氣稠密的大氣層底部就會加速到非常快,熱量和動態壓力都相當可觀,可能會燒毀或散架;
3. 航天飛機貨艙容積1160立方米,如果裝滿燃料,大約400砘,可能會壓壞起落架;如果裝得太少,不夠燒。

我猜測,如果美國航天飛機要滿足題主要求,可能的配置是:
貨艙裝30砘左右的液氫+液氧(起飛重量約100砘),只開頂上那一臺SSME,功率調到下限(65%),推力約120砘,即推重比約1.2。
SSME滿額運作時每秒消耗1340升燃料,即大約480公斤,那麼65%功率時燃料消耗約為每秒310公斤。30砘燃料大約能燒100秒。
可能再學習俄國人,把前起落架換成高一點的,擡高機翼攻角、借用引擎提供升力。
使用遙控操作,避免為莫名其妙的事情遺臭萬年。


先看看太空梭的結構:

太空梭前面是機艙,中間是貨艙,尾部是火箭發動機。這三個主發動機是靠碩大的外掛燃料箱供應燃料的。太空梭內部只裝載少量燃料,是留給姿態控制火箭用的(太空沒有空氣,只能靠噴氣調整方向)。所以,太空梭本身的設計就沒有考慮過從地面滑跑起飛。

如果只是搞一次自殺式飛行,還是可以的。太空梭可載重29.5噸,把貨艙裝上一個燃料箱。這點燃料應該可以把太空梭滑跑加速到離開地面,只不過緊接著恐怕就是機毀人亡了。


具體結構不知道,邏輯上說不可能,太空梭的推進器是為在無空氣的真空環境下工作而設計的,而水平滑行起飛所需要的升力來自空氣,二者矛盾。

補充一點:太空梭發動機的推重比不足,飛不起來。


按照原設計是不可以的,因為燃料在外掛燃料箱中,如圖中紅色粗壯物:

不過軌道器,也就是題主所說的太空梭,是有貨艙的。假設可以放個小燃料箱在貨艙中,那麼按照太空梭的基本數據:

  1. 軌道器最大著陸重量 100噸 計(其實可以高一點,不過估算一下也無傷大雅)
  2. 空重78噸
  3. 可裝燃料20噸(根本不夠燒啊,外掛燃料箱可以裝700多噸燃料)
  4. 三台發動機起飛推力,約500噸

那麼推重比就是——5


如果對飛機有一點概念的會知道,只要推力夠,板磚天上飛。推重比5這種逆天的數值,這麼說吧,後面拖一架747也能飛起來。


應該不能吧。
太空梭具有火箭發動機,能夠產生足夠的推力,但是它的氣動外形是設計用於升力體返回的,能否產生適合水平起飛的升力很難說。而且太空梭的發動機工作時間較短,不能維持很長時間。


目前有這樣的設計,只不過是飛機分為兩部分,一部分負責在大氣層內飛行,當然是滑跑起飛,達到一定高度後,將航天器放出,該航天器類似太空梭,在大氣層外飛行,航空器自帶助燃劑。歐洲美國有這樣的方案,比較難。太空梭的機翼只是用來回收時降落用


回答問題之前首先介紹一下太空梭的概念。完整的太空梭並不是指我們平時常見的那個上白下黑的有翼飛行器,而應該是在發射台上的形態,包括軌道器(我們通常認識的「太空梭」)、外儲箱以及固體推進器三部分。(見@葉聆曦 的圖)

想必題主所說的是軌道器吧。再來看看軌道器上的主發動機。
軌道器上有三個主發動機。(當然還有就是一些小型姿態調整發動機用於變軌和姿態調整)。而這三個發動機使用的是外儲箱里的燃料。起飛過程中固推和外儲箱都會因燃料消耗完畢而脫落,到達預定高度是再靠小型姿態調整發動機來姿態控制以及變軌之類的。所以,軌道器內沒有主發動機的燃料(在外儲箱內),既是說,單獨的軌道器不能獨立飛行的。

ps:軌道器如果在其他著陸場降落時,就得靠747太空梭載機(Shuttle Carrier Aircraft,SCA)把它背回去了,見下圖:


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