★前言★

　　为了更加有效地开发太空资源，目前世界各主要航天国家正在大力发展以重复使用和低成本为主要特征的新一代航天运载系统。在此背景下中国也适时地提出了多种新型航天器发展方案，其中有一种方案很可能于2002年就可投入使用，这就是——

　　新箭计划—— 中国新型两级重复使用火箭展望

　　新型渐进重复使用火箭计划（简称新箭计划）的指导思想是： 坚决将实用性和经济性放在首位，不盲目片面地追求技术上的先进； 在继续关注和立足于现有二级液体火箭的基础上，本着渐进的原则分批进行技术和经济上的投入，最终实现二级液体火箭的完全重复使用。 根据这一指导思想，新计划可大致分为三个发展阶段，即：核心回收式火箭、部分回收式火箭、完全回收式火箭，下面就它们作分别介绍。

　　★★核心回收火箭★★

　　A．特征

　　此型火箭的特征是：火箭的核心关键部分——即火箭一、二级发动机和火箭的飞控设备可以回收再利用。

　　B．外型与结构

　　此型火箭主要由助推级（一级）和轨道级（二级）串联而成，大致呈圆柱体。这与现有一次性火箭是基本相似的。不过核心回收火箭与一次性火箭也存在着重大的区别：

　　首先，核心回收火箭的主发动机是可以重复使用多次的，而一次性火箭则不是。其次，核心回收火箭的动力舱为特殊的模块化设计。

　　以助推级动为舱为例，其外型为短粗的圆柱体结构，内部除了一般火箭所共有的主发动机系统外还有供其垂直着陆所必需的辅助设备，包括旋翼/降落伞、反推火箭、起落架、GPS接收机和相应的电子控制设备等；

　　轨道级动力舱外形为圆台钝头结构，这主要是考虑到再入大气层时的需要。动力舱内部除了主发动机系统外也拥有相应的助降系统（如旋翼、反推火箭、起落架）;此外火箭的飞行控制系统（如惯导设备、飞行计算机等）也设在轨道级动力舱内以便于一并回收。

　　C．运行模式

　　发射准备工作完成后助推级便点火推动火箭爬升，当达到一定高度时助推级熄火并与轨道级分离；接着助推级动力舱与燃料舱分离并向预定着陆区滑落，到达落点上空时动力舱放出起落架并启动反推火箭平稳着陆；轨道级在完成级间分离后继续爬升入轨执行预定使用，完成任务后轨道级动力舱与燃料舱分离并重返大气层飞向着陆区，到达着陆区上空后动力舱展开旋翼（或降落伞）对落点及落速进行控制，最后放出起落架垂直着陆。 助推级和轨道级动力舱被回收后适当检修将会再一次投入使用。

　　D．优点

　　核心回收火箭只抛弃了火箭的燃料舱和整流罩，而将火箭的一、二级发动和飞行控制设备等关键部分予以回收再利用，因而可大大降低火箭的发射成本；核心回收火箭可执行广泛的太空任务，凡是现在一次性火箭能够完成的任务它都可胜任；核心回收火箭的技术基础简单，只要发动机能够重复使用和拥有必要的防热技术就行了。火箭的第一级可以使用成本、技术相对较低的液氧/煤油发动机，只在第二级才考虑使用高比冲但技术相对较高的液氢发动机。

　　这种火箭以美俄的技术水平可以在1967-1970年左右投入使用。

　　★★部分回收式火箭★★

　　A．特征

　　此型火箭的特征是：火箭助推级的全部及轨道级动力舱（内含火箭飞控系统）可以回收再利用。

　　B．外型结构

　　部分回收火箭主要由助推级和轨道级串联而成。助推级的外形采用圆台结构，如此结构的好处是：圆台的内部容积和底部空间大，可容纳大量的燃料和多台发动机，能满足火箭的推力需要； 另外圆台重心稳定，有利于保证助推级实现平稳垂直着陆。助推机内部除了拥有主发动机系统和燃料系统外也设有供垂直着陆所需的设备（旋翼/降落伞、反推火箭、起落架、电子设备等）； 轨道级的外形结构与核心回收火箭的轨道级完全一样，详情不作细述。

　　C．运行模式

　　发射准备工作就绪后助推级点火推动火箭爬升，到达预定高度后助推级熄火并与轨道级实现冷分离（这主要是防止助推级被轨道级的尾焰所毁坏）。

　　助推级完成级间分离后，便整体向着陆区滑落并适时打开旋翼（或降落伞）调整落点和落速，最后放出起落架、启动反推火箭着陆；

　　轨道级在级间分离后，继续爬升入轨执行预定使命，尔后轨道级动力舱与燃料舱分离并重返大气层在预定区实现垂直着陆。其过程与核心回收火箭轨道级动力舱回收方式完全一样。

　　D．优点

　　部分回收火箭的系统回收程度比核心回收火箭是更进一步，因而其发射成本就更低；此型火箭所能执行任务同样也是广泛的；部分回收火箭的技术要求要高一些，包括成熟的发动机使用技术、比较可靠的材料以及必要的防热技术等。

　　以美俄的技术水平可以在1970-1975年左右投入使用。

　　★★完全回收式火箭★★

　　A．特征

　　完全回收式火箭特征是能将火箭的一级和二级完全收再利用。

　　B．结构与外型

　　完全回收式火箭是新箭计划的最高发展阶段，它主要由二级垂直起降系统和二级垂直/水平起降系统所组成。

　　1．二级垂直起降系统

　　此系统以垂直方式起飞，其助推级和轨道级在完成各自的任务后又都以垂直方式完成着陆回收。此系统主要有圆台状的助推级和圆锥状的轨道级串联而成。助推级的外型与内部结构和部分回收火箭的助推级基本相同，所以其详情不再重复；轨道级选用圆锥结构是为了便于大气层再入的考虑。轨道级内部除了主发动机系统和燃料系统外，也同样拥有完善的助降系统（旋翼、起落架、反推火箭等）。

　　这里需要特别强调的是，由于轨道携带载荷方式的不同，二级垂直起降系统又可被分为顶推式和正常式两种分型号。两者的区别在于：顶推式轨道级不设载荷舱，载荷是通过放置在轨道级顶部一次性整流罩内而被送入太空。顶推式系统订是用来发射大宗、重型载荷（如空间站主舱等）；正常式轨道级内部设有载荷舱，可以装载人员和载荷，它可以执行探测，补给、维修、实验等一系列任务。

　　2二级垂直/水平起降系统

　　此系统的特征是以垂直方式起飞，助推级和轨道级在完成任务后分别以垂直和水平方式着陆。

　　此系统主要由一个助推级和一架中小型航天飞机并联组合而成（也可以是串联）。助推级的外型通常圆锥状，其内部结构与二级垂直起降系统助推级完全一样；作为轨道级的航天飞机则是一种有翼升力体结构，它可在机场跑道水平着陆，能搭载数名航天员和几吨货物。除了完全回收式火箭，还可以用核心回收火箭作为助推级与航天飞机构成简易型两级垂直/水平起降系统。

　　C．运行模式

　　以二级垂直起降系统为例：此系统的运行模式与部分回收火箭的运行模式基本一样。只不过此系统是将轨道级完全回收，而部分回收火箭只回收轨道级动力舱；

　　以二级垂直/水平起降系统（并联式）为例：发射时助推级和轨道级共同点火爬升（此时轨道级使用的是助推级燃料箱中的燃料），当到达预定高度后助推级与轨级分离并在预定区域垂直着陆；

　　轨道级则继续爬升入轨执行预定使命，之后轨道级重返大气层在预定机场跑道上水平着陆。

　　D．优点

　　完全回收火箭将火箭的助推级和轨道级都给予了回收再利用，因而极大地降低了火箭的发射成本 ；

　　二级完全回收式火箭本着“人货分离、重轻搭配”的原则可全面胜任未来航天开发：顶推式（二级垂直起降）系统以其巨大的运力主要用来发射空间站主舱/星际飞船等大宗重型载荷；正常式系统则作为太空多面手则可执行发射、补给、维修、探测等一系列任务；二级垂直/水平起降系统以其低的再入过载主要用于人员的天地往返。

　　很显然这是以体系的力量来面对庞大而复杂的任务需求，这在目前情况下很明智的。因为现在还没有任何一种单一类型的航天器能够独挑航天开发的大梁，包括美国正在研制的单级火箭；完全加收火箭的技术基础相对较高：包括成熟的发动机技术，可靠的防热技术，过硬的材料技术等。不过这些技术要求与单级火箭的技术要求相比还是要容易得多。

　　新箭计划的基本设想进程是：

　　在2002年力争让核心回收式火箭升空，2005年左右争取让部分回收火箭投入使用，2010年前后完全回收式火箭将形成完善的体系。当然上述发展进程在实际中由于技术、资金、需求等因素的影响也可以适当提前或推迟。

　　作为一种新型航天构想，新箭有着许多独到新颖之处：

　　1．投入风险小、比较适合中国的国情。

　　以中国现有的国力而言，若一下拿出几百亿元去发展全新的航天系统无疑要冒极大的风险，且从实际需求看也绝对没有必要。新箭计划立足于现有技术并大量借鉴了世界航天的现有概念和思想，因而其总体发展风险小。而且新箭是一个技术系统，它以低点起步并滚动前进，这种渐进的发展方式也是非常适合中国的国情。

　　2．性能全面、应用前景较好。

　　新箭以其体系的力量可与世界上多种航天系统相比。

　　仅以核心回收火箭为例，它足以让法、俄等国奉为新世纪明星的阿里安—5和安加拉等新型火箭的颜色尽失，因为它们的系统回收程度和经济性能根本不能与核心回收相比！若与部分回收火箭/二级完全回收火箭相比它们则更是相形见绌；

　　二级垂直/水平系统与英、德、俄等国的二级水平起降系统（如桑格尔、空中客车II等）相类似。不过二级垂直/水平起降系统似乎更可行，因为二级水平起降系统是以大型飞机作为助推级将小型航天飞机送入高空点火，但是大型飞机的研制难度更大于一枚火箭，对中国来说更是如此；

　　若2010年前后中国二级完全回收火箭形成体系的话，只有美国的单级火箭系统（冒险星/三角快帆等）能与其一比高低：在技术基础上单级火箭绝对比二级火箭先进，其维修操作也简便，但是单级火箭在大宗重型货物的发射方面则不尽人意；而二级火箭的优势是技术简单，易于为多数国家所用。特别是在技术条件相等的条件下二级火箭的所能装载的载荷要远大于单级火箭，更能全面胜任航天使命。

　　兼上述两者是各有千秋，可能会出现这样的情况：中国、俄罗斯等国在大力发展二级重复使用火箭的同时也将尝试发展单级重复使用火箭。美国在拥有单级重复使用火箭的同时，也可能会采用二级重复使用火箭补充其重型载荷的发射能力。

　　在未来全新概念航天器成熟之前，世界航天运载系统发展的趋势很可能是：单级重复使用火箭与二级重复使用火箭在太空共舞！

　　综上所述，作为未来中国新型航天运载系统的后选方案之一，新箭的确有其独到的优势。在中国急速迈向航天超级大国的进程中，它将有可能起到一定的推动作用。

　　（ 此方案1994 年寄往相关部门 2000年7月22日在网上公布）

亚东军事网