航天飞机相关资料作者:日期:航天飞机的资料航天飞机是一种新型的多功能航天飞行器集火箭，卫星和飞机的技术特点于一身，它能像火 箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道飞行，还能像飞机那样再入大气层滑 翔着陆，随着科学技术的发展，航天飞机已成为发射火箭卫星上天的重要载体。航天飞机-简介航天飞机航天飞机是一种新型的多功能航天器，是承运卫星等航天器材到达太空的重要工具。航天飞机集 火箭，卫星和飞机的技术特点于一身，它能像火箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样 在太空轨道飞行，还能像飞机那样再入大气层滑翔着陆，随着科学技术的发展，航天飞机已成为 发射火箭卫星上天的重要载体。作为一种可重复使用的天地往返运输器，航天飞机是现代火箭、飞机、飞船三者结合的产物。它 能像火箭一样垂直起飞，像飞船一样绕地球飞行，像飞机一样水平着陆。目前世界上航天飞机已经研制成功并投入运行的国家只有美国和前苏联，前苏联的航天飞机与美 国的航天机基本上相似。美国航天器自1981年首次发射成功至今已成功完成了 100多次空间飞 行任务。航天飞机是人类有史以来建造的最复杂的机器，强大的运载能力使其成为独一无二的航天器。正 是在航天飞机强大运载能力支持下，人类才有可能一步步修建国际空间站这个世界上最大的 太空轨道实验室，为人类未来登陆月球、奔向火星乃至更广阔的宇宙空间铺平了道路。航天飞机航天飞机是世界上唯一的可重复使用的航天运 载器。70-80年代，美国、苏联、法国和日本 等国相继开始研制航天飞机，但由于技术和资 金等原因，到目前只有美国研制的航天飞机投 入使用。航天飞机用途广泛，可进行空间交 会、对接、停靠、空间科学实验、发射回收或 检修卫星。它曾在空间捕获一颗未能进入同步 轨道的国际通信卫星6号，进行修理后，又把 它送入同步轨道。它还发射过并三次整修哈勃 空间望远镜。航天飞机通常可乘7人，飞行时间一般在2周以下，最长可达28天。目前航天飞机的主要任务是向国际空间站运送宇航员和各种建设用部件和补养。美国原设想使用 可多次重复使用的航天飞机可以节约花费。但结果全然不同，每架航天飞机的研制费非常高，最 新的奋进号研制费达20亿美元，而且每次发射费用1亿多美元。因此至今只做了 6架航天飞机，其中一架企业号为样机，另外有五架工作机，分别是哥伦比亚号、挑战者号、发现号、阿特 兰蒂斯号和奋进号。航天飞机的可靠性还是非常高，自1986年1月挑战者号发射失败后一直到 2002年4月为止已成功飞行过110次。2005年7月26日任务STS-114哥伦比亚号解体 意外后首次航天飞机返回太空任务航天飞机-飞行原理航天飞机由轨道飞行器、固体火箭助推器和外挂贮箱3大部分组成，航天飞机起飞的动力源自两 台巨大的集束式助推器和3台液体推进剂。在这些起飞动力装置中，中心部分是一个外形像一架 三角翼滑翔机的轨道飞行器，它垂直发射，是航天飞机飞行时必不可少的配件，它在进入地球大 气层后像普通飞机那样下滑着陆。航天飞机在起飞时，利用外挂贮箱内的液氢推进剂作为主发动机的动力，贮箱随着推进剂的使用 完毕而投弃，另外，航天飞机还依据轨道飞行器顺利飞行；一般情况下，航天飞机的轨道飞行器 可使用次数在100次以上，它有一个巨大的货仓，可以作为卫星及其他材料的存储点；大规模的 太空作业时，还可将外挂贮箱带入轨道，作为航天站的核心部分。飞行高度在1000公里以下是航天飞机近地轨道的飞行高度，向国际空间站运送宇航员和各种建 设用部件和补养是目前航天飞机的主要任务，因为航天飞机的运载能力比较大，所以航天飞机往 往采用多级组合形式，在需要高轨道运行有效载荷的时候，还可以由航天飞机将其送上近地轨道 后再从这个轨道发射，使其进入高轨道，以完成最终任务。航天飞机-组成部件航天飞机采用模块化设计，整个系统包括三大模块：航天飞机组成一、外部燃料箱外表为铁锈颜色，主要由前部液氧箱、后部液 氢箱以及连接前后两箱的箱间段组成。外部燃 料箱负责为航天飞机的3台主发动机提供燃 料。外部燃料箱是航天飞机三大模块中唯一不 能重复使用的部分，发射后约8.5分钟，燃料 耗尽，外部燃料箱便被坠入到大洋中。二、一对固体火箭助推器这对火箭助推器中装有助推燃料，平行安装在外部燃料箱的两侧，为航天飞机垂直起飞和飞出大 气层进入轨道，提供额外推力。在发射后的头两分钟内，与航天飞机的主发动机一同工作，到达 一定高度后，与航天飞机分离，前锥段里降落伞系统启动，使其降落在大西洋上，可回收重复使 用。三、轨道器即航天飞机，它是整个系统的核心部分。轨道器是整个系统中惟一可以载人的、真正在地球轨 道上飞行的部件，它很像一架大型的三角翼飞机。它的全长37.24m，起落架放下时高17.27m；三角形后掠机翼的最大翼展23.97m；不带有效载荷时质量68t，飞行结束后，携带有 效载荷着陆的轨道器质量可达87t。它所经历的飞行过程及其环境比现代飞机要恶劣得多，它既 要有适于在大气层中作高超音速、超音速、亚音速和水平着陆的气动外形，又要有承受再人大气 层时高温气动加热的防热系统。因此，它是整个航天飞机系统中，设计最困难，结构最复杂，遇 到的问题最多的部分。轨道器由前、中、尾三段机身组成，如图所示。前段结构可分为头锥和乘员舱两部分，头锥处 于航天飞机的最前端，具有良好的气动外形和防热系统，前段的核心部分是处于正常气压下的乘 员舱。这个乘员舱又可分为三层：最上层是驾驶台，有4个座位，中层是生活舱，下层是仪器设 备舱。乘员舱为航天员提供宽敞的空间，航天员在舱内可穿普通地面服装工作和生活。一般情况 下舱内可容纳47人,紧急情况下也可容纳10人。航天飞机的中段主要是有效载荷舱。这是一个长18m，直径4.5m，容积300m3的大型货舱， 一次可携带质量达29t多的有效载荷，舱内可以装载各种卫星、空间实验室、大型天文望远镜和 各种深空探测器等。为了在轨道上施放所携带的有效载荷或回收轨道上运行的有效载荷，舱内设 有一或二个自动操作的遥控机械手和电视装置。机械手是一根很细的长杆，在地面上它几乎不能 承受自身的重量，但是在失重条件下的宇宙空间，却可以迅速而灵活地载卸10t多的有效载荷。 航天飞机中段机身除了提供货舱结构之外，也是前、后段机身的承载结构。航天飞机的后段比较复杂，主要装有三台主发动机，尾段还装有两台轨道机动发动机和反作用控 制系统。在主发动机熄火后，轨道机动发动机为航天飞机提供进入轨道、进行变轨机动和对接机 动飞行以及返回时脱离轨道所需要的推力。反作用控制系统用来保持航天飞机的飞行稳定和姿态 变换。除了动力装置系统之外，尾段还有升降副翼、襟翼、垂直尾翼、方向舵和减速板等气动控 制部件。详解：外燃料箱外燃料箱，英文缩写ET，它是轨道器的“煤气罐”，是航天飞机必不可少的重要部件之一；外燃 料箱装的是航天飞机主发动机使用的推进剂，也是航天飞机惟一不能重复使用的部件。在发射时，为附加装置-固体燃料推进器和轨道器提供结构支撑。升空大约8.5分钟后隹进 剂耗尽，外燃料箱被抛开，与轨道器分离，使命完成。外燃料箱外燃料箱有三个主要部件，它们分别是：氧燃 料箱、氢燃料箱和燃料箱，氧燃料箱位于航天 飞机的前部，氢燃料箱位于航天飞机的后不， 而燃料箱位于航天飞机的中部；后者将两个推 进燃料箱连在一起，仪表和燃料处理设备也在 中间箱里，同时，它也为固体火箭助推器前端 提供附着结构。外燃料箱的皮肤由执保护系统覆盖。热保护系统是一层2.5厘米（1英寸）厚的聚氨酯泡沫涂料，作用是将推进剂维持在一个可接受的温度，保护皮肤表面不会因为与大气摩擦产生的高温损 坏，也将表面结冰的可能性降至最低。氢燃料箱的体积是氧燃料箱的2.5倍，但完全灌满燃料 后，其重量只有后者的三分之一，这是因为液态氧的密度是液态氢的16倍。外燃料箱包括一个推进剂输出系统，将推进推输送到轨道器的发动机里；一个加压与通风系统， 负责调控燃料箱的压力；环境调节系统，负责调控温度，补充中间燃料箱区域的大气；还有一个 电子系统，负责分配电力、仪表信号，提供闪电保护。轨道飞行器轨道飞行器是航天飞机整个系统的灵魂，它与一架DC-9飞机的大小和重量差不多，包括加压乘 员舱（通常可以乘载7名宇航员）、巨大的货舱以及安装在其尾部的三个主发动机位于机身的前部是驾驶舱、生活舱和实验操作站，机身中部的有效载荷舱是容纳各种货物的地 方，而轨道器的主发动机和机动推进器则在机身尾部。降落过程中的航天飞机轨道飞行器 机身前部：驾驶舱、生活舱和实验操作站在机身前部，这 一部分有一个加压的乘员舱，并为机头部分、 前起落架和前起落架轮舱和门提供支持。乘员舱：它由三部分组成，分别是加压的工作间、生活 间和储存间，乘员舱由驾驶舱、中舱/设备舱 和一个气密过渡通道组成。乘员舱的空间为65.8立方米，在轨道器的前部。在乘员舱后舱壁外面的有效载荷舱里，可以安装一个对接舱和一 个有接头的转移通道，以方面对接、乘员进入实验室和到舱外活动。两层的乘员舱前部有一个驾 驶舱，机长的座位在驾驶舱的左边，飞行员的座位在右边。驾驶舱:驾驶舱通常设计成驾驶员/副驾驶员都可操作模式，这样在任何一个座位上都可以驾驶轨道器，也 可以执行单个人的紧急返回任务。每个座位上都有手动飞行控制器，包括旋转和转换驾驶杆、方 向舵踏板和减速板控制器。驾驶舱里可以坐4个人。轨道显示器和控制器在驾驶舱/乘员舱的尾部，左边的轨道显示器和控制器是用来操纵轨道飞行器 的，右边的轨道显示器和控制器是用来操纵有效载荷的。在驾驶舱里共有202。多个分散的显示 器和控制器。中舱：中舱有为4个乘员睡眠室准备的物资和储藏设施，中舱还存有氢氧化锂单人救生器呼吸袋和其它 装置、废物管理系统、个人卫生间和工作桌/餐桌。机身尾部：机身尾部包含左右轨道操纵系统、航天飞机主发动机、机身襟翼、垂直尾翼和轨道飞行器/外燃料 箱的后部配件。前舱壁将机身尾部与中部隔开，舱壁的上层部分联接在垂直尾翼上，内部承受推 力结构支持航天飞机的三个主发动机、低压涡轮泵和推进剂输送管。航天飞机主发动机 航天飞机主发动机航天飞机主发动机是航天飞机的重要部件，它与固体燃 料火箭助推器联接在一起的三个主发动机在最初上升阶 段为轨道飞行器提供推力，使之脱离地球引力。在发射 后，主发动机继续运作8.5分钟左右，这段期间是航天 飞机用动力推动飞行。在航天飞机加速时，主发动机会燃烧掉50万加仑的液 态推进剂，这些推进剂由巨大的橙色外挂燃料箱提供， 主发动机燃烧液氢和液氧，而液氢是世界上第二最冷的 液体，温度在零下华氏423度（摄氏零下252.8度）。当 固体燃料火箭被抛开后，主发动机提供的推力将航天飞 机的速度在6分钟里从每小时4, 828公里提高到每小时27,358公里以上并进入飞行轨道。发动机一开始排放的是氢和氧合成的水汽。主发动机在分阶段燃烧周期内使用高能推进剂产生推 力，推进剂的一部分在双重预烧器里消耗掉，产生高压热气，推动涡轮泵。燃烧是在主燃烧室完 成的，主发动机燃烧室里的温度可达到华氏6000度（摄氏3315.6度）。每个航天飞机的主发动机 使用的液氧/液氢比例是6比1，产生水平推力179, 097千克（375,000磅）、垂直推力 213,188 千克（470,000 磅）。发动机产生的推力可在65%至109%的范围内调节，这样，点火发动和初始上升阶段可以有更大 的推力，而在最后的上升阶段减少推力，将加速度限制在3g以下。在上升阶段，发动机的万向 接头（平衡架）可提供倾斜、偏航和滚动控制。航天飞机