祝贺，中国航天再攀新高峰，空天飞机组合动力发动机首飞成功

9月4日，中国航天科技集团在酒泉卫星发射中心，利用长征二号F运载火箭，成功发射一型可重复使用的试验航天器。试验航天器在轨运行两天后，成功返回国内预定着陆场。
当时，这一可重复使用试验航天器，曾引起媒体热议，有人认为它是航天飞机，有人认为它是空天飞机。

其实，从发射方式来判断，它应该和美国的X-37B一样，还是属于航天飞机的范畴，因为它是依靠一次性火箭助推升空的，而真正的空天飞机，是像飞机一样能够从地面自主起飞，最后依靠自身的动力着陆。
而空天飞机要想实现从地面跑道起飞，一个关键的技术环节就是要采用吸气式发动机来实现自主起飞，而起飞后脱离大气层时，还得亚燃/超燃冲压发动机实现进一步的飞行，所以，空天飞机的动力系统一定要是组合式动力。

根据中国航天科技集团的发展规划（2017年6月在北京召开的全球航天探索大会上公开展示过），可重复使用运载器的发展分为“三步走”：第一步，火箭动力部分重复使用；第二步，火箭动力完全重复使用；第三步，组合动力飞行器。
也就是说，到第三步才是组合动力飞行器，这时才能称之为真正的空天飞机。
那么，我国的空天飞机组合动力发动机研制情况又如何呢？
没想到，就在我国可重复使用试验航天器首飞半月之后，就有了答案。
9月22日，西安航天动力研究所官方微信公众号发表了一篇题为《十年艰难求索路 一飞冲天震九霄——我所研制的某组合动力发动机首飞成功》的文章，文中所说的某组合动力发动机，指的就是我国空天飞机的发动机。

这种组合动力发动机由三大模块组成，即吸气式发动机、亚燃/超燃冲压发动机。
其中，吸气式发动机，可能是涡喷发动机，用于从地面跑道自主起飞，将空天飞机加速到1.5马赫左右的速度，然后亚燃冲压发动机点火，进一步将空天飞机加速到4马赫左右的速度，随后超燃冲压发动机点火，将空天飞机推送出大气层。
这种组合动力发动机说起来容易，但要想真正研制成功是非常有难度的。
由于这种组合动力发动机需要工作在多个不同的模态，为了使每个工作模态都工作于最佳状态，需要对组合动力发动机的几何结构进行调节（这一点，总师张蒙正的诗中也有提及：“伸缩自由结构强”），并根据发动机的工作状态进行实时控制。几何结构的调节会带来冲压发动机结构复杂程度、控制技术复杂程度的增大。
另外，热防护技术难度也很大。

超燃冲压发动机推动的高超音速飞行器飞行时的温度分布图，可以看到其承受了极高的温度，有些表面甚至超过1000度
以前的冲压发动机，由于飞行速度较低，外部气动加热带来的热载荷较低，热防护问题更多的是冲压发动机燃烧带来的热载荷，采用传统意义上的烧蚀冷却或气膜冷却便可以解决冲压发动机的热防护技术问题。

但是，当马赫数大于 4 或 4.5 时，即对高马赫数的亚燃冲压发动机或超燃冲压发动机来说，传统意义上的这种热防护策略已变得不现实，而且也很难再用气膜冷却或隔热材料，通常的做法是采用再生冷却和内、外部的热防护方案来转移热载荷。再生冷却方式是由自带燃料承担或者需要额外的冷却剂。出于减少飞行器的体积与重量考虑，采用燃料最好。然而，满足飞行任务所需的燃料往往没有能力吸收所有飞行过程中产生的多余热量，致使需要携带更多的燃料，或者要带冷却剂。

目前国内吸热型碳氢燃料的综合性能约能满足马赫数 6 的飞行，但是，热防护的重担不可能全都落在燃料肩上，需要综合考虑，比如吸热型碳氢燃料再生冷却+高温合金、或复合材料+隔热抗氧化涂层的热防护技术。

组合动力发动机研制之难，从西安航天动力研究所这次的首飞报道中也能看出来，标题中就用了“十年艰难求索路”，由此可见，十年磨一剑。
相对于火箭助推的一次性使用，空天飞机的组合动力发动机是可以重复使用的，我们从这次的首飞情况就能看出来。“试后检查产品完好”，这一句话就足以说明，组合动力发动机不仅首飞成功，而且还实现了天地往返，成功返回地面了。
根据西安航天动力研究所官方微信公众号的报道，本次飞行试验完成了所有考核项目，发动机各项性能均超出地面试验结果和预期水平，试验取得超圆满成功，进一步验证了真实飞行状态、来流条件下发动机各项关键技术，为后续发展奠定基础。
组合动力发动机首飞成功后，总师张蒙正还特意题诗一首，以贺首飞。

最后需要说明的是，中国是世界上最早宣布空天组合动力发动机成功首飞的国家之一，也是空天组合动力发动机上研制进度最快的国家之一。飞行器研制，动力先行，组合动力发动机是空天飞机最核心也是技术难度最大的关键技术之一，如今组合动力发动机取得突破，意味着中国的空天飞机翱翔太空的日子已经不远了。
厉害，我的国！
祝贺中国空天飞机组合动力发动机取得首飞成功！
祝愿中国航天事业走得更远，不断迈上新台阶！