航天十一院提出“混合轨道空间机动飞行”原理

记者11月10日从中国航天科技集团十一院获悉，该院科研人员开创性提出“上层大气层空气动力学”概念，并进行相关探索，提出“混合轨道空间机动飞行”原理。

该院科技委原副主任、研究员沈清表示，这项研究将突破传统空气动力学的局限性，有望带来颠覆性技术创新发展，带动空间飞行器与应用的重大科技进步。

1946年，钱学森指出在几十公里高空飞行时将会遇到稀薄气体动力学问题，并提出稀薄气体动力学中三个流动领域的划分，为研究稀薄气体动力学作了开创性工作。

沈清介绍，距地面20公里以内的大气层，是各类飞机的地盘；20公里至100公里高度，高超声速飞行器可以大显身手；300公里以外的太空，卫星可以绕地球轨道飞行。而在100公里至300公里空域一直无法被利用。这一空域大气密度极低，在传统空气动力学理论下，不足以产生维持飞行器飞行的升力，又存在不可忽视的阻力。因而需要研究上层大气层空气动力学新理论，揭示其与飞行器作用机理，依据分子与分子、分子与表面的碰撞本质，寻找在这一空域长期驻留的飞行器气动布局。

经过研究探索，十一院科研团队提出新的飞行原理——混合轨道空间机动飞行，随即开展相关课题研究，设计新的飞行器气动布局、新的飞行轨道和控制方式、新的材料和结构，并通过风洞进行试验验证。

据介绍，混合轨道空间机动飞行器采用跨上层大气层和太空空域的大椭圆混合轨道，既可采用气动慢变轨实现长期在轨和慢速机动，又可采用气动快变轨实现快速机动执行应急任务。在上层大气层空域，飞行器按照上层大气层轨道和惯性轨道力学原理飞行，并可主动利用气动效应有效降低空气阻力，进行气动变轨；在太空空域按照惯性轨道力学原理飞行，进行动力变轨，实现混合轨道的机动飞行。

基于相关研究，沈清提出的空气动力学领域前沿科学问题“如何实现飞行器在上层大气层机动飞行”，入选中国科协《2023重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题》中的十大前沿科学问题。

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