11月18日，“星舰”二次试射坚持到一级二级分离，虽然最终没能入轨，但相比第一次试射已经取得巨大进步，距离成功发射已经不远了！

“星舰”一级和二级分离照片

作为一款运载火箭，“星舰”箭体技术含量很低，真正有技术含量的就“垂直降落回收技术”和“猛禽二代全流量分级燃烧液氧甲烷火箭发动机”。

然而，“猛禽二代”再厉害也仍然只是一款火箭发动机，真空比冲也只有380秒左右，未来也很难突破400秒。相比等效比冲超过1000秒的涡扇发动机或者新概念组合循环火箭发动机，“猛禽二代”这种火箭发动机效率实在是太低了。

这就是欧美发达国家和我国不约而同研究拥有划时代意义的“空天飞机”的主要原因。据了解，目前我国在空天飞机技术领域已经领先世界，2021年7月16日就率先试飞了空天飞机的“一级”，即亚轨道可重复使用运载器。

然而，目前来看空天飞机只是在燃油效率领先包括“星舰”在内的火箭，但在最大起飞重量方面仍然难以与“星舰”相提并论。

那么，有没有办法将空天飞机做大，使其近地轨道运力与“星舰”相媲美呢？

答案是肯定的。

总体思路就是把“星舰二级”放倒并加上小翅膀，“星舰”一级则换成采用组合循环发动机作为动力的“飞机”。用这种飞机背负“空天飞机”二级。我们也可以将它看成放大版“腾云”空天飞机。

“腾云”空天飞机航展模型

这样做的好处是，整机推重比可以不必大于1，只要超过0.2就能顺利起飞，有利于降低动力总推力要求，从而减少发动机数量。而且回收时不需要消耗燃料，只要放下起落架就能滑翔降落。例如，同样采用“猛禽二代”发动机，“星舰”一级需要33台发动机，推重比达到1.5，而同等起飞重量的空天飞机，一级甚至只需要5台“猛禽二代”发动机就够了。当然，实际应用中，这种二级组合空天飞机并不会采用火箭发动机作为动力，推重比也远大于0.2。

根据Space X公布的消息，“星舰”一级空重为259吨，加注推进剂3400吨，二级空重125吨，加注推进剂1200吨，在两级均垂直回收的前提下，近地轨道运力超过100吨。

考虑到组合循环发动机效率远高于火箭发动机，即便按照5%的近地轨道运力系数计算，本文设想的这种二级组合空天飞机整机起飞重量也仅需要2000吨就够了，而实际近地轨道运力系数很可能远高于5%。

然而，总质量达到2000吨级的空天飞机在起飞阶段却对起落架要求非常高，如果加上起落架，那会造成放大版腾云空天飞机死重太大。同时还会造成放大版腾云空天飞机的起落架系统研制难度成指数级增长，毕竟人类研制的起飞重量最大的飞机是最大起飞重量达到640吨的安225。

两级组合空天飞机一级和二级分离示意图

因此，想要研制出这种2000吨级二级组合空天飞机，必须在它的起飞阶段和降落阶段做文章，避开超重型起落架这个研制难点。

借助我国领先的电磁橇技术，我国完全有能力研制出放大版腾云空天飞机。

本文设想的这种2000吨级电磁助推二级组合空天飞机我们暂且将它称为“放大版腾云空天飞机”，由亚轨道运载器作为一级，负责背负二级，并一同加速到7马赫以上再实施两级分离。二级与星舰二级一样，无非就是多一个着陆小翼和起落架系统而已，但无需预留燃料用于着陆回收，整体运力系数与“星舰”二级至少是同一水平的。

重返大气层时，放大版腾云空天飞机的二级只需要像美国的“X37B”或我国的“神龙”可重复使用轨道器那样靠自身机体产生的空气阻力减速，直到接近地面再调整自身姿态，以滑翔的方式降落即可。

自行滑翔降落的“X37B”

那么放大版腾云空天飞机的二级起落架只需能够承受125吨机体结构重量即可，起落架尺寸重量可极大缩小。

1、今年10月我国已成功测试电磁橇，有望将空天飞机加速到1000公里的超高速。

根据Space X公布的数据，“星舰”一级与二级的分离速度是5660公里/小时，相当于5.24马赫（高空音速按照300米/秒计算）。目前旋转爆震发动机、我国已取得重大进展的“云龙”预冷式空天发动机、多种组合循环发动机最高飞行速度都能达到7马赫以上，完全能够满足动力需求。

现在问题是，为了尽可能降低放大版腾云空天飞机的自重，可以采用电磁弹助推起飞的方式，以便尽可能降低其一级内油量需求，从而降低放大版腾云空天飞机的一级自重。这就需要采用电磁帮助空天飞机在不消耗自带燃油的前提下加速到最小起飞速度。今年10月份，央视报道，我国完成了世界首个面向航天发射任务的电磁撬测试，最高速到达到1030公里。这种电磁撬技术原理与福建舰所采用的电磁弹射器是一样的。

通常飞机的最小起飞速度不会超过350公里/小时，即便采用超音速翼型设计，其最小起飞速度也不会超过720公里/小时。因此这种电磁撬能够轻松满足空天飞机的起飞加速需求。

电磁撬发射大型空天飞机的示意图

为了替代空天飞机的起落架功能，可以为放大版腾云空天飞机设计专用的电磁撬，用于承载这种重达2000吨的空天飞机，并将其加速到最小起飞速度。

按照平均加速度5米/秒计算，最多只需要40秒就能起飞。据此计算，起飞加速距离不超过4000米。实际最小起飞速度只会更小，实际所需的加速距离不超过4公里，如果再把这种列车能量回收减速距离（每秒减速按照20米/秒）考虑进来，那么总长也不会超过5000米。

2、放大版腾云空天飞机按照200吨级飞机设计起落架即可。

前面提到，放大版腾云空天飞机起飞重量达到2000吨，如果按照2000吨级飞机起落架来设计，不仅会造成死重过大，也会造成技术难度过高，成本居高不下的问题。然而如果不考虑起飞需求，那么只需要能够承受降落重量即可。

参照“星舰”二级估算，放大版腾云空天飞机二级结构重量不会超过125吨，内油达到1200吨，反推就能算出放大版腾云空天飞机的一级重量为675吨。

据了解，安225空重与最大起飞重量的比值约为0.27。那么可以推算出放大版腾云空天飞机一级空重仅182.25吨，即便考虑承载力，加强结构所付出的重量也很难超过20吨。据此推算，放大版腾云空天飞机的一级空重不会超过202.25吨，内油不少于462.75吨。那么，放大版腾云空天飞机一级的起落架系统就只需要按照200吨级飞机设计即可，而不需要按照2000吨级超重型飞机来设计，起落架体积重量可缩小10倍。

相比“星舰”，这种2000吨级放大版腾云空天飞机有很多独特优势。

研究表明，回收需要30%～40%的运力，即便按照30%的运力损失计算，“星舰”采用两级均垂直回收的方式来发射时，其近地轨道运力也会下降到100吨左右，但其起飞重量高达5000吨，运力系数仅2%。不排除随着今后技术进步，运力损失减少到20%，但即便是这种情况，“星舰”的两级均回收的前提下，运力也只能达到128吨。而如果换成这种2000吨级电磁助推放大版腾云空天飞机，其运力系数将轻松超过运载火箭，运力系数有望达到5%以上。

“星舰”与“猎鹰9号”参数对比

相比“星舰”需要消耗高达4600吨推进剂才能将100吨载荷送入近地轨道，这种电磁助推放大版腾云空天飞机仅需消耗1600多吨推进剂就能将同等载荷送入近地轨道。仅推进剂就节省了一半以上的费用！此外，放大版腾云空天飞机采用水平降落的方式回收，回收成功率自然远高于垂直降落回收。

综上所述，实际上空天飞机也是可以设计成运力与超重型火箭相当的规模，只需要在起飞时用电磁推进技术助其加速起飞，就能造出起飞重量达到2000吨的空天飞机。

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