空天飞行器（Aerospace Vehicle）
本文作者：天疆说
定义
空天飞行器是指进入或经过太空的飞行器，包括弹道导弹、运载火箭、人造卫星、飞船、航天飞机以及未来的各种天地往返式飞行器等。这一定义既涵盖天地往返式飞行器，也将弹道导弹、运载火箭、人造卫星等传统飞行器视作特殊的空天飞行器，但不包括巡航导弹、飞机、飞艇等仅在大气层内飞行的飞行器。
核心要素
飞行阶段划分
空天飞行器的运动可划分为三个基本阶段：
| 阶段 | 定义 | 典型飞行器 |
|---|---|---|
| 主动段（Powered Phase） | 从发射台起飞到主发动机停止工作 | 弹道导弹、运载火箭、航天飞机 |
| 在轨段（Orbital Phase） | 主发动机工作结束后在轨运行 | 人造卫星、空间站、飞船 |
| 再入段（Reentry Phase） | 从离轨制动到返回地面 | 飞船返回舱、航天飞机、弹头 |
不同飞行器包含的阶段组合不同：人造卫星仅有在轨段，运载火箭仅有主动段，飞船包含在轨段和再入段，弹道导弹和航天飞机包含完整的三个阶段。
主要飞行器类型
- 弹道导弹：按预定弹道飞向目标的导弹，射程从数百到上万公里，推进方式由液体燃料发展到固体燃料
- 运载火箭：将有效载荷送入预定轨道的运载工具，在液体弹道导弹基础上发展而来
- 人造卫星：环绕地球运行的无人航天器，用于侦察、通信、导航、气象等任务
- 飞船：载人或货运航天器，可往返于地球与空间站之间
- 航天飞机：可重复使用的载人天地往返运载器，兼具火箭发射和飞机着陆能力
- 助推-滑翔飞行器：由火箭助推至高空后在大气层内无动力滑翔飞行的高超声速飞行器
发展历程
空天飞行器的鼻祖可追溯到约 800 年前出现在中国的黑火药火箭。1926 年美国罗伯特·戈达德制造了第一枚液体燃料火箭。二战后美苏两国在 V2 火箭基础上发展出系列弹道导弹和运载火箭。1957 年苏联发射了第一颗人造地球卫星，1961 年加加林实现了人类首次太空飞行。中国于 1970 年发射东方红一号卫星，2003 年实现载人航天，目前正在推进空间站建设和可重复使用运载器研制。
应用价值
空天飞行器是人类探索和利用太空的基本工具，在国防安全、科学研究、国民经济和深空探测等领域具有不可替代的作用。可重复使用运载器和天地往返式空天飞行器是当前各航天大国的重点发展方向。
相关概念
- 主动段（Powered Phase）
- 在轨段（Orbital Phase）
- 再入段（Reentry Phase）
- 自由段（Free-flight Phase）
- 升阻比（Lift-to-Drag Ratio）
- 齐奥尔科夫斯基公式（Tsiolkovsky Equation）
参考文献
- 郑伟, 安雪滢, 周祥, 何睿智. 空天飞行力学[M]. 国防科技大学, 2026.
- 贾沛然, 陈克俊, 等. 远程火箭弹道学[M]. 国防科技大学出版社.
- 任萱, 肖峰. 人造地球卫星轨道力学[M]. 国防科技大学出版社.