H-Ⅱ軌道飛機(H-Ⅱ Orbiting Plan E-HOPE)是日本空間發展廳(NASDA)及國家航空航天實驗室等單位共同主持研製的用於90年代末或下世紀初的往返式軌道飛行器。它由H-Ⅱ運載火箭和軌道飛機組成。該系統主要用來向國際空間站日本艙以及各種空間平台運輸貨物，軌道飛機也可作為空間技術實驗室使用。
基本介紹
- 中文名：日本H-Ⅱ軌道飛機
- 外文名：H-Ⅱ Orbiting Plan E-HOPE
- 發展單位：日本空間發展廳
- 時間：2000年
簡介,設計要求,
簡介
HOPE是日本未來航天系統的一個組成部分，該航天系統由空間站、極軌道平台、數據中繼衛星、H-Ⅱ系列運載火箭以及軌道往返運輸器組成，將於2000年前後建成。關於軌道往返運輸器，NASDA研究了三種方案：彈道式返回艙，有翼軌道飛機和完全重複使用的空天飛機。NASDA最終否決了彈道式返回艙方案，決定第一步先充分利用現有的技術手段發展10噸級無人有翼軌道飛機。這種軌道飛機本身無主動力裝置，由H-Ⅱ運載火箭送入軌道，完成任務後無動力返回，在普通跑道水平著陸。NASDA將該系統命名為HOPE-H-Ⅱ軌道飛機。第二步套用在HOPE上得到發展及驗證的空天飛機技術來研製完全重複使用的空天飛機。
設計要求
HOPE方案的基本設計要求是：
—用H-Ⅱ火箭在鹿兒島空間中心發射，在普通跑道上水平著陸(跑道長度3000米)；
—不載人運貨，全自主式飛行；
—90年代後期投入使用；
—儘可能多為空天飛機取得關鍵技術。
—完成從國際空間站日本試驗艙及各種空間平台回收貨物的任務。
HOPE的研究發展計畫於1987年開始執行，該計畫涉及空氣動力學、機體結構與熱防護系統以及制導、導航與控制系統等領域，參加單位包括NASDA、國家航空航天實驗室以及幾家工業集團，由國家航空航天實驗室負責計畫協調工作。日本政府計畫從1986年到2000年在空間發展方面投資16萬億日元，約合1000億美元，因此HOPE計畫將得到足夠的資金。
設計特點
H-Ⅱ運載火箭 兩級液體運載火箭，以液氫和液氧作推進劑，第一級與兩個固體火箭助推器並聯。起飛重量258噸，全長48米。
軌道飛機 軌道飛機外形與法國“海爾梅斯”太空梭相似，採用鴨式布局，無垂直尾翼，翼尖有尺寸較大的垂直小翼，作為方向安定面和操縱面。所有系統均按照故障安全原則進行設計，可承受一次嚴重故障。
機體結構 機體結構將大量使用新型的纖維加強塑膠(FRP)及纖維加強金屬(FRM)材料。使用的FRP族材料包括碳纖維/聚亞胺和碳纖維/鉍基亞胺複合材料，FRM族材料包括碳化矽/鋁，套用這些材料將大大減輕結構重量。方向舵、翼尖小翼等不能安裝隔熱層的部件將用Reneˊ-41超合金及先進的碳-碳複合材料製造。
熱防護系統 軌道飛機再入大氣層時局部溫度將高達1700℃左右，因此必需安裝熱防護系統。HOPE將選擇以下幾種先進的熱防護系統：
—加強的碳-碳複合材料熱防護系統(套用範圍<1700℃)
—鎳超合金蜂窩結構熱防護系統(<1100℃)
—銻合金多層熱防護系統(<540℃)
—陶瓷瓦熱防護系統(<1250℃)
—柔性表面耐熱防護系統(<650℃～1000℃)
動力裝置 動力系統由軌道機動系統和姿態控制系統組成。軌道機動系統包括兩台雙推進劑推進器，推進劑為NTO/N-2H4或NTO/MMH。姿態控制系統包括單推進劑分系統和冷氣噴氣分系統。單推進劑分系統由28台推力為50牛頓(5.1公斤)的推進器組成，推進劑為N2H4；冷氣噴氣分系統由28台推力為10牛頓(1.02公斤)的冷氣噴氣推進器組成，推進劑為GN2。軌道飛機動力系統所用的推進劑裝在飛機內部推進劑箱內。另一個推進劑裝載方案是將軌道機動系統所用的推進劑裝在一次性使用的外儲箱內。
電力系統 電力系統負責對電子設備、熱環境控制系統及操縱面驅動系統供電。電源持續功率5千瓦，峰值功率17千瓦。電源總容量為1100千瓦小時。電力系統將採用燃料電池作電源，系統總質量為1400千克。
制導、導航與操縱系統 制導、導航與操縱綜合系統包括機載計算機、星體跟蹤儀、全球定位系統接收機、冗餘式慣性測量裝置和微波著陸系統，以及套用軟體。這套系統將自主地完成入軌、軌道機動飛行、定點停靠、出軌、再入大氣層及著陸等全部操作。
通信及數據管理系統 通信及數據管理系統具有下列功能：
—在發射及著陸期間進行S波段通信；
—在軌道運行期間通過數據中繼衛星進行S波段及K波段通信；
—在軌道上與空間站進行通信；
—通過數據中繼衛星進行遙測監控；
—通過接收指令信號進行機載設備的控制與管理；
—在再入大氣層階段進行數據存儲。
發射與回收 HOPE從鹿兒島空間發射中心垂直發射。發射時軌道飛機安裝在H-Ⅱ運載火箭的頂部。發射後10～15分鐘，到達250公里高的中間軌道，然後軌道飛機與H-Ⅱ運載火箭分離。H-Ⅱ運載火箭在墜落時燒毀，軌道飛機則先進入380公里高的共同軌道，再從共同軌道進入空間站所在的目標軌道與空間站對接，在空間站停留1至2天，裝卸貨物。返回時先進入360公里高的中間軌道，然後從中間軌道脫軌，再入大氣層，定點著陸。完成一次飛行任務時間約為100小時。
技術數據
(軌道飛機)
外形尺寸
翼展 9.2～12米
機長 13米
機翼面積 40米2
載荷艙容積 2.5×2.5×5米3
質量數據
總質量 10噸
推進劑質量 1.8噸
著陸質量 8.2噸
