2.2 轨道器的基本设计原理

了解了整个航天飞机系统的外形结构，我们将以暴风雪航天飞机为例，对航天飞机的三个部件一一介绍。第一部件是轨道器，即航天飞机，它是整个系统的核心部分。轨道器是整个系统中唯一可以载人的、真正在地球轨道上飞行的部件。它很像一架大型的三角翼飞机，全长37.24m，起落架放下时高17.27m；三角形后掠机翼的最大翼展23.97m；不带有效载荷时质量68t，飞行结束后，携带有效载荷着陆的轨道器质量可达87t。它所经历的飞行过程及其环境比现代飞机要恶劣得多，既要有适于在大气层中作高超音速、超音速、亚音速和水平着陆的气动外形，又要有承受再入大气层时高温气动加热的防热系统。因此，轨道器是整个航天飞机系统中设计最困难，结构最复杂，遇到问题最多的部分。

轨道器由前、中、尾三段机身组成，其结构如图2.4所示。前段结构可分为头锥和乘员舱两部分，头锥处于航天飞机的最前端，具有良好的气动外形和防热系统，前段的核心部分是处于正常气压下的乘员舱。这个乘员舱又可分为三层：最上层是驾驶台，有四个座位；中层是生活舱；下层是仪器设备舱。乘员舱为航天员提供宽敞的空间，航天员在舱内可穿普通地面服装工作和生活。一般情况下，舱内可容纳四至七人，紧急情况下也可容纳十人。

轨道器的中段主要是有效载荷舱。这是一个长18m，直径4.5m，容积300m 3 的大型货舱，一次可携带质量达29t的有效载荷，舱内可以装载各种卫星、空间实验室、大型天文望远镜和各种深空探测器等。为了在轨道上释放所携带的有效载荷或回收轨道上运行的有效载荷，舱内设有一或两个自动操作的遥控机械手和电视装置。机械手是一根很细的长杆，在地面上几乎不能承受自身的重量，但是在失重条件下的宇宙空间却可以迅速而灵活地卸载10t的有效载荷。航天飞机中段机身除了提供货舱结构之外，也是前、后段机身的承载结构。

轨道器的后段比较复杂，主要装有三台主发动机，还装有两台轨道机动发动机和反作用控制系统。在主发动机熄火后，轨道机动发动机为航天飞机提供进入轨道、进行变轨机动和对接机动飞行以及返回时脱离轨道所需要的推力。反作用控制系统用来保持航天飞机的飞行稳定和姿态变换。除了动力装置系统之外，尾段还有升降副翼、襟翼、垂直尾翼、方向舵和减速板等气动控制部件。