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挑战全球最大飞机的“发射霸权”?中国航空工业任重道远

扬基帧察站 扬基帧察站 2019-04-24

【上期内容:“中国弹”传奇:攻台撒手锏的中国心,源于美帝的意外馈赠


4月13日,一架有着两个外形如同某种生物的机身,六台发动机,翼展宽大无比,看上去就像是两架飞机粗暴拼合起来的庞然大物,从美国加利福尼亚州莫哈维机场跑道上飘然升空。人类有史以来建造的翼展最大的飞机——“平流层发射者”,在公开多年后终于完成了首次试飞。

 

尽管看上去似乎是完全对称的,但实际上该机机组成员均位于左侧机身驾驶舱


 在A380之后,直到“平流层发射者”之前,人类对更大、更重、飞得更远的航空器的不懈追求,似乎早已被丢在上个世纪,乃至冷战时代了


由已故微软联合创始人保罗·艾伦投资(羡慕这种有钱任性到化梦想为现实的人),诺斯罗普·格鲁曼旗下公司建造的这架“平流层发射者”,是一架用于在空中发射运载火箭等航天器的大型专用飞机平台,在35000英尺(约合10700米左右)高空进行火箭发射。


关于其翼展之大,这张被用烂的图依旧最有说服力


作为伯特鲁坦的杰作之一,与此前的“白骑士二号”类似,“平流层发射者”同样采用了双机身设计,有效载荷悬挂于两个机身中间的翼下,左右外侧翼下各有3台和波音747-400相同的PW-4056涡轮风扇发动机,这种设计使其翼展达到了117米,最大起飞重量达到了589吨。


“平流层发射者”采用了与“白骑士2”飞机类似的总体构型

 

安装6台PW4056的“平流层发射者”已经在总推力上超越了我们熟知的安-225

 

按照之前的计划,采用独特构型的它将能发射4种空射航天器,分别是由轨道科学公司研发的“飞马座-XL”空射运载火箭、MLV空射运载火箭、重型版MLV运载火箭和由内华达山公司研发的特制版“追梦者”空天飞机,其中两种MLV火箭可向近地轨道发射3.5-6吨级的有效载荷。这将是有史以来携带品类最丰富、单次起飞载荷最强的航天器空中发射平台。


“飞马座-XL”小型运载火箭


不过如今在这些选择当中,目前仅有尺寸最小的“飞马座-XL”属于已经投入使用的空射火箭。仍处于开发当中的MLV系列大型空射火箭以及空天飞机,由于投资人保罗艾伦去世的影响,“平流层发射公司”已于今年1月18日宣布停止研制这一系列自行研制的运载器。


MLV、MLV重型以及空天飞机,这些雄心勃勃的计划能否起死复生还不好说


“飞马座-XL”长17.6米,直径1.27米,发射质量达23.1吨,180千米近地轨道载荷443千克,800千米太阳同步轨道190千克,“平流层发射者”单次飞行中最多能够携带3枚“飞马座-XL”火箭。

 

“平流层发射者”具备一次携带发射3枚“飞马座-XL”的能力,在巨大机体的对比下,这种和中程弹道导弹同等级的火箭,似乎如同空射巡航导弹一般小巧

 

目前,“飞马座”系列空射运载火箭主要由诺斯罗普·格鲁曼旗所属的“望星者”号进行发射,该机原属于“飞马座”的研发公司轨道科学,轨道科学公司在与ATK合并后,又被诺斯罗普·格鲁曼收购,其所有权也随之变更。“望星者”号是一架改装的洛克希德L-1011客机,机腹位置能够挂载一枚“飞马座-XL”运载火箭,至今已经执行了37次空中发射任务。

 

正在投放“飞马座-XL”的“望星者”(被诺斯罗普·格鲁曼收购前涂装)

 

除“飞马座”系列火箭之外,维珍轨道公司的“发射者一号”空射运载火箭是另一种接近完成的小型空射运载火箭,它与“飞马座-XL”处在相近的级别,全长16米,第一级直径1.7米,第二级直径1.6米,最大发射重量25.8吨。200千米近地轨道载荷500千克,500千米太阳同步轨道载荷300千克。


它的载机则是维珍轨道公司于2017年购入并改装的“宇宙少女”号波音747-400客机,利用该机左翼根部用于紧急运送额外发动机的挂点,维珍轨道公司将其改装成为“发射者一号”运载火箭的发射挂架。

 

若一切顺利,“发射者一号”即将进入市场与“飞马座-XL”展开竞争

 

由于是全新设计,故而“平流层发射者”一次携带3枚“飞马座”火箭的能力,确实是“望星者”和“宇宙少女”这俩凑合改出来的飞机不具备的。但另一方面,高达117米的翼展所带来的机场设施要求,和3700米的起飞跑道长度需求,使其几乎不具备转场能力。


而维珍轨道近年来不断宣称,“发射者一号”火箭在未来将更多利用商业机场执行发射任务,在这一点上,改装自波音747-400的“宇宙少女”号发射平台,确实具备了更多的任务灵活性。

 

由于“同温层发射者”的翼展、起落架间距,很大一部分商业机场难以满足其对于机库、滑行道乃至跑道的需求

 

当前,空基航天发射在载荷上仍远无法与传统航天发射方式相媲美,但相比于传统地面发射,空基航天发射具备发射场条件要求低(高等级机场跑道即可起降发射母机)、卫星发射阵位选择灵活、基本不受气象影响(平流层上方气候稳定,无需等待气象窗口)等优点,综合成本较低,是对低成本航天用户(如科研院所、高等院校等微小卫星使用者)较有吸引力的选择。同时,也是大国应急时刻快速补射卫星的又一潜在可选手段。

 

平流层及以上气候变化稳定,适合随时进行发射,而不必等待气象窗口


中国航天也在十几年前开始了空射航天器的研究。2006年第六届珠海航展上,中国航天科技集团展出了中国空射运载火箭的概念模型,这款空射运载火箭以轰-6飞机作为预定搭载平台,由于平台能力与火箭发动机技术的限制,发射重量仅为13吨,预计500千米太阳同步轨道载荷仅有50千克(“吉林一号”最小的灵巧成像验证星也有65千克),远低于“飞马座-XL”。


当年参展的空射火箭构型类似“飞马座”,但模型展牌上写明,该箭起飞重量仅有13吨


不过随着近年来,我国在中远程弹道导弹发展中积累的大量经验,如今如果再度发展空射运载火箭,那么在固体火箭发动机、壳体材料等方面都会有所改进;另一方面,随着轰-6家族的进化,以轰-6K的基本技术状态改装平台,也会改善航天器发射的初始条件。


当年曝光的“神龙”母机,只是对部队一架现役轰-6E(不具备发射导弹能力、保留全部7门23mm机炮)的弹舱门附近进行了临时改动而成


相比十多年前临时为“神龙”任务改装的试验机,如今的轰-6系列已经发展出为挂载和发射特大型载荷而特化的型号。在以上多种因素影响下,如果开发相应的空射航天运载器,尽管仍然无法与“飞马座-XL”相比,但其运载性能必然比十多年前有很大提高,具备更强的实用性。

 

比起当年的概念,如今的轰-6实际上已经具备了空中发射航天器的能力


同时,如果以新轰-6作为商业发射平台,除了需要解决一些民航适航相关的问题之外;由于该机尺寸比波音747等大型客机都要小很多,所需起降条件也较为简单,某种意义上,它可以说是现有各类空射运载火箭载机中,使用最为灵活的型号。所以,它不仅可以服务于“国家队”,在条件合适的情况下,未必不是低成本版航天“军民融合”的一个好选择。


对于非“国家队”航天来说,微小卫星正是其短期内主要发射对象


当然,以上都是笔者的脑洞和口胡,想要在更高的舞台上竞争,还是需要拿出性能更好的国产大飞机才行。值此庆祝中国航空工业成立68周年之际,我们在为成绩而欢欣鼓舞的同时,仍然要时刻正视中美航空工业的差距。常怀临深履薄之心,方能行深而致远。


尽管它未必会在商业上取得多高的成就,但大飞机背后体现的航空科研生产实力、乃至文化软实力,都是后发国家所孜孜以求的


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