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新浪彩票抽奖:世界最大飛機如何發射火箭

來源:咸寧網 時間:2019-05-14 09:52

新浪彩票877 www.umnmw.com 新聞背景

據報道,一種名為“平流層發射”的巨型飛機在美國成功首飛。若以機翼伸展的長度為對比指標,“平流層發射”可以算得上是世界上最大的飛機。這種由兩個機體組成的大型飛機將在未來承擔起發射火箭的任務,使空射火箭的發射能力提高到新的水平。

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“平流層發射”飛機和設想中可以發射的航天器。

空中發射火箭的好處

在我們的印象中,火箭大都是在地面的發射架上,由靜止狀態點火發射。而空射火箭則是一種在高空中發射火箭的方式。運載火箭由軍用運輸機或民用客貨運飛機攜帶到高空中后投放,在半空中點火飛向太空。

這種技術最早發端于上世紀六七十年代美、蘇兩國對空中發射洲際彈道導彈的探索。雖然部分試驗取得了成功,但經過一番比較論證后,兩國技術人員發現這種方式對于軍事作戰并沒有特別突出的價值。后來,美國軌道科學公司將這種技術“軍轉民”,研發出了“飛馬座”空射火箭及其發射平臺,在民用衛星的發射上取得了很大成功。

“飛馬座”火箭首飛于1990 年,起初的發射平臺為美國國家航空航天局(NASA)擁有的一架B-52 轟炸機(武器拆除,只用于航空航天試驗)。后來,由軌道科學公司改裝的一架L-1011“三星錐”客機成為了“飛馬座”火箭的專用發射平臺?!胺陜磣被鵂斜曜夾禿馱鑾啃停╔L 型)兩種,目前仍在使用的只有增強型。在發射時,火箭被固定在“三星錐”飛機腹部,由飛機帶到高度為12000 米的高空中釋放?;鵂紫茸雜上侶? 秒,以獲得與飛機足夠的安全距離,之后再點火,將衛星送入太空之中。

與從地面發射火箭相比,空中發射火箭的好處主要有兩點。首先,空射火箭的發射靈活性更強。從地面發射的火箭,其飛行方向必須盡量避開人口稠密的區域,因此發射方向就要受到限制,進而限制了從此處發射的衛星能夠進入的軌道傾角范圍。而空射火箭從任意位置的機場起飛后,可以先飛到遠離人口稠密區域的位置,再將火箭發射到太空之中,理論上可以將火箭發射到任何方向。同時,火箭在發射時的高度已經高于了大部分雷雨大風等天氣現象發生的高度,也高于大部分民航客機飛行的高度,因此發射受天氣條件的制約較小,也無需讓空中交通管制部門提前指揮民航飛機繞開火箭發射的區域。這種靈活發射的特性在商業航天時代尤其受歡迎,設計制造周期較短的商用小衛星可以通過空射火箭,獲得較短的發射準備時間。

其次,如果火箭從地面的靜止狀態起飛,加速到萬米高空,需要克服比較大的空氣阻力,因此這段看似不長的飛行過程實際要消耗不少燃料。而由飛機攜帶到高空之后再點火的空射火箭,不但擁有了與飛機飛行速度相當的發射初速度,其所處環境的大氣密度也已經比地面小了很多,受到的阻力更小。在發射同樣質量的有效載荷時,空射火箭消耗的燃料要大大小于地面發射的火箭。而發射火箭所使用的飛機,實際上就發揮了能夠反復使用的火箭第一級的作用,且可靠性高、維護成本低。在這些因素的綜合作用下,空射火箭發射單位質量有效載荷的成本相比地面起飛的火箭要低不少

“平流層發射”運載能力強

然而,民航客機并非專門為發射火箭設計,其最大起飛重量與外形設計都限制了空射火箭的發射能力。一方面,火箭的重量不能超過飛機的運載能力極限,另一方面,即便飛機的運載能力還有余量,如果飛機機身的掛載空間已經容不下火箭的個頭,火箭的規模也無法繼續增加。以目前最大的空射火箭“飛馬座增強型”為例,其總重量僅有2.3 噸,最大近地軌道發射能力僅有0.4 噸,與地面起飛的主流運載火箭有著很大的差距。為了進一步提高空射火箭的發射能力,由微軟公司聯合創始人保羅·艾倫推動的“平流層發射”系統應運而生。

“平流層發射”是一個由飛機、火箭和集成控制裝置三部分組成的綜合系統,本次試飛成功的“平流層發射”飛機是該系統中的空射運載飛機。這架飛機外觀與一般的飛機有著很大的不同:一般的飛機,僅有一個機體,機體兩側就是飛機的雙翼。而平流層發射飛機由兩個機體組成,每個機體各與一側的機翼連接。這種設計在二戰時期就曾經出現過,當時美軍迫切需要一種重型戰斗機,但在戰事緊張的情況下又沒有充足的時間從頭開始設計試制一種全新的飛機。于是,設計師們就把現有飛機的兩個機體連接到了一起,構成了F-82 等雙機體戰斗機。而對于平流層發射飛機來說,雙機體飛機最大的好處就是可以在兩個機體之間為掛載火箭或其他航天器提供充足的空間。同時,多出來的機體還可以安裝火箭發射過程中需要用到的各種測控儀器,使飛機真正成為一個全功能的空中發射平臺。應用雙機體結構后,這種飛機的翼展達到了117米,使其成為世界上翼展最長的飛機。

“平流層發射”飛機的運載能力相當強大,最多能夠將重量高達250噸的火箭帶到空中發射。在平流層發射計劃開展的早期,研發它的“比例復合”(Scaled Composites)公司曾經與SpaceX 公司洽談,希望SpaceX 能在獵鷹9 火箭的基礎上進行改造,將獵鷹9 火箭的9 臺發動機減為5 臺,為“平流層發射”系統提供一種功能匹配的火箭。然而,這項合作最終未能達成,“比例復合”公司自行研制火箭的計劃也沒能進行到底。目前,“比例復合”公司計劃讓“平流層發射”系統通過一次發射多顆“飛馬座增強型”火箭的方式來進行初期的運行,同時也在與內華達山脈公司探討空中發射“追夢者”載人飛船的可能性。



編輯:chenguo

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