世界最大飛機正式露面,重量相當于8架C919
2019年伊始,嫦娥4號降落月背拉開了今年空間探索的序幕,大洋彼岸的藍色起源公司也宣布將力求在今年年底前將人類送入太空邊緣,維珍銀河公司也計劃在今年夏秋季節完成第一次載人商業亞軌道飛行。這些私人航空航天公司正在快速占領制高點,劃分各自不同的細分業務,比如維珍銀河公司用低成本的白騎士二號載機將太空船二號火箭動力飛行器送入100公里的高度、藍色起源公司用SpaceX式的可返回火箭將游客送入太空邊緣,并計劃在2021年完成新格倫大火箭的首飛,進可向上與SpaceX競爭軌道業務,退可與維珍銀河公司競爭亞軌道商業旅游業務。
話說回來,SpaceX的定位更高,直接將火星納入發展規劃,與其他航空航天公司拉開距離。現在,又有一家美國航天運輸企業將加入競爭,這就是Stratolaunch系統公司,總部位于西雅圖。該公司現在主打產品為Stratolaunch移動發射系統,或者稱為Stratolaunch大飛機,這是一種世界上最大的飛機。
起飛重量是C919的8倍,但仍然不及安-225
從數據上看,Stratolaunch大飛機翼展達到了117米,最大起飛重量為589噸。翼展超過了現役最大飛機安-225的88米,但最大起飛重量低于安-225的640噸。
雖然它是最大的飛機,但不是起飛重量最重的飛機。這款飛機與安-225等大型運輸機最大的不同之處在于其采用了雙機身設計,這樣一來其翼展就變得很大,相當于兩架波音747機身并列,一舉超過了安-225等大型運輸機。我國已經研發成功的C919客機最大起飛重量為72噸,Stratolaunch大飛機是C919的8倍。川陀太空指出,正在研發中的C929客機起飛重量為220噸左右,均小于Stratolaunch大飛機,畢竟其設計和用途有很大的不同,而且你永遠無法坐上Stratolaunch大飛機。
采用雙機身設計的Stratolaunch大飛機最大優勢在于大展弦比平直機翼的中點位置結構剛度是單機身機翼的20倍以上,可外掛更重的載荷,可掛載三枚飛馬座-XL火箭,比改進型火箭發射L-1011載機攜帶的火箭數量更多,一次可發射三枚火箭,大大提高了單架次的性價比。當然雙機身設計也有缺點,比如嚴重考驗主翼結構強度,尤其是在起降時遇到強側風情況下會遇到更多的麻煩。
側風降落需要機身與跑道形成一定的夾角,雙機身此時側面迎面面積更大,一旦主翼扭轉強度不足,就容易造成斷裂,造成嚴重的事故。目前Stratolaunch大飛機還沒有首飛,從設計開始也考慮到了這個情況,常年在強側風條件下降落也將加速主翼的金屬疲勞,想必該公司的工程師有辦法解決這個問題。
Stratolaunch大飛機的用途特殊
通過數據對比我們不難看出,Stratolaunch大飛機雖然翼展比目前世界上最重飛機安-225大,但起飛重量卻小于安-225,這是為什么呢?這是因為兩者的用途存在很大的不同。安-225只有一個巨大機身,貨物都裝在機身內部的貨艙里,而Stratolaunch大飛機為雙機身設計,載荷全部集中兩個機身中部的外掛點上。
Stratolaunch大飛機是航空航天私企們激烈競爭的結果,該公司設想了一種可從傳統機場上起降的航天發射系統,可避開天氣對發射的影響,同時也極大降低發射成本。2012年,Stratolaunch公司和SpaceX合作,后者提供一種液體燃料火箭用于發射小衛星,但后來合作中止。
Stratolaunch公司同時又與軌道ATK公司合作,后者開發飛馬座II火箭,安裝在兩個機身之間的主翼外掛點,在一定高度釋放后送到預定軌道。根據飛馬座II火箭的設計參數,可向近地軌道部署6.1噸的載荷,足夠滿足一些小衛星的發射需求。2017年美軍火巨頭諾斯羅普-格魯曼收購了軌道ATK公司,于是Stratolaunch公司就變成與諾斯羅普-格魯曼的合作關系,飛馬座II火箭也得到了升級,變成了飛馬座-XL火箭。Stratolaunch飛機一次可外掛三枚飛馬座-XL火箭,性價比得到進一步提升。
不過一個變故出現了,2018年創立Stratolaunch公司的億萬富翁保羅-艾倫去世了,導致該項目面臨重新調整。截止2019年1月下旬根據Stratolaunch公司的最新消息,該公司的Stratolaunch大飛機僅僅保留飛馬座-XL火箭,砍掉了二級入軌空天飛機、運載火箭發射計劃,專注于用飛馬座-XL火箭發射小衛星。1月9日,Stratolaunch大飛機完成地面高滑,前起落架短暫抬離地面,基本為今年首飛做好了準備。
用飛機發射火箭的思路其實不算新穎,在過去20年,已經有L-1011載機、B-52轟炸機都被改裝過用于發射火箭,這種途徑也被稱為平流層發射模式。俄羅斯也在1990年代提出了改裝安-124運輸機來發射小型火箭,但后來沒有實現。平流層空射火箭可不受發射地點的限制,機動性極佳,可在任意地點實施發射,不需要復雜的地面發射設施,發射準備時間短,避開氣象條件限制等優點。最關鍵的還是成本,相比較小型固體運載火箭,平流層空射模式可降低至少3成的成本,這個細分市場正在被逐漸占據。
綜上,Stratolaunch大飛機已經完成地面高速滑行,預計在今年完成首飛,用飛機發射火箭以求降低航天發射成本的做法正在實踐中。最大的好處當然是小衛星的入軌成本更低了,有利于航天行業的加快發展。
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