六发大翼展,美最新高超声速武器发射平台何时就绪?

1月16日,全世界翼展最大的飞机:美国平流层发射公司(Stratolaunch)的ROC飞机在美国莫哈维沙漠上空进行了第三次试飞。

根据平流层发射公司的消息,此次试飞持续了4小时23分钟,飞行高度达7163米,空速180节(约333千米/时)。试飞的主要任务是扩展飞机的飞行速度和高度范围,评估该过程中飞机性能和操纵特性是否符合预期标准,并验证了左侧机身的主起落架及舱门的收放操作。

可以看出,目前ROC飞机之所以以较低速度飞行,主要是由于该机的起落架空中收放测试依然没有全部完成,试飞中需要保持起落架放下的状态。因此,为防止飞机结构被损坏,飞行速度必须维持在较低水平,预计未来的几次试飞将依然保持这样的速度限制。

全球翼展最大的6发飞机

ROC的设计目的相当特殊,其主要用途是作为其他飞行器的高空发射平台。ROC可以在一次飞行中携带多枚运载火箭或者高超声速飞行器,在空气密度稀薄的高空执行发射任务。

为此,这款飞机采用了极为罕见的双机身设计,在两个机身中间插入了一段复合材料强化的中央翼,以提供更多的外挂空间和升力。这使得ROC的翼展尺寸相当惊人的,达到了117.35米。

ROC与其他几种翼展较大的飞机的轮廓对比

根据设计指标,ROC能够挂载总重量超过500,000磅(即226.796吨)的多枚运载火箭或高超声速飞行器。其使用场景之一,是在超过10668米的高度发射多枚火箭或者高超声速飞行器。而且其发射的多枚运载火箭能够支持多个卫星快速部署到不同轨道。

为了支持巨大的翼展,ROC装配有6台发动机。而为了节约研制成本,ROC在结构设计和设备选用上大量采用现有成熟产品。比如在动力上,就选择了6台波音747配装的同款PW4000发动机作为动力来源——这些发动机甚至是从两架二手波音747飞机上拆下来的。

更便宜、更灵活、发射更多火箭

平流层发射公司之所以设计ROC,目的之一是为传统运载火箭打造一个成本更低、灵活性更高的发射平台。这体现在两个关键因素的变化上:发射高度(速度)与发射时间(地点)。

在传统火箭的发射过程中,火箭从静止状态垂直起飞并加速穿越低空稠密空气的过程,实际上对于燃料能量的利用效率极其低下。而绝大多数火箭无法回收的特点,又使得助推器和第一级火箭成了一次性使用的“消耗品”,拉高了发射成本。

为了达成“重复利用、成本分摊”的目的,著名的SpaceX采取了打造可回收火箭的策略;而ROC飞机则践行了另一种改进策略:利用大型飞机作为平台,将多枚火箭携带到万米以上的低密度大气区域,并赋予它们一个不算太低的初始发射速度。基于这一平台,火箭仅利用一级动力结构和少得多的燃料就可以携带卫星载荷完成入轨任务。

事实上,在ROC出现之前,利用飞机作为大型火箭或者高超声速飞行器的发射平台就已经是一种相当成熟的技术思路了,并不乏各种成功先例,包括F-15发射导弹在太空中摧毁卫星、C-5“银河”运输机发射LGM-30民兵导弹等。

但是在这些先例中,载机平台都是利用现有机型改装而来,成本较低;而ROC飞机可以算是第一种专门为此类用途设计制造的巨型飞机。

虽然与SpaceX的可回收火箭相比,ROC的造价要昂贵得多;但作为一款飞机,一旦付诸实用,ROC的起降次数也将远超过可回收火箭。

在重复使用这一优势之外,ROC还具备“不挑地点”的发射灵活性。而这一优势也是SpaceX可回收火箭所望尘莫及的。

使用传统固定设施发射火箭,如果遭遇恶劣天气,或者不同项目发射时间表出现冲突,就会出现被迫延期甚至发射取消的情况。而对于ROC飞机来说,这样的情况几乎不存在——目前来看,ROC至少可以利用美国境内数十条跑道进行起飞发射,一旦出现不可控的外部因素,ROC完全可以灵活选择另一个地区执行发射任务。

不过从目前的试飞情况来说,这款飞机的研发工作还处于相当初级的阶段,航空航天市场目前也无法确定如果采用其发射火箭或高超声速武器,平摊到每一枚火箭上的成本会有多高。

平流层发射公司曾宣称,预计ROC具备每年12次以上的发射能力。而且,以往的火箭发射形式需要提前几年的预订期,他们只需要几个月的相关测试,极端情况下甚至只需要几天。

量身配套的可复用高超声速武器

除了运载火箭,ROC的另一重要设计目标是作为“多功能高超声速测试平台”的载机。

平流层发射公司表示,已经开发了一款速度可达马赫数6的可重复使用高超声速飞行器Talon-A,这将是一款具备军事用途的飞行器平台。

Talon-A模型图

据称,ROC可以一次携带三个Talon-A高超声速飞行器

Talon-A长度为28英尺(8.5米),翼展为11.3英尺(3.4米),发射重量约为6000磅(2722千克)。该机采用火箭发动机作为动力,可以通过常规降落的方式在跑道上着陆。

按目前的公开资料,Talon-A能根据客户的要求,对机体状态进行定制更改——包括搭载载荷的重量、内部和外部试验内容、传感器、光学窗口、仪器仪表、材料、飞行高度/速度等等。其主打的卖点是能够实现快速的任务周转和多次飞行,而且飞行成本低廉。

Talon-A1宣传图

根据公开报道,Talon-A的前两架原型机TA-0、TA-1进展较为顺利。其中TA-1已经在上个月完成了首次燃料加注和发动机测试。一些报道表示,TA-1有望在2022年开始进行高超声速飞行测试,并在2023年正式向美国政府和其他商业客户提供服务。

虽然ROC和Talon-A这两款产品都“看起来很美”,并且“完美”满足了航空航天市场上的两大痛点需求。但实际上由于多方因素的影响,平流层发射公司在这两项主打产品上的进度都比几年前宣称的要慢不少。

譬如ROC,原本计划在2019年就要完成首次火箭发射,但目前依然停留在试飞初期阶段……虽然ROC此前声势甚高,2019年首飞时还曾获得了来自美空军高管的亲临观看,但已经时移世易。

由于平流层发射公司的创始人——保罗·艾伦也是微软公司的联合创始人,其特殊身份令这一公司获得了美国不少政商人士的青睐与支持。

疫情当下,不少航空航天领域的初创公司已经“销声匿迹”,譬如此前专注超声速客机的Aerion公司就于去年宣布因筹资失败而倒闭。在这第三次试飞后,ROC还有多久才能正式投入使用?在吸睛之后,能否成功吸金“续命”?平流层发射公司能否获得来自美军方“真金白银”的青睐?还有待观察。

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来源:中国航空新闻网
编辑:GY653

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