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“飞马座”升空 空射火箭受宠有因

2016-12-24 14:48| 发布者: 潜艇4809| 查看: 1745| 评论: 0|来自: 中国航天报

摘要:   在飞机上发射火箭的这种方式并不多见,那么它到底有何特点?缘何各国纷纷打算发展该项技术?

12 月15 日,L-1011 三星运输机搭载飞马座XL 火箭于20 点35 分从美国卡纳维拉尔角空军基地起飞。随后,飞马座XL 火箭被成功释放,14 分钟后,8 颗飓风全球导航卫星成功进入预定轨道。在飞机上发射火箭的这种方式并不多见,那么它到底有何特点?缘何各国纷纷打算发展该项技术?

“90 后”的飞马座火箭

按照原计划,美国轨道·ATK公司应于北京时间12月12日用飞马座XL 火箭实施发射,但飞机释放机构的液压泵出现故障,技术人员多次尝试修复却未能成功。在历经了2次火箭空投失败后,发射任务再次推迟。12 月15 日,发射任务终于获得成功。

而此次任务的另一个主角——飓风全球导航卫星系统是美国宇航局地球系统科学探路者计划的一部分,该计划利用一系列新技术,低成本地研究地球环境。该星座由8 颗结构相同的微型卫星组成,每颗卫星重29公斤,设计寿命为2年。

而本文关注的主角并非飓风全球导航卫星系统,而是其“ 座驾”——飞马座火箭。

飞马座火箭是由美国轨道·ATK 公司和赫尔克里士航空航天公司合资研制的,是美国第一种完全由私营企业投资研制的三级带翼固体燃料小型空射火箭,也是世界上唯一投入商业运营的空射运载火箭。

飞马座火箭是典型的“90后”,它的“ 首秀”是在1990 年,至今已完成43次发射,该火箭的主要“本领”是将小型卫星送入近地轨道。

飞马座火箭分为标准型和加长型(飞马座XL 火箭)2 个型号。标准型飞马座火箭采用带三角翼的方案,由火箭的一子级、二子级、三子级和整流罩组成。该型火箭最初从租用的美国空军NB-52 运输机上发射。

与标准型相比,飞马座XL 火箭增加了推进剂、改进了航空电子设备并做了其他一系列的设计改进。为了提高飞马座发射系统的灵活性,轨道·ATK 公司购买了一架L-1011 运输机,并对其进行改进,专门用作飞马座XL 火箭的发射载机。

与此同时,为了增大运载能力和发射同步轨道小卫星,轨道·ATK 公司还研制了肼辅助推进系统,可按需求加装在飞马座XL 火箭上。这样做不仅可以帮助有效载荷精确入轨,还可以将多星送入不同轨道。

更特别的是,飞马座XL 火箭是有翼的三级固体运载火箭,翼展6.7米,火箭起飞重量约23.1吨,全长16.9 米,200 公里的近地轨道运载能力为443公斤。

在设计上,飞马座火箭充分利用了经过验证的技术和美国在固体推进、材料、电子等领域的最新成果,从而具有质量小、成本低、简单可靠、使用灵活方便等优点。

这些优点还不足以诠释飞马座火箭的特别之处。飞马座火箭可以不受地理条件的限制,从不同的机场起飞并在任何地点上空发射。按常规,它从装配到第一级发动机点火的时间为14 天,遇到紧急情况也可以缩短至5天。

空基发射方兴未艾

空基发射技术源于美、苏在上世纪70年代争霸背景下提出的反卫星导弹、战略导弹空基发射设想。到了上世纪80年代后以相关技术成果为基础,各国开展了空射运载火箭的研制。

1990 年4 月5 日,美国成功发射了飞马座小型固体运载火箭,为空射运载火箭技术开辟了新途径。

近年来,除了飞马座运载火箭外,美国开展过的空射运载火箭项目还包括:由美国国防预先研究计划局提出的空中发射辅助太空进入火箭项目;由美国空中发射公司正在研制的“快速到达”空射火箭;由美国商业公司开发的“平流层”和“运载器一号”火箭及其载机。

俄罗斯在该领域的发展却差强人意。俄罗斯的空中发射公司于上世纪90年代提出了用安-124远程运输机发射空射运载火箭“飞行号”的详细方案,后来却因技术及资金问题被搁置。直到2013年5 月1 日,俄罗斯预研基金会才宣布计划于2020年实施“空中发射”方案。

目前,除了美国和俄罗斯之外,欧洲、日本等国家和地区也正在积极开展空射运载火箭技术研究。各国之所以开始纷纷发展空射运载火箭技术,是因为它确实有很多优点。

首先,空射火箭的机动性好,不受固定发射地点的限制,可在载机航程范围内的任意点实施发射,与传统地面发射的火箭相比,这可以大大拓展发射点选择范围。

其次是空射火箭能做到快速反应。空射火箭无需依赖复杂的地面发射设施,发射准备时间短,同时通过灵活选择发射点可避免发射时遭受气象条件的影响。这有效增加了发射窗口的宽度,有接到发射命令就可以快速发射的本领。

最后是空射火箭的发射成本相对较低。火箭从空中发射可以充分利用载机的飞行高度和飞行速度,同时,在高空工作的固体发动机可获得更高的性能,在相同的起飞重量下,比从地面发射具有更大的运载能力。与传统陆基发射相比,空基发射可节约发射成本高达30%。

显然,上述几项优点已经足够能说明空射火箭“受宠”的原因了。

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