1月16日,全世界翼展最大的飛機:美國平流層發射公司(Stratolaunch)的ROC飛機在美國莫哈維沙漠上空進行了第三次試飛。
根據平流層發射公司的消息,
此次試飛持續了4小時23分鐘,飛行高度達7163米,空速180節(約333千米/時)。試飛的主要任務是擴展飛機的飛行速度和高度範圍,評估該過程中飛機性能和操縱特性是否符合預期標準,並驗證了左側機身的主起落架及艙門的收放操作。
可以看出,目前ROC飛機之所以以較低速度飛行,主要是由於該機的起落架空中收放測試依然沒有全部完成,試飛中需要保持起落架放下的狀態。因此,為防止飛機結構被損壞,飛行速度必須維持在較低水平,預計未來的幾次試飛將依然保持這樣的速度限制。
ROC的設計目的相當特殊,其主要用途是作為其他飛行器的高空發射平台。ROC可以在一次飛行中攜帶多枚運載火箭或者高超聲速飛行器,在空氣密度稀薄的高空執行發射任務。
為此,這款飛機採用了極為罕見的雙機身設計,在兩個機身中間插入了一段複合材料強化的中央翼,以提供更多的外掛空間和升力。這使得ROC的翼展尺寸相當驚人的,達到了117.35米。
根據設計指標,ROC能夠掛載總重量超過500,000磅(即226.796噸)的多枚運載火箭或高超聲速飛行器。其使用場景之一,是在超過10668米的高度發射多枚火箭或者高超聲速飛行器。而且其發射的多枚運載火箭能夠支持多個衛星快速部署到不同軌道。
為了支持巨大的翼展,ROC裝配有6台發動機。而為了節約研製成本,ROC在結構設計和設備選用上大量採用現有成熟產品。比如在動力上,就選擇了6台波音747配裝的同款PW4000發動機作為動力來源——這些發動機甚至是從兩架二手波音747飛機上拆下來的。
平流層發射公司之所以設計ROC,目的之一是為傳統運載火箭打造一個成本更低、靈活性更高的發射平台。這體現在兩個關鍵因素的變化上:發射高度(速度)與發射時間(地點)。
在傳統火箭的發射過程中,火箭從靜止狀態垂直起飛並加速穿越低空稠密空氣的過程,實際上對於燃料能量的利用效率極其低下。而絕大多數火箭無法回收的特點,又使得助推器和第一級火箭成了一次性使用的“消耗品”,拉高了發射成本。
為了達成“重複利用、成本分攤”的目的,著名的SpaceX採取了打造可回收火箭的策略;而ROC飛機則踐行了另一種改進策略:利用大型飛機作為平台,將多枚火箭攜帶到萬米以上的低密度大氣區域,並賦予它們一個不算太低的初始發射速度。基於這一平台,火箭僅利用一級動力結構和少得多的燃料就可以攜帶衛星載荷完成入軌任務。
事實上,在ROC出現之前,利用飛機作為大型火箭或者高超聲速飛行器的發射平台就已經是一種相當成熟的技術思路了,並不乏各種成功先例,包括F-15發射導彈在太空中摧毀衛星、C-5“銀河”運輸機發射LGM-30民兵導彈等。
但是在這些先例中,載機平台都是利用現有機型改裝而來,成本較低;而ROC飛機可以算是第一種專門為此類用途設計製造的巨型飛機。
雖然與SpaceX的可回收火箭相比,ROC的造價要昂貴得多;但作為一款飛機,一旦付諸實用,ROC的起降次數也將遠超過可回收火箭。
在重複使用這一優勢之外,ROC還具備“不挑地點”的發射靈活性。而這一優勢也是SpaceX可回收火箭所望塵莫及的。
使用傳統固定設施發射火箭,如果遭遇惡劣天氣,或者不同項目發射時間表出現衝突,就會出現被迫延期甚至發射取消的情況。而對於ROC飛機來說,這樣的情況幾乎不存在——
目前來看,ROC至少可以利用美國境內數十條跑道進行起飛發射,一旦出現不可控的外部因素,ROC完全可以靈活選擇另一個地區執行發射任務。
不過從目前的試飛情況來說,這款飛機的研發工作還處於相當初級的階段,航空航天市場目前也無法確定如果採用其發射火箭或高超聲速武器,平攤到每一枚火箭上的成本會有多高。
平流層發射公司曾宣稱,預計ROC具備每年12次以上的發射能力。而且,以往的火箭發射形式需要提前幾年的預訂期,他們只需要幾個月的相關測試,極端情況下甚至只需要幾天。
除了運載火箭,ROC的另一重要設計目標是作為“多功能高超聲速測試平台”的載機。
平流層發射公司表示,已經開發了一款速度可達馬赫數6的可重複使用高超聲速飛行器Talon-A,這將是一款具備軍事用途的飛行器平台。
Talon-A長度為28英尺(8.5米),翼展為11.3英尺(3.4米),發射重量約為6000磅(2722千克)。該機採用火箭發動機作為動力,可以通過常規降落的方式在跑道上着陸。
按目前的公開資料,Talon-A能根據客戶的要求,對機體狀態進行定製更改——包括搭載載荷的重量、內部和外部試驗內容、傳感器、光學窗口、儀器儀表、材料、飛行高度/速度等等。其主打的賣點是能夠實現快速的任務周轉和多次飛行,而且飛行成本低廉。
根據公開報道,Talon-A的前兩架原型機TA-0、TA-1進展較為順利。其中TA-1已經在上個月完成了首次燃料加注和發動機測試。一些報道表示,TA-1有望在2022年開始進行高超聲速飛行測試,並在2023年正式向美國政府和其他商業客戶提供服務。
雖然ROC和Talon-A這兩款產品都“看起來很美”,並且“完美”滿足了航空航天市場上的兩大痛點需求。但實際上由於多方因素的影響,平流層發射公司在這兩項主打產品上的進度都比幾年前宣稱的要慢不少。
譬如ROC,原本計劃在2019年就要完成首次火箭發射,但目前依然停留在試飛初期階段……雖然ROC此前聲勢甚高,2019年首飛時還曾獲得了來自美空軍高管的親臨觀看,但已經時移世易。
由於平流層發射公司的創始人——保羅·艾倫也是微軟公司的聯合創始人,其特殊身份令這一公司獲得了美國不少政商人士的青睞與支持。
疫情當下,不少航空航天領域的初創公司已經“銷聲匿跡”,譬如此前專注超聲速客機的Aerion公司就於去年宣布因籌資失敗而倒閉。在
這第三次試飛後,ROC還有多久才能正式投入使用?在吸睛之後,能否成功吸金“續命”?平流層發射公司能否獲得來自美軍方“真金白銀”的青睞?還有待觀察。