在美國(guó)加州莫哈維沙漠中縮比復(fù)合材料公司（Scaled Composites）機(jī)庫(kù)旁邊樹(shù)立著一個(gè)巨大的廣告牌，上書(shū)“You Can Never Think Too Big”（你永遠(yuǎn)會(huì)覺(jué)得不夠大）。
廣告牌背景上畫(huà)著這家著名公司經(jīng)典飛機(jī)的同比例剪影，其中占據(jù)廣告牌近半幅的一個(gè)巨型雙身六發(fā)飛機(jī)的剪影最引人注目，這就是縮比復(fù)合材料公司近年來(lái)最雄心勃勃的新項(xiàng)目——“同溫層發(fā)射”（Stratolaunch）載機(jī)。
雙身背后的基本概念
2010年，美國(guó)奧巴馬政府出臺(tái)了鼓勵(lì)私營(yíng)公司參加航天事業(yè)的政策，許多私營(yíng)航天公司如雨后春筍版涌現(xiàn)出來(lái)，其中最著名的就是特斯拉電動(dòng)汽車創(chuàng)始人伊隆·馬斯克的SpaceX。目前該公司的“獵鷹9”可重復(fù)使用運(yùn)載火箭風(fēng)頭正勁，已連續(xù)多次成功回收。
另一位進(jìn)入私營(yíng)航天領(lǐng)域的大鱷是微軟聯(lián)合創(chuàng)始人，億萬(wàn)富翁保羅·艾倫，他在2011年提出了同溫層發(fā)射概念，用飛機(jī)在同溫層發(fā)射運(yùn)載火箭，把有效載荷送入近地軌道（高度2000公里以下的軌道）。艾倫認(rèn)為這種把發(fā)射臺(tái)從地面搬到高空發(fā)射方式機(jī)動(dòng)靈活，使用飛機(jī)代替火箭的第一級(jí)，不僅大幅降低了燃料消耗，還能在最佳時(shí)機(jī)和最佳地點(diǎn)把衛(wèi)星或宇宙飛船送入最優(yōu)軌道，并避開(kāi)人口稠密地區(qū)，提高安全性。
保羅·艾倫成立了火神航宇公司來(lái)實(shí)施該項(xiàng)目，委托著名飛機(jī)設(shè)計(jì)師伯特·魯坦的縮比復(fù)合材料公司研制發(fā)射載機(jī)?？s比復(fù)合材料公司以研制標(biāo)新立異的復(fù)合材料飛機(jī)而聞名，曾制造過(guò)環(huán)球飛行的“旅行者號(hào)”、“太空船2號(hào)”亞軌道飛機(jī)和其載機(jī)“白色騎士2號(hào)”，于2007年被諾斯羅普·格魯曼公司并購(gòu)。
最長(zhǎng)翼展
“同溫層發(fā)射”載機(jī)在縮比復(fù)合材料公司內(nèi)部的代號(hào)是351型，雙機(jī)身布局類似于該公司為維珍銀河研制的“白色騎士2號(hào)”。“同溫層發(fā)射”的兩個(gè)機(jī)身共用一副主翼，中央翼段的對(duì)接和集成系統(tǒng)（MIS）能夠掛載23噸載荷。每個(gè)機(jī)身都有自己獨(dú)立的平尾和垂尾，外側(cè)機(jī)翼安裝三臺(tái)翼吊式發(fā)動(dòng)機(jī)，駕駛艙位于右機(jī)身頭部。令人吃驚的是這架龐然大物僅需三人駕駛，分別是正副飛行員和飛行工程師。
飛機(jī)的發(fā)射高度在10700米的同溫層。為了把沉重的運(yùn)載火箭運(yùn)到同溫層，該機(jī)的翼展長(zhǎng)達(dá)117米，成為有史以來(lái)翼展最長(zhǎng)的飛機(jī)，超過(guò)了霍華德·休斯在1947年首飛的H-4“大力神”（即“云杉鵝”）的97.5米，安東諾夫安-225巨型運(yùn)輸機(jī)的88.4米，A380的79.9米，以及波音747-8的68.6米。飛機(jī)的雙機(jī)身每個(gè)長(zhǎng)72米，由12個(gè)主起落架和兩個(gè)前起落架支撐，共有28個(gè)輪子，需要3600米長(zhǎng)的跑道才能起飛。
“同溫層發(fā)射”安裝6臺(tái)波音747-400使用的普惠PW4056渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)推力25.4噸。為了降低造價(jià)并加快研制進(jìn)度，飛機(jī)的六臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)、航電、駕駛艙、起落架和其他一些設(shè)備都拆卸自兩架美聯(lián)航的退役波音747-400客機(jī)。“同溫層發(fā)射”和縮比復(fù)合材料公司的其他產(chǎn)品一樣主要采用復(fù)合材料制造，完工后不僅是世界上翼展最大的飛機(jī)，也是復(fù)合材料使用比例最高的飛機(jī)，超過(guò)了波音787。
“同溫層發(fā)射”原計(jì)劃在翼下掛載SpaceX公司研制的多級(jí)火箭，但2012年12月由于兩家公司的業(yè)務(wù)模式存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，所以解除了合作。保羅·艾倫于是委托軌道阿連特公司研制“雷電”火箭，這種三級(jí)火箭長(zhǎng)40米，重23噸，設(shè)計(jì)目標(biāo)是6.1噸有效載荷發(fā)射至近地軌道。
除衛(wèi)星外，“同溫層發(fā)射”還能向近地軌道發(fā)射一艘名為“追夢(mèng)者”的宇宙飛船。“追夢(mèng)者”可作為迷你航天飛機(jī)重復(fù)使用，返回大氣層后降落在跑道上。
目前“同溫層發(fā)射”的組裝工作已經(jīng)接近尾聲，預(yù)計(jì)將于今年年底首飛，在2018年開(kāi)始發(fā)射測(cè)試。如果一切順利，“同溫層發(fā)射”將成為美國(guó)私營(yíng)航天發(fā)射的一匹富有競(jìng)爭(zhēng)力的黑馬。
類似概念
其實(shí)類似“同溫層發(fā)射”這樣的雙身巨無(wú)霸載機(jī)概念已不是什么新鮮設(shè)計(jì)了，在美蘇太空爭(zhēng)霸的冷戰(zhàn)時(shí)代，兩個(gè)國(guó)家都提出過(guò)類似方案。
在上世紀(jì)70年代中期，美國(guó)宇航局曾經(jīng)委托洛克希德公司為航天飛機(jī)研制一種運(yùn)輸機(jī)。大家都知道航天飛機(jī)重返大氣層后采用滑翔方式著陸，并沒(méi)有自主飛行的能力，就需要一種運(yùn)輸機(jī)把航天飛機(jī)從著陸場(chǎng)運(yùn)回基地。
洛克希德提出了雙身C-5“銀河”航天飛機(jī)運(yùn)輸機(jī)方案，把兩架C-5一架拆掉左側(cè)機(jī)翼，一架拆掉右側(cè)機(jī)翼，用全新制造的中央翼連接在一起。中央翼向上拱起，下方掛載航天飛機(jī)，全機(jī)有6臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，翼展達(dá)102米。
不過(guò)在飛機(jī)設(shè)計(jì)的真理是越簡(jiǎn)單就越好。雙身C-5雖然運(yùn)力足夠，但對(duì)機(jī)場(chǎng)和后勤提出了過(guò)高要求，造價(jià)也非常昂貴。最后NASA使用經(jīng)過(guò)大幅改裝的波音747來(lái)駝?shì)d航天飛機(jī)，圓滿解決了運(yùn)輸問(wèn)題。
蘇聯(lián)人也不甘示弱，在80年代末期，圖波列夫和安東諾夫聯(lián)手進(jìn)行了一個(gè)空射航天飛機(jī)項(xiàng)目，圖波列夫設(shè)計(jì)局負(fù)責(zé)研制其中的航天飛機(jī)，安東諾夫則研制發(fā)射載機(jī)。
當(dāng)時(shí)美蘇的航天飛機(jī)都存在一個(gè)缺陷，那就是需要綁著巨大的外部燃料罐和火箭助推器從地面垂直發(fā)射，載荷效率極低。美國(guó)航天飛機(jī)的發(fā)射重量超過(guò)2000噸，卻只能把24噸有效載荷送入入近地軌道，大部分發(fā)射重量被裝滿液氫和液氧的外部燃料罐和兩個(gè)固體推進(jìn)器占去。
如果能用巨型運(yùn)輸機(jī)把航天飛機(jī)運(yùn)到高空發(fā)射，那么發(fā)射高度越高，所需的發(fā)射燃料就越少，航天飛機(jī)的載荷效率就越高，直至完全不需要外部助推器，用自身燃料就能進(jìn)入太空。
圖波列夫設(shè)計(jì)局根據(jù)這個(gè)概念創(chuàng)造性地提出了圖-OOS（單級(jí)軌道器的俄文縮寫(xiě)）航天飛機(jī)方案，發(fā)射重量675噸，尾部安裝三臺(tái)液體發(fā)動(dòng)機(jī)，燃料全部?jī)?nèi)置。
發(fā)射這架600多噸航天飛機(jī)的自然不能是普通飛機(jī)，于是擅長(zhǎng)研制巨型運(yùn)輸機(jī)的安東諾夫就承擔(dān)了OOS設(shè)計(jì)載機(jī)的任務(wù)，提出了驚人的安-AKS方案。
安-AKS基本上是用全新機(jī)翼連接在一起的兩架安-225，翼展120米，中央翼下方用于掛載和發(fā)射OOS航天飛機(jī)，與C-5航天飛機(jī)運(yùn)輸機(jī)一樣，中央翼也向上拱起。
圖-OOS和安-AKS組合的重量高達(dá)1600噸，為了讓這么沉重的家伙飛起來(lái)并爬升到高空，安-AKS的機(jī)翼上下布滿了24臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)！沒(méi)錯(cuò)，24臺(tái)！而且圖波列夫還表示如果推力不夠，能進(jìn)一步增加到40臺(tái)！
如此瘋狂的設(shè)計(jì)自然比美國(guó)人的雙身C-5更加不靠譜。蘇聯(lián)解體后，圖-OOS/安-AKS這個(gè)“絕代雙驕”就永遠(yuǎn)停留在了紙面上，但高空太空發(fā)射概念卻越來(lái)越顯示出自己的價(jià)值，即將被保羅·艾倫的“同溫層發(fā)射”接過(guò)接力棒。
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