美國平流層發(fā)射系統(tǒng)公司研制的雙機(jī)身載機(jī)“洛克”，是人類迄今為止建造的翼展最大的飛機(jī)。2022年5月4日，“洛克”完成了第五次飛行測試。

美國平流層發(fā)射系統(tǒng)公司于2022年5月4日宣布，雙機(jī)身載機(jī)——“洛克”（ROC）完成第五次飛行測試。在第五次試飛中，“洛克”在加利福尼亞莫哈韋基地上空飛行了4h58min，飛行高度達(dá)到6858m；且首次在載機(jī)的中央翼上安裝了掛架，掛架重約3.6t，長約4.3m，該掛架將用于掛載投放“利爪”A（Talon-A）高超聲速試驗飛行器。

項目背景

【資料圖】

平流層發(fā)射系統(tǒng)公司成立于2011年，是一家美國航空航天運(yùn)載公司，最初定位于為政府、商業(yè)用戶提供低成本、高可靠、高靈活性的空基航天發(fā)射服務(wù)。該公司于2018年被股東出售，之后將業(yè)務(wù)定位轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)射高超聲速飛行器。

2011年底，平流層發(fā)射系統(tǒng)公司宣布，開始研制平流層空射系統(tǒng)，該項目最初分為雙機(jī)身載機(jī)平臺和空射火箭兩個部分。

雙機(jī)身載機(jī)平臺，即“洛克”，采用雙機(jī)身布局，兩個機(jī)身之間設(shè)計有掛架，用于掛載運(yùn)載火箭?！奥蹇恕庇?019年4月首飛，發(fā)展相對順利。

然而，空射火箭部分的發(fā)展則較為坎坷，最終于2018年，公司將發(fā)展方向轉(zhuǎn)為發(fā)射高超聲速飛行器，雙機(jī)身載機(jī)也隨即被定位為高超聲速飛行試驗載機(jī)平臺。公司意圖開展“利爪”A高超聲速試驗飛行器的研制，并計劃在“利爪”A完成飛行試驗后，在雙機(jī)身載機(jī)中心機(jī)翼下安裝塔架，以便一次運(yùn)載三架“利爪”A飛行器，為特定的任務(wù)場景提供支持。

技術(shù)方案

“洛克”的技術(shù)方案

“洛克”載機(jī)是迄今為止人類建造的翼展最大的飛機(jī)，雙機(jī)身布局，機(jī)身采用碳纖維復(fù)合材料。為了節(jié)約成本，其發(fā)動機(jī)、燃油、航電、座艙、起落架等分系統(tǒng)均沿用自波音747飛機(jī)。在飛行時，只有右側(cè)機(jī)身內(nèi)有駕駛員與操縱設(shè)備，左側(cè)機(jī)身內(nèi)無駕駛員。

“洛克”雙機(jī)身載機(jī)的三視圖。

表1 雙機(jī)身載機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)。

“利爪”A技術(shù)方案

“利爪”A是一型由火箭推進(jìn)的可重復(fù)使用試驗平臺，長8.5m，翼展3.4m，發(fā)射重量約為2720kg，能夠攜帶定制有效載荷以Ma6的速度飛行，之后自動返回，在常規(guī)跑道上著陸。同時，該飛行器還能夠借助其火箭發(fā)動機(jī)，從傳統(tǒng)跑道上自動起飛?！袄Α盇及“利爪”+（兩型平臺為縮比關(guān)系）的主要技術(shù)指標(biāo)見下表。

表2 “利爪”A和“利爪”+的技術(shù)指標(biāo)。

進(jìn)度及計劃

“洛克”研制進(jìn)度及計劃

2012—2013年，平流層發(fā)射系統(tǒng)公司先后建成了制造機(jī)庫和裝配機(jī)庫，用于載機(jī)機(jī)翼和機(jī)身的制造和裝配，機(jī)庫面積分別達(dá)到8200㎡和8607㎡。

2017年5月，“洛克”雙機(jī)身載機(jī)首次公開展示，并完成了燃油加注試驗及載重和平衡測試。同年9月，雙機(jī)身載機(jī)成功進(jìn)行了6臺渦扇噴氣式發(fā)動機(jī)的第一輪試驗，試驗中每臺發(fā)動機(jī)工作正常，性能均達(dá)到了預(yù)期要求。除發(fā)動機(jī)試車，平流層發(fā)射系統(tǒng)公司還對控制、電氣、氣動和火警系統(tǒng)進(jìn)行了性能測試。在接下來的幾個月，公司繼續(xù)對載機(jī)的發(fā)動機(jī)進(jìn)行了更高功率等級的試車，并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一些適應(yīng)性改變。

“洛克”停放于莫哈韋航空航天港。

2017年至今，“洛克”雙機(jī)身載機(jī)先后成功進(jìn)行了四次滑行測試和五次飛行試驗，技術(shù)成熟度不斷提高。

表3 雙機(jī)身載機(jī)測試情況列表。

“利爪”A研制進(jìn)度及計劃

2018年9月，平流層發(fā)射系統(tǒng)公司公布了兩型高超聲速飛行試驗平臺的概念方案與研制計劃，這兩型高超聲速飛行試驗平臺是縮比關(guān)系，其中小型平臺命名為“高超”A（Hyper-A），大型平臺為“高超”Z（Hyper-Z），二者外形、動力等均相似，分別定位于Ma6和Ma10飛行試驗平臺。而后，“高超”A和“高超”Z分別被正式更名為“利爪”A和“利爪”+。

“利爪”A概念方案。

2021年9月，平流層發(fā)射系統(tǒng)公司宣布已完成“利爪”A高超聲速試驗飛行器關(guān)鍵設(shè)計審查。2022年4月，公司宣稱前兩架高超聲速試驗飛行器（Talon-A0、Talon-A1，均為一次性使用）的系統(tǒng)集成工作正在進(jìn)行中，第三架高超聲速試驗飛行器（Talon-A2，完全可重復(fù)使用）的制造工作也已開始。

平流層發(fā)射系統(tǒng)公司計劃在2022年下半年完成“利爪”A的首次高超聲速飛行試驗，按照當(dāng)前的研制進(jìn)度，該公司有望從2023年開始向政府和商業(yè)客戶提供試驗服務(wù)。

分析與研判

受到技術(shù)層面和經(jīng)濟(jì)層面的雙重限制，雙機(jī)身載機(jī)轉(zhuǎn)型作為高超聲速飛行試驗載機(jī)是最佳的選擇。

縱觀雙機(jī)身載機(jī)的整個發(fā)展歷程，“洛克”的定位從最初的空射運(yùn)載火箭轉(zhuǎn)變?yōu)榭丈涓叱曀亠w行器，主要有三方面原因。

一是公司在空射運(yùn)載火箭的研發(fā)上遇到了技術(shù)瓶頸，后續(xù)發(fā)展無法維系；二是SpaceX開發(fā)的重復(fù)使用運(yùn)載火箭取得了巨大成功，大幅搶占了低成本航天發(fā)射市場，使空射運(yùn)載火箭的市場前景更加黯淡；三是美國軍方正在大力發(fā)展高超聲速導(dǎo)彈、飛機(jī)等技術(shù)和裝備，提出了低成本、高頻率、常態(tài)化開展高超聲速技術(shù)飛行試驗的需求，平流層發(fā)射系統(tǒng)公司戰(zhàn)略方向的轉(zhuǎn)變也是為了與本國的發(fā)展需求相契合。

總體而言，從空射運(yùn)載火箭到空射高超聲速飛行器的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變是當(dāng)前環(huán)境下的最佳選擇。

雙機(jī)身載機(jī)作為高超聲速技術(shù)飛行試驗載機(jī)，未來發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

一方面，美國軍方正以最高優(yōu)先級大力發(fā)展高超聲速裝備和技術(shù)，這將直接帶來高超聲速技術(shù)飛行試驗需求的大幅提升。2020年6月，美國國防部國防研究與工程現(xiàn)代化局局長馬克·劉易斯就曾表示，“計劃從2021年起啟動大規(guī)模高超聲速飛行試驗，未來四年的試驗總數(shù)可能高達(dá)40次?！?/p>

此外，美國近年密集開展高超聲速武器地面試驗，但目前風(fēng)洞設(shè)施的試驗?zāi)芰σ呀?jīng)飽和，且飛行試驗次數(shù)較為有限。從2021年開始，美國將把重點從地面試驗轉(zhuǎn)向飛行試驗。因此可以預(yù)見，未來美國軍方的在高超聲速領(lǐng)域的飛行試驗需求將是非常巨大的，這將為平流層發(fā)射系統(tǒng)公司帶來空前機(jī)遇。

另一方面，高超聲速技術(shù)飛行試驗載機(jī)目前并非平流層一家獨大，波音、諾格、洛馬這些老牌軍工企業(yè)迅猛的發(fā)展態(tài)勢也給平流層帶來了較大挑戰(zhàn)。

2022年5月，美國空軍AGM-183A高超聲速導(dǎo)彈助推飛行試驗首次取得成功，在試驗中，AGM-183A導(dǎo)彈由B-52H轟炸機(jī)掛載，于加州海岸附近與載機(jī)分離，然后助推器點火并燃燒了“預(yù)期時間”，將導(dǎo)彈加速到Ma5以上。該項目此前開展的三次飛行試驗均以失敗告終，而本次試驗終獲成功也意味著B-52H作為AGM-183A高超聲速導(dǎo)彈的飛行試驗載機(jī)已經(jīng)取得技術(shù)突破。

諾斯羅普·格魯門公司也已經(jīng)完成了由L-1011“三星”（Tristar）飛機(jī)作為載機(jī)的首次高超聲速飛行試驗。雖然關(guān)于該次試驗的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)沒有公布，但是從進(jìn)度來看，L-1011“三星”已經(jīng)走在了“洛克”的前面。

從掛載能力來看，雙機(jī)身載機(jī)任務(wù)靈活性更強(qiáng)、潛力巨大。

從技術(shù)指標(biāo)來看，“洛克”的最大掛載重量可以達(dá)到230t，對于空射高超聲速飛行器而言綽綽有余。雖然平流層發(fā)射系統(tǒng)公司在2018年所有權(quán)變更時表示要“成為世界領(lǐng)先的高速飛行測試服務(wù)供應(yīng)商”，但是從技術(shù)能力上來看，其仍具有空射重型載荷的潛力。

“洛克”原計劃掛載的載荷包括“飛馬座”火箭、中型MLV、重型MLV和空天飛機(jī)。所以，即便是“洛克”轉(zhuǎn)身投入高超聲速飛行試驗的懷抱，也不排除它重新開展空射重型載荷業(yè)務(wù)。相比之下，由于L-1011最初是為空射“飛馬座”運(yùn)載火箭而開發(fā)，雖然其同樣具備攜帶有效載荷和空中發(fā)射的能力，且能夠以Ma0.85或者更高的速度將載荷攜帶到約12800m的高度釋放，但是其所攜帶的外部載荷需安裝于飛機(jī)腹部，尺寸限制在長約17m、深約1.5m之內(nèi)，重量也限制在24~36t左右。因此，從發(fā)射任務(wù)的靈活性來說，“洛克”具備更廣闊的市場潛力。

（譚思玚，廖孟豪，中國航空研究院）

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