美國平流層發(fā)射系統(tǒng)公司研制的雙機身載機“洛克”，是人類迄今為止建造的翼展最大的飛機。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，雙機身載機——“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，飛行高度達到6858m；且首次在載機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。該公司于2018年被股東出售，之后將業(yè)務定位轉變?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身載機平臺和空射火箭兩個部分。

雙機身載機平臺，即“洛克”，采用雙機身布局，兩個機身之間設計有掛架，用于掛載運載火箭?！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)展方向轉為發(fā)射高超聲速飛行器，雙機身載機也隨即被定位為高超聲速飛行試驗載機平臺。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，在雙機身載機中心機翼下安裝塔架，以便一次運載三架“利爪”A飛行器，為特定的任務場景提供支持。

技術方案

“洛克”的技術方案

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

“洛克”雙機身載機的三視圖。

表1 雙機身載機主要技術指標。

“利爪”A技術方案

“利爪”A是一型由火箭推進的可重復使用試驗平臺，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，從傳統(tǒng)跑道上自動起飛?！袄Α盇及“利爪”+（兩型平臺為縮比關系）的主要技術指標見下表。

表2 “利爪”A和“利爪”+的技術指標。

進度及計劃

“洛克”研制進度及計劃

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

2017年5月，“洛克”雙機身載機首次公開展示，并完成了燃油加注試驗及載重和平衡測試。同年9月，雙機身載機成功進行了6臺渦扇噴氣式發(fā)動機的第一輪試驗，試驗中每臺發(fā)動機工作正常，性能均達到了預期要求。除發(fā)動機試車，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)進行了性能測試。在接下來的幾個月，公司繼續(xù)對載機的發(fā)動機進行了更高功率等級的試車，并對結構進行了一些適應性改變。

“洛克”停放于莫哈韋航空航天港。

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

表3 雙機身載機測試情況列表。

“利爪”A研制進度及計劃

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鍵設計審查。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)集成工作正在進行中，第三架高超聲速試驗飛行器（Talon-A2，完全可重復使用）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，按照當前的研制進度，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。

分析與研判

受到技術層面和經濟層面的雙重限制，雙機身載機轉型作為高超聲速飛行試驗載機是最佳的選擇。

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

一是公司在空射運載火箭的研發(fā)上遇到了技術瓶頸，后續(xù)發(fā)展無法維系；二是SpaceX開發(fā)的重復使用運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)展高超聲速導彈、飛機等技術和裝備，提出了低成本、高頻率、常態(tài)化開展高超聲速技術飛行試驗的需求，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，從空射運載火箭到空射高超聲速飛行器的戰(zhàn)略轉變是當前環(huán)境下的最佳選擇。

雙機身載機作為高超聲速技術飛行試驗載機，未來發(fā)展的機遇與挑戰(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，這將直接帶來高超聲速技術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40次。”

此外，美國近年密集開展高超聲速武器地面試驗，但目前風洞設施的試驗能力已經飽和，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向飛行試驗。因此可以預見，未來美國軍方的在高超聲速領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)公司帶來空前機遇。

另一方面，高超聲速技術飛行試驗載機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高超聲速導彈助推飛行試驗首次取得成功，在試驗中，AGM-183A導彈由B-52H轟炸機掛載，于加州海岸附近與載機分離，然后助推器點火并燃燒了“預期時間”，將導彈加速到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高超聲速導彈的飛行試驗載機已經取得技術突破。

諾斯羅普·格魯門公司也已經完成了由L-1011“三星”（Tristar）飛機作為載機的首次高超聲速飛行試驗。雖然關于該次試驗的相關技術細節(jié)沒有公布，但是從進度來看，L-1011“三星”已經走在了“洛克”的前面。

從掛載能力來看，雙機身載機任務靈活性更強、潛力巨大。

從技術指標來看，“洛克”的最大掛載重量可以達到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年所有權變更時表示要“成為世界領先的高速飛行測試服務供應商”，但是從技術能力上來看，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。所以，即便是“洛克”轉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。相比之下，由于L-1011最初是為空射“飛馬座”運載火箭而開發(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腹部，尺寸限制在長約17m、深約1.5m之內，重量也限制在24~36t左右。因此，從發(fā)射任務的靈活性來說，“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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