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发信人: dxmxqe (婴儿), 信区: Aero
标  题: 给火箭插上翅膀：飞马座火箭
发信站: 哈工大紫丁香 (2004年04月21日13:01:12 星期三), 站内信件

http://www.china-spacenews.com 航天科技  2004年4月21日

 
　　人们早已习惯运载火箭从发射台上拔地而起的镜头，当看到从飞机上发射的飞
马座火箭将X－43A托举到高空，完成创纪录的超声速飞行后，多少有点惊讶，这是
何方神仙？

一张草图成就一家公司

　　说起飞马座火箭的历史，还得追溯到美国挑战者号航天飞机失事。1986年1月
挑战者号航天飞机失事后，美国低轨道航天运输能力严重短缺，为了保持本土运载
的竞争力，美国商用运载火箭政策发生重大改变，除了国家加大投资外，允许私有
资本投资运载工具。在别的商家争抢政府投资做火箭的适应性改进时，轨道科学公
司另辟蹊径，果断利用6000万美元的风险投资，推出了飞马座火箭。

　　1990年4月5日，飞马座火箭进行首次发射试验。经过改装的B－52轰炸机将飞
马座火箭送至1.3万米高空；然后，将其释放，经5秒钟，火箭下降了近100米；接
着，飞马座火箭开始点火，9分多钟后，它将一颗重191千克的卫星送入584千米、
倾角为94°的极地轨道，首次发射试验获得了成功，从而开辟了运载火箭从空中发
射的先河。因为大量采用成熟技术，火箭可靠性高和独特的发射方式带来的成本降
低，飞马座火箭一露面，便赢得美国政府的青睐，迅速抢占了小型卫星发射市场的
有利地位，实现了第1种完全由私营企业投资研制的小型商用运载火箭的梦想。我
国长征火箭打入国际商业发射市场也是从此时起步。

　　当年那张画有飞马座火箭的黄色图画纸已经越来越旧，而它却成了轨道科学公
司的镇宅之宝。那位描绘这张草图的工程师——安东尼奥·伊利斯当上了轨道科学
公司的执行副总裁，负责开发下一代小卫星运载火箭和太空旅游运载工具。他的大
胆设想已成为了成功的商业火箭，自1990年5月首次发射以来，这个充满创意的带
翅膀的火箭已发射了36次，只有3次失败，自1996年11月以来，已连续发射成功22
次（截止到今年3月）。而由于飞马座火箭在商业上的巨大成功，轨道科学公司已
成为最成功的小型运载火箭供应商，光飞马座火箭就已接到50多份定单，在飞马座
火箭基础上研制的金牛座火箭和Minotaur（希腊神话中吃人肉的半人半牛怪物）火
箭也已迈进商业发射服务市场大门。轨道科学公司用户遍及全球，雇佣员工5200余
人，每年收入超过10亿美元。由于在设计上的创新能力，轨道科学公司还受到美国
宇航局的赏识，有望在未来的轨道飞机上一试身手。

给火箭插上成功的翅膀

　　要在市场上取得成功，运载火箭必须做到便宜、可靠和操作简便。飞马座火箭
在设计上充分利用了经过验证的新技术，火箭的各分系统除飞行终止系统外，都不
采用冗余系统，即不需要双保险。零件的数量和总装工作量尽可能少，试验的类型
和次数也被压缩到最低限度。这样，飞马座火箭的发射费用仅为同规模的地面发射
火箭的一半，而运载能力却提高1倍。

　　作为空射火箭，必须做到质量轻、 体积小。在整个的结构设计中，飞马座火
箭充分利用美国在固体推进、材料、电子等领域的最新成果，箭体的基本结构、机
翼和尾翼由质量轻、强度高的石墨纤维复合材料制成。

　　空中发射的火箭需在大气层中飞行一段时间，必须有良好的气动外形，飞马座
火箭利用尾翼和机翼实现了这一要求。尾翼包括一个垂直尾翼和两个水平尾翼，水
平尾翼的翼展为1.524 米，用于火箭第一级工作期间火箭的飞行控制。机翼呈三角
形，切去了两端翼尖；采用10％的菱形翼型，前缘较钝。机翼厚度只有20.32 毫米
，质量不到186 千克。机翼可产生足够大的升力，当火箭从B－52载机上投放后约
20秒～35 秒，进入速度为马赫数1.8～3.0 的上升段，机翼承受的气动载荷超过
445 千牛。机翼通过一个铝合金鞍形座板固定在一级发动机上，并将火箭的质量传
给载机外挂梁的挂钩。飞马座火箭的这种气动外形充分利用了X－15火箭飞机的设
计与试验数据，从而缩短了研制周期，节省大量开发经费。

　　飞马座火箭具有良好的推进加速性能；在最近几年的发射任务中，它的改进型
——飞马座－XL（又叫加长飞马座）火箭采用先进的辅助动力系统，相对于原来的
飞马座火箭，不但可以提高25千克～120千克的运载能力，还可以帮助有效载荷精
确入轨，也可以将多星送入不同轨道。

　　空中发射可以利用飞机提供一定的初始速度，包括释放高度，从而提高火箭的
运载能力；用载机从空中发射使火箭的受力较小，因而便于采用质量轻的结构和材
料，这样就可以采用较小的火箭发射更大的有效载荷。比如，在发射740 千米高的
极地轨道卫星时，飞马座火箭在空中发射时的运载能力为227 千克，同样级别的三
级火箭直接从地面发射，运载能力仅为30 千克 。

空中发射将成秘密武器

　　近几年来, 随着小卫星的兴起, 小型运载火箭的发展将会迎来一个小高潮，而
空中发射火箭更被美俄两国看好。美国波音公司也在尝试将波音－747－400改装成
进行空中发射的载机。俄罗斯正在用退役导弹改装成小型运载火箭。其中一家公司
正在研制一种名叫“起点”的空中发射火箭。这种火箭将从俄罗斯的An－124－
100运输机(乌克兰制造)上起飞，能把2.1 吨的有效载荷送入极地轨道，或把2.7 
吨的有效载荷送入近地轨道。这种火箭预计今年将进行试验发射。

　　采用空中发射方式，飞机可以在不同地点的机场起飞，飞到地面上空任何地点
发射，它不受地理位置的限制。这样，不仅增加了发射窗口的机会，而且还能扩大
轨道倾角的范围，因而具有很大的灵活性。从空中发射，地面辅助设备较少，发射
操作简单，易于解决发射时的安全问题。从空中发射，载机相当于运载火箭的基础
级，所以能提高运载火箭本身的运载能力，同对等的从地面发射的运载火箭相比，
运载能力几乎可以提高1倍。 

　　像空中发射这种快速反应能力，应付突发事件意义特别重大, 一旦地面发射设
施遭到破坏, 可迅速采用空中发射方式发射所需的侦察、通信等卫星。在战时，借
助于数量较多的机场设施，可以保证在具备足够制空权的情况下，进行军用卫星的
发射。对于担负秘密使命的卫星, 从空中发射还可以提高隐蔽性。而军事专家们在
考虑利用空中发射火箭进行空间飞机的发射，实现全球打击能力。

　　任何事物都有它的两面性，空中发射也存在局限性。悬挂在机身下的火箭受到
飞机起落架高度的限制，而且只有机翼强度足够大的飞机才能胜任；受到飞机载重
的影响，空中发射火箭只能发射小型载荷；只能用专用飞机发射，这种飞机的维修
费用很高，而且不能经常使用。

链接

　　飞马座火箭是一种三级固体运载火箭，全长16.9 米，翼展6.7 米，起飞质量
为18 886 千克，能将455千克的卫星送入近地轨道。主要发射进行微重力试验、材
料试验、通信、定位、地球资源探测或完成其他特殊任务的各种小型卫星。每次发
射仅需4 小时（一般运载火箭发射准备时间需要2个月）。

　　飞马座火箭使用的载机主要是B－52战略轰炸机和L－1011三星远程运输机。飞
马座火箭由载机携带至预定发射点，达到高度约12.2 千米，速度约0.8 Ma的水平
发射条件后释放火箭，并按预定程序将有效载荷送入轨道。为避免飞马座火箭与载
机碰撞，火箭释放5 秒后，发动机才点火。如在美国本土，飞马座火箭一般随载机
在美国加利福尼亚州的范登堡空军基地起飞，在太平洋上空发射卫星，或在弗吉尼
亚州的空军基地或佛罗里达州的卡纳维拉尔角起飞，在大西洋上空发射卫星。目前
，它还远赴西班牙、夸加林礁岛、马绍尔群岛、巴西发射过卫星。 

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