学文网伯特・鲁坦是一位飞机设计师,以设计外形奇特的轻型飞机而著称。1986年完成环球飞行的“旅行者号”飞机即出自伯特・鲁坦之手。“海神号”飞机是伯特・鲁坦近几年的佳作。这是一架什么样的飞机,都有些什么用途呢?
长航时高空飞机
“海神号”飞机是一架长航时高空飞机,由伯特・鲁坦领导的斯凯尔特・昆博基特公司设计。这架飞机开发于20世纪90年代中期,1997年开始组装并用希腊神话的“海神”命名,寓意其神通广大、变幻无穷。1998年7月26日,“海神”1号机(N281PR制造号001)在加利福尼亚州的莫哈比飞机场,进行了第一次试飞,直到9月23日第一次公开试飞为止,共试飞了12次,试飞时间共18小时。
外形独特的“海神号”飞机呈鸭式布局,前翼的长度在16米以上,其前缘有不大的后掠角;机翼(后翼)翼梢有小的下反角。两个垂直尾翼位于机翼的后边,用支架与机翼相连。两台发动机装在机身尾部两侧的机翼上(参见题***)。
“海神号”飞机分为三部分,即包括座舱和前翼的前机身部分;直径为1.14米的机身中段,在这里可安装支架并搭载工作设备;第三部分是包括机翼与发动机的后机身部分(参见***一)。机身中段直径比前后都细,呈葫芦状,即使搭载外挂吊舱也不会受气动力干扰。根据工作任务的不同,变换机身中段即可(参见***二)。
该机全部采用复合材料结构,座舱为多座,有很完备的内部环境控制系统(ECS)。乘员用一般的安全帽和飞行服即可在高空飞行。
“海神号”飞机的主要几何尺寸和性能如下:机翼翼展23.65米,翼梢延长时长度28.04米,机翼面积27.9平方米,前翼展16.67米,前翼翼梢延长时长度18.68米,前翼面积16.6平方米,机长17.16米,机高3.40米,基本型总重5675公斤,***用型总重7173公斤,燃料搭载量2723公斤,最大有效载荷3296公斤,乘员2名,发动机FJ44-2E(1044公斤×2),速度(高度6096米)352公里/小时、(高度12192米)519公里/小时,空重2678公斤,起飞距离(最大重量)762米,爬升率(重5670公斤)1829米/分钟、(重5670公斤)1036米/分钟,升限(重3178公斤)19812米、(重5670公斤)17678米,留空时间18小时。
多种用途
“海神号”飞机的重要用途之一是搭载试验件进行空中试验。
极轨道观测卫星系统是美国***与商业部海洋气象局共同使用的气象卫星。现正在由洛克希德・马丁与汤姆森・拉莫・伍德里奇公司进行设计,预计2002年最后定下方案。按计划,第一颗卫星在2009年发射升空,2011年发射第二颗卫星,紧随其后第三颗卫星也将发射。这个卫星系统要代替美国***的国防气象卫星和美国海洋局的极轨道环境系统卫星等。极轨道观测卫星具有遥感能力,可进行气象与地球环境观测等。
在该卫星上天之前,为了验证该卫星及其系统的技术可行性,需要将开发的观测仪器和卫星安放在试验台内,搭载在飞机上进行高空试验。被称为“纳斯特”(NAST)的试验台分为红外型和微波型,以前是将这些仪器搭载在ER-2飞机上进行飞行试验。ER-2是美国航空航天局从美国空***购买的2架U-2R侦察机。试验时,将“纳斯特”试验台安装在该机机翼上。
由于ER-2飞机只能乘坐一名飞行员,所有的工作都要由他一人完成,困难可想而知。因此,美国决定选用性能更好的“海神号”飞机。
在此之前,美国航空航天局曾有一项“环境调查飞机-传感器技术计划”,计划由无人机完成试验工作。由于无人机远程操作不够精度,而且不具备有人驾驶飞机的灵活性,加之搭载的设备造价高、使用成本大等原因,美国航空航天局决定也把“海神号”飞机作为执行该计划的飞机之一。1999年2月2日,“海神号”飞机执行了一次美国航空航天局的飞行任务。其有效载荷是“空中实时照像系统”的吊舱。在吊舱内安放的是柯达公司制造的高解像度的数玛照相机。在这次飞行中,“海神号”飞机最高飞到15392米,第一次显示了“海神号”飞机的高空飞行性能。
2001年3月2日,“海神号”飞机飞抵日本,降落在冲绳的嘉手纳基地,16日转到横田,18日从横田离开日本,在日本活动半个月之久。
“海神号”到日本执行的任务正式名称为“NAST海神・亚洲帕西菲克战役”。“海神号”飞机携带安放有美国航空航天局“纳斯特”试验台的吊舱,在15392米的高空收集气象数据。试验台由马萨诸塞大学林康研究所开发,雷赛欧公司制造(参看***三)。
完成任务后,“海神号”飞机于18日傍晚飞往阿拉斯加的依尔逊空***基地,对北太平洋和北极的气象数据进行收集。然后,它飞往阿拉斯加的费阿本克斯,随后返回莫哈比。
目前,“海神号”飞机还只有一架,其主人是安杰尔・德克诺罗基公司,该飞机已在美国联邦航空局(FAA)登记注册。
由于“海神号”飞机具有长航时高空飞行的特点,安杰尔・德克诺罗基公司、飞机的设计单位斯凯尔德・昆博基特公司和开发制造通信器材的雷赛欧公司,决定把“海神号”飞机作为通信网络的通信中继飞机使用。按计划,在机身下面安装直径5.5米的富里斯比型通信吊舱的“海神号”飞机,将在15240米到18288米的空中旋转飞行,可提供直径64公里到96公里范围内的无线电宽带网服务。如果把这一通信网络在全球开展的话,至少需要100架“海神号”飞机。
不同的搭载方式
视执行任务的不同,“海神号”飞机有不同的搭载方式,其外形就有了不同的变化。从***二中可见“海神号”飞机的基本型及其5种派生型方案。
第一种是民用远程通信型。其构造是在机身中段下面搭载一个圆盘形的远程通信天线。在不妨碍民用航线旅客机飞行的15950米的空中,它可以滞留12小时进行通信中继。也就是说,如果有3架“海神号”飞机,就可以全天24小时交替连续服务。“海神号”飞机的使用比发射卫星便宜,而且它可以通达高山中的偏辟地带或城市中高楼大厦的局部地方。服务内容不仅包括电话、影像的高速传输,而且还可提供大容量的宽带网中继服务等。
第二种是***用侦察型。即在机身中段下面搭载侦察吊舱。其飞行高度14630～19507米,活动半径3706公里,可留空12小时;活动半径926.5公里左右,可留空22小时。与美国空***使用的RQ-4A等大型无人驾驶侦察机相比,其成本低,灵活性与可靠性好。
第三种是大气层科学考察型。它可在机头安装测量用的传感器,也可在机身中段下面安装试验设备。其优点是简便、成本低廉和实施灵活。如果把其前翼每边加长1米,机翼每边加长2.15米,在16459～19507米高空飞行,其留空时间则可达到19小时之久。
第四种是发射小型卫星型,第五种是航天观光型。2000年10月25日和27日,“海神号”飞机在这两天创下了高空飞行记录。10月25日,起飞重量为4052公斤的“海神号”飞行高度达到19137米,接着在高度18872米作水平飞行。10月27日,搭载有效载荷1000公斤,起飞重量5139公斤的“海神号”创下了17032米的飞行高度。
事实证明,“海神号”具有在18288米以上高度飞行的能力,可以实施更多的服务。
发射小卫星服务型是在飞机中段机身下面搭载助推器。该火箭助推器全长约10米,重3132公斤,是一种可重复使用的火箭助推器。当“海神号”飞到10363米,飞行速度达到300公里/小时以上时,使机头上仰,发射火箭助推器。该助推器具有将32公斤以下的小卫星送入低地球轨道的能力。
航天观光型是在“海神号”机身中段下搭载飞船。飞船重2769公斤,可供三人乘坐。在“海神号”飞机飞到9754米,飞行速度达300公里/小时以上时发射飞船。飞船上升到140公里高度,可保证旅行观光者有4分钟的失重状态。飞船再入后用降落伞回收系统着陆。
航天观光发射费用在25万美元以下,如果1名宇航员加上2名乘客,每位乘客只需花12.5万美元,加上其它花费总共不超过17万美元。这比美国六旬老翁丹尼斯・蒂托支付2000万美元在国际空间站观光了8天便宜多了。
这两种发射任务,有效载荷都比较大,所以需要加长“海神号”飞机的前翼和机翼,而且,有效载荷要搭载在安装在机身中段左侧的支架上。
除了可提供上述服务外,“海神号”飞机还可以有其它用途。
总之,“海神号”飞机是一种用途潜力很大、发展前途很广的新机种。我们期盼其美好的未来。
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