最大的復合材料飛機完成首飛
4月13日,世界上最大的復合材料飛機在首次飛行測試中飛行了149分鐘。
由Scaled Composites LLC(美國加利福尼亞州莫哈韋)和Stratolaunch(美國華盛頓州西雅圖)合作建造的世界上翼展最大的飛機于2019年4月13日完成了首次飛行。在飛行過程中,該團隊測試了具體的操縱品質,以驗證設計。
這架飛機于太平洋夏令時6:58在加利福尼亞州莫哈韋的跑道上起飛。這架飛機由埃文·托馬斯和克里斯·瓜倫特駕駛,飛行了149分鐘,最高時速達到165 KIAS,然后于太平洋夏令時9:27安全著陸。
Scaled Composites自2011年以來一直與Stratolaunch合作,設計、建造和測試世界上最大的復合材料飛機。Scaled說,保羅·艾倫(Paul Allen)的Stratolaunch(平流層發射)飛機任務是開發一個空中發射平臺,使進入太空更加方便、可靠和常規,這架飛機繼續執行這一任務。
Stratolaunch飛機,縮尺型號351,是一種雙機身發射平臺,用于在一次任務中以多個軌道和傾角將有效載荷送入太空。據Scaled稱,大型飛機項目是伯特·魯坦(Burt Rutan) 20多年來一直在探索的一個想法,目前正在探索各種設計。在最終合同之前,Scaled通過構建演示件來驗證制造成本,以將材料勞動力的成本降低到工時。這一因素推動了飛機的總體設計:扁平機身,機翼大多筆直。
Scaled Composites總裁科里·伯德(Cory Bird)表示:“Scaled團隊擅長解決航空領域最棘手的問題。在我們37年的歷史中,我們平均每年試飛一種新型飛機。”。“我們與Stratolaunch一起,通過駕駛世界上最大的全復合材料飛機,實現了又一次航空業的突破,并進一步提高了太空發射的可及性。”
諾斯羅普·格魯曼公司航空航天系統部門副總裁斯科特·溫希普(Scott Winship)表示:“諾斯羅普·格魯曼公司的Scaled Composites團隊在Stratolaunch飛機的首次飛行中再次樹立了航空業的新標準。Scaled的設計、建造和測試能力是首屈一指的。”。
Stratolaunch飛機:
- 2011年12月宣布
- 有效載荷能力:550000磅
- 最大起飛重量:1300000磅
- 工作范圍:2000NM;任務半徑:1000海里
- 任務時間:2-8小時
- 尾頂高度:50英尺
- 機翼高度:離地23英尺
- 翼展:385英尺
- 機身長度:238英尺
- 機身間距:95英尺
- 推進系統:6臺PW4056渦扇發動機
- 機組人員:兩名飛行員,一名飛行工程師
Stratolaunch飛機記錄:
- 有史以來建造和飛行的最大的全復合材料飛機
- 世界上翼展最大的飛機
- 飛機上最大的總推力
- 最大的單塊碳纖維復合材料結構
補充說明:Stratolaunch僅是世界上最大的復合材料飛機,但有兩款鋁合金飛機從機頭到機尾的長度都超過了它。1. 六發動機安東諾夫AN 225貨機長275.5英尺(84米)2. 波音747-8長250英尺(76.3米)。
西雅圖時報航空航天記者,多米尼克·蓋茨(Dominic Gates)
Vulcan Aerospace近距離觀察了它在莫哈韋沙漠建造的用于將火箭送入太空的巨型飛機,這個項目非常大,但看起來也非常奇怪。Vulcan沒有提供有關該飛機商業計劃的詳細信息。
加利福尼亞州莫哈韋——在莫哈韋沙漠的高處,保羅·艾倫(Paul Allen)用于將火箭送入太空的巨型神秘飛機的機身即將完工。
它有兩個機身,相距95英尺,頂部由一個巨大的機翼連接,從尖端到尖端385英尺,比包括端部區域在內的足球場還長。
這架六引擎飛機的翼展比有史以來建造的任何飛機都要大,官方稱為Stratolaunch(平流層發射飛機),它被昵稱為Roc(神鷹),這是一種神話般的中東鳥,它大到可以用爪子叼大象。
在周二于西雅圖開始的一場大型航天工業會議之前,艾倫的Vulcan Aerospace上周向一小群記者開放了這座秘密的裝配廠,其中包括讓他們穿過那座巨大的機翼。
這次訪問表明,艾倫雄心勃勃的項目面臨的挑戰不是他的飛機是否會飛,而是他的商業計劃是否會飛。
艾倫的概念是,這架飛機將攜帶一枚重達275噸的火箭,懸掛在機翼的中心部分—在兩個機身之間—并在35000英尺的高度釋放。然后,火箭將發射到太空,并將衛星送入軌道。
與今天從地球垂直發射的大型阿特拉斯和德爾塔火箭不同,Roc將能夠著陸、裝載和再次起飛,使太空探索更容易、更便宜。這應該更像是一次例行的機場運營,而不是卡納維拉爾角式的大型交易。
艾倫在一份電子郵件聲明中表示:“當這種太空探索成為常態時,創新將以超出我們目前想象的方式加速。”。
然而,第一次近距離觀察這頭巨獸并沒有引起太多的驚嘆,更多的是“搞什么鬼?”這架飛機太大了,但看起來也非常奇怪。
神話中的混合野獸
奇怪的是,基本的雙機身、單翼概念,使其整體看起來像是一對昆蟲在機翼上結合,并擴大到恐龍的大小。
Stratolaunch左翼的視圖??傄碚?85英尺
更奇怪的是機身的形狀,每一架看起來都像是一種神話中的混合生物,一端是方方正正的,另一端則非常流線型。
這是Scaled Composites的奇幻作品,這是一家由Burt Rutan創立的創新實驗飛機公司,該公司設計并建造了這架飛機,并將為艾倫的Vulcan Aerospace飛行。
你乘坐過的任何噴氣式客機都有一個圓形機身,避開可能成為過壓點的角落。但由于Roc的后機身大部分是空的,沒有加壓,Scaled Composites的工程師在后部采用了一種更簡單的方形機身,橫截面為矩形。
在飛機的中間,它的機身在機翼頂部明顯變厚,為懸掛在機翼中心跨度下的火箭留出空隙。
每個機身的前端都是圓形的,因為它是加壓的,一個長長的下垂的頸部逐漸變細,形成一個波音747的駕駛艙,所以它就像一只恐龍在覓食。
三名機組人員—飛行員、副駕駛和飛行工程師—將坐在機身右側的駕駛艙內,從中心線右側操縱飛機。
左側機身從外面看起來像一個帶窗戶的駕駛艙,但它是空的,沒有加壓。
機組人員將通過一個不到5英尺高的橢圓形門進入駕駛艙,就像霍比特人一樣。很明顯,這架飛機的設計是為了搭載試飛員,而不是乘客。
拆解747飛機
機組人員的駕駛艙簡直就是747的駕駛艙。
艾倫購買了兩架以前由美國聯合航空公司運營的二手大型噴氣式飛機,并將其拆解為約占Roc空重一半的零件。
Stratolaunch使用經過驗證的747起落架。
因此,盡管駕駛艙的外殼和飛機機身的其他部分都是新的—由Scaled Composites用碳纖維復合材料手工制造—但各種關鍵部件和系統,包括航空電子設備、液壓系統和燃料子系統,都是回收的747零件。BAE系統公司被分包拆卸747并將其系統安裝在Roc上。
駕駛艙座椅看起來很舊,因為它們是拆卸下來的。座椅以及機組人員將操縱的控制裝置和他們將看到的窗戶都來自747。
這架飛機的六臺普惠發動機也是如此,它們已經經過翻新、清潔、包裹并放在角落里,準備在完工后掛在機身上。
那些發動機周圍的風扇罩-747機身吊艙,以及它們將懸掛的吊掛也已經準備就緒。
上周,工人們正忙于完成將發動機懸挑到機翼前方的吊掛,并安裝將發動機連接到飛機控制系統的連接件。
這架飛機將有六套747主起落架,每套有四個輪子,還有兩套747前起落架,每套有兩個輪子。
然而,整體外觀與747完全不同。
在巨大機翼的兩端,有著非常不像波音風格的翼尖,這就像是1960年凱迪拉克城市轎跑車上的那種鰭狀物。
毫無疑問,它們被放置在那里肯定不只是為了看上去與眾不同和酷炫,但它們的確起到了這樣的效果。
由復合材料手工制作
機組人員的駕駛艙簡直就是747的駕駛艙。
毫無疑問,大鵬會飛。
Scaled Composites有300人參與該項目,有著足夠成功的業績記錄。例如,它建造了更小但也是雙殼的“白騎士二號”,這是一艘用于發射小型亞軌道飛行器的母機。
維珍銀河計劃使用白騎士二號將游客短暫帶到太空邊緣。
Scaled Composites顯然在建造Roc方面付出了艱辛的努力。
安裝火箭后,這架飛機將重達130萬磅,相當于世界上最大的可搭載約550名乘客的民用客機,A380雙層噴氣式飛機的滿載重量。
Sedro Woolley的Janicki Industries是一家領先的復合材料模具和零件制造商,生產了Roc約40%的復合材料結構,并將這些部件用卡車運往莫哈韋。
Janicki還提供了莫哈韋工廠使用的巨大玻璃纖維模具,用于成型和制造垂直尾翼等大型結構件。
與波音787的高度自動化制造不同,艾倫的一次性飛機的復合材料部件是手工制造的,而制造波音787,是用機器人鋪放碳纖維預浸帶,然后在一個巨大的熱壓罐中,高溫、高壓固化。
在10萬平方英尺的T形裝配大樓旁邊,是一個單獨的、大小相似的制造設施,Scaled Composites在這里制造了具有挑戰性的碳纖維零件,如噴氣式飛機250英尺長的單件機翼翼梁。
上周,兩名年輕女員工在一個寒冷的房間里切割了復合材料織物,并用手將其應用于模具上,以制造一些仍有待制造的零件。
附近,兩個年輕人安裝了致動器,可以移動右尾翼上的方向舵,這是機身的最后一部分。
在裝配大樓內,即將完工的機身被豎立在厚重的金屬架上,只缺少機尾、發動機和起落架。
在結構頂部,工人們使用真空袋并加熱,將復合材料的加強條粘合在Roc的各種蒙皮上。
市場太大?
目前尚不清楚的是,Stratolaunch是否會成為一家成功的企業,這樣Roc就可以多次飛行。
自2011年艾倫首次在西雅圖宣布他的項目以來,商業計劃已經改變了幾次,在此過程中失去了關鍵的合作伙伴。
保羅·艾倫與伯特·魯坦合作,領導團隊完成了太空船一號上的首次載人私人航天飛行,并于2004年獲得了安薩里XPRIZE獎。從左至右,太空船一號的試飛員布萊恩·賓尼、艾倫和魯坦。
最初,埃隆·馬斯克的SpaceX將提供安裝在Roc下方的發射火箭。SpaceX退出,由Orbital ATK取代,后者也退出了。
Stratolaunch的首要目標是將衛星送入軌道。
但有一次,內華達州斯帕克斯的內華達山脈,一家名為“追夢者”的航天器制造商,應邀建造了該飛行器的較小版本,以適應可能的載人航天飛行。該計劃也被無限期擱置。
與此同時,馬斯克的太空探索技術公司和杰夫·貝佐斯的藍色起源公司成功地開創了新的可重復使用的地面發射火箭,這些火箭已經大大降低了進入太空的成本。
自Stratolaunch開始以來的五年里,甚至衛星發射業務也發生了根本性的變化。
現在有多家初創公司對尋找衛星的新應用感興趣,從而提振了對運載火箭的需求。
但需求主要轉向了前往低地球軌道的小型甚至微型衛星,而不是過去標準的大型面包車大小的衛星。
因此,也有新的初創公司在尋找新的、更便宜的方式來發射這些小型衛星。其中包括位于德克薩斯州雪松公園的螢火蟲和由新西蘭人彼得·貝克創立的洛杉磯火箭實驗室。
保羅·艾倫在他的電子郵件聲明中將這股對太空的新興趣與個人電腦的引入、網絡的出現和智能手機的激增進行了比較。
艾倫寫道,大幅擴大進入近地軌道“具有類似的革命性潛力”。
然而,一些人認為,Stratolaunch可能是為這個小規模衛星的新世界而過度建造的。
Vulcan Aerospace總裁查克·比姆斯(Chuck Beames)表示,Roc的大尺寸為Stratolauch提供了攜帶所有大小負載的靈活性,無論市場如何變化,都能確保成功。
然而,在莫哈韋的一次簡報會上,他沒有提供任何新合作伙伴或合同的細節。他說,許多交易正在進行中,但還不能談論。
華盛頓大學航空航天教授亞當·布魯克納(Adam Bruckner)表示,艾倫缺乏透明度,難以評估Stratolaunch的未來。
布魯克納說,盡管從空中發射火箭是一個有趣的想法,但衛星的小型化改變了技術要求,可能會使“Roc”號擱淺。
他說:“他們開發了這個龐大的發射系統,在他們的領導下,市場正在發生變化。”。“如果我發射的是幾顆非常小的立方體衛星,我就不會使用這個發射系統。”
盡管在莫哈韋取得了進展,但很明顯,在Roc完全推出裝配大樓之前還有很長的路要走。
機身完成后,必須安裝所有電氣、氣動和液壓系統。
一旦推出,它可能需要近一年的地面測試才能飛行。
Stratolaunch官員表示,組裝工作已完成約76%。
一位記者向比姆斯建議,考慮到該項目的現狀,今年推出似乎不太可能。這將把首航推遲到明年年底。
“你會驚喜的,”比姆斯回應道,并補充道,“在正確完成之前,沒有壓力讓這件事上線。”
盡管幾乎無底洞的資金現在正在為該項目提供資金,但到飛機起飛時,Stratolaunch將需要一個可靠的商業計劃才能繼續下去。
艾倫不想效仿霍華德·休斯,他在1947年駕駛著他的八引擎、翼展320英尺的云杉鵝進行了第一次飛行,在離水面僅70英尺的地方飛行了約一英里。
它再也沒有飛過,云杉鵝成了著名的白象。
原文,1. 《Stratolaunch aircraft completes first flight》 2019.4.14
2. 《Paul Allen’s giant plane takes shape in the desert, but its market is unclear》 2016.6.20
楊超凡










































