最大的复合材料飞机完成首飞
4月13日,世界上最大的复合材料飞机在首次飞行测试中飞行了149分钟。
由Scaled Composites LLC(美国加利福尼亚州莫哈韦)和Stratolaunch(美国华盛顿州西雅图)合作建造的世界上翼展最大的飞机于2019年4月13日完成了首次飞行。在飞行过程中,该团队测试了具体的操纵品质,以验证设计。
这架飞机于太平洋夏令时6:58在加利福尼亚州莫哈韦的跑道上起飞。这架飞机由埃文·托马斯和克里斯·瓜伦特驾驶,飞行了149分钟,最高时速达到165 KIAS,然后于太平洋夏令时9:27安全着陆。
Scaled Composites自2011年以来一直与Stratolaunch合作,设计、建造和测试世界上最大的复合材料飞机。Scaled说,保罗·艾伦(Paul Allen)的Stratolaunch(平流层发射)飞机任务是开发一个空中发射平台,使进入太空更加方便、可靠和常规,这架飞机继续执行这一任务。
Stratolaunch飞机,缩尺型号351,是一种双机身发射平台,用于在一次任务中以多个轨道和倾角将有效载荷送入太空。据Scaled称,大型飞机项目是伯特·鲁坦(Burt Rutan) 20多年来一直在探索的一个想法,目前正在探索各种设计。在最终合同之前,Scaled通过构建演示件来验证制造成本,以将材料劳动力的成本降低到工时。这一因素推动了飞机的总体设计:扁平机身,机翼大多笔直。
Scaled Composites总裁科里·伯德(Cory Bird)表示:“Scaled团队擅长解决航空领域最棘手的问题。在我们37年的历史中,我们平均每年试飞一种新型飞机。”。“我们与Stratolaunch一起,通过驾驶世界上最大的全复合材料飞机,实现了又一次航空业的突破,并进一步提高了太空发射的可及性。”
诺斯罗普·格鲁曼公司航空航天系统部门副总裁斯科特·温希普(Scott Winship)表示:“诺斯罗普·格鲁曼公司的Scaled Composites团队在Stratolaunch飞机的首次飞行中再次树立了航空业的新标准。Scaled的设计、建造和测试能力是首屈一指的。”。
Stratolaunch飞机:
- 2011年12月宣布
- 有效载荷能力:550000磅
- 最大起飞重量:1300000磅
- 工作范围:2000NM;任务半径:1000海里
- 任务时间:2-8小时
- 尾顶高度:50英尺
- 机翼高度:离地23英尺
- 翼展:385英尺
- 机身长度:238英尺
- 机身间距:95英尺
- 推进系统:6台PW4056涡扇发动机
- 机组人员:两名飞行员,一名飞行工程师
Stratolaunch飞机记录:
- 有史以来建造和飞行的最大的全复合材料飞机
- 世界上翼展最大的飞机
- 飞机上最大的总推力
- 最大的单块碳纤维复合材料结构
补充说明:Stratolaunch仅是世界上最大的复合材料飞机,但有两款铝合金飞机从机头到机尾的长度都超过了它。1. 六发动机安东诺夫AN 225货机长275.5英尺(84米)2. 波音747-8长250英尺(76.3米)。
西雅图时报航空航天记者,多米尼克·盖茨(Dominic Gates)
Vulcan Aerospace近距离观察了它在莫哈韦沙漠建造的用于将火箭送入太空的巨型飞机,这个项目非常大,但看起来也非常奇怪。Vulcan没有提供有关该飞机商业计划的详细信息。
加利福尼亚州莫哈韦——在莫哈韦沙漠的高处,保罗·艾伦(Paul Allen)用于将火箭送入太空的巨型神秘飞机的机身即将完工。
它有两个机身,相距95英尺,顶部由一个巨大的机翼连接,从尖端到尖端385英尺,比包括端部区域在内的足球场还长。
这架六引擎飞机的翼展比有史以来建造的任何飞机都要大,官方称为Stratolaunch(平流层发射飞机),它被昵称为Roc(神鹰),这是一种神话般的中东鸟,它大到可以用爪子叼大象。
在周二于西雅图开始的一场大型航天工业会议之前,艾伦的Vulcan Aerospace上周向一小群记者开放了这座秘密的装配厂,其中包括让他们穿过那座巨大的机翼。
这次访问表明,艾伦雄心勃勃的项目面临的挑战不是他的飞机是否会飞,而是他的商业计划是否会飞。
艾伦的概念是,这架飞机将携带一枚重达275吨的火箭,悬挂在机翼的中心部分—在两个机身之间—并在35000英尺的高度释放。然后,火箭将发射到太空,并将卫星送入轨道。
与今天从地球垂直发射的大型阿特拉斯和德尔塔火箭不同,Roc将能够着陆、装载和再次起飞,使太空探索更容易、更便宜。这应该更像是一次例行的机场运营,而不是卡纳维拉尔角式的大型交易。
艾伦在一份电子邮件声明中表示:“当这种太空探索成为常态时,创新将以超出我们目前想象的方式加速。”。
然而,第一次近距离观察这头巨兽并没有引起太多的惊叹,更多的是“搞什么鬼?”这架飞机太大了,但看起来也非常奇怪。
神话中的混合野兽
奇怪的是,基本的双机身、单翼概念,使其整体看起来像是一对昆虫在机翼上结合,并扩大到恐龙的大小。
Stratolaunch左翼的视图。总翼展385英尺
更奇怪的是机身的形状,每一架看起来都像是一种神话中的混合生物,一端是方方正正的,另一端则非常流线型。
这是Scaled Composites的奇幻作品,这是一家由Burt Rutan创立的创新实验飞机公司,该公司设计并建造了这架飞机,并将为艾伦的Vulcan Aerospace飞行。
你乘坐过的任何喷气式客机都有一个圆形机身,避开可能成为过压点的角落。但由于Roc的后机身大部分是空的,没有加压,Scaled Composites的工程师在后部采用了一种更简单的方形机身,横截面为矩形。
在飞机的中间,它的机身在机翼顶部明显变厚,为悬挂在机翼中心跨度下的火箭留出空隙。
每个机身的前端都是圆形的,因为它是加压的,一个长长的下垂的颈部逐渐变细,形成一个波音747的驾驶舱,所以它就像一只恐龙在觅食。
三名机组人员—飞行员、副驾驶和飞行工程师—将坐在机身右侧的驾驶舱内,从中心线右侧操纵飞机。
左侧机身从外面看起来像一个带窗户的驾驶舱,但它是空的,没有加压。
机组人员将通过一个不到5英尺高的椭圆形门进入驾驶舱,就像霍比特人一样。很明显,这架飞机的设计是为了搭载试飞员,而不是乘客。
拆解747飞机
机组人员的驾驶舱简直就是747的驾驶舱。
艾伦购买了两架以前由美国联合航空公司运营的二手大型喷气式飞机,并将其拆解为约占Roc空重一半的零件。
Stratolaunch使用经过验证的747起落架。
因此,尽管驾驶舱的外壳和飞机机身的其他部分都是新的—由Scaled Composites用碳纤维复合材料手工制造—但各种关键部件和系统,包括航空电子设备、液压系统和燃料子系统,都是回收的747零件。BAE系统公司被分包拆卸747并将其系统安装在Roc上。
驾驶舱座椅看起来很旧,因为它们是拆卸下来的。座椅以及机组人员将操纵的控制装置和他们将看到的窗户都来自747。
这架飞机的六台普惠发动机也是如此,它们已经经过翻新、清洁、包裹并放在角落里,准备在完工后挂在机身上。
那些发动机周围的风扇罩-747机身吊舱,以及它们将悬挂的吊挂也已经准备就绪。
上周,工人们正忙于完成将发动机悬挑到机翼前方的吊挂,并安装将发动机连接到飞机控制系统的连接件。
这架飞机将有六套747主起落架,每套有四个轮子,还有两套747前起落架,每套有两个轮子。
然而,整体外观与747完全不同。
在巨大机翼的两端,有着非常不像波音风格的翼尖,这就像是1960年凯迪拉克城市轿跑车上的那种鳍状物。
毫无疑问,它们被放置在那里肯定不只是为了看上去与众不同和酷炫,但它们的确起到了这样的效果。
由复合材料手工制作
机组人员的驾驶舱简直就是747的驾驶舱。
毫无疑问,大鹏会飞。
Scaled Composites有300人参与该项目,有着足够成功的业绩记录。例如,它建造了更小但也是双壳的“白骑士二号”,这是一艘用于发射小型亚轨道飞行器的母机。
维珍银河计划使用白骑士二号将游客短暂带到太空边缘。
Scaled Composites显然在建造Roc方面付出了艰辛的努力。
安装火箭后,这架飞机将重达130万磅,相当于世界上最大的可搭载约550名乘客的民用客机,A380双层喷气式飞机的满载重量。
Sedro Woolley的Janicki Industries是一家领先的复合材料模具和零件制造商,生产了Roc约40%的复合材料结构,并将这些部件用卡车运往莫哈韦。
Janicki还提供了莫哈韦工厂使用的巨大玻璃纤维模具,用于成型和制造垂直尾翼等大型结构件。
与波音787的高度自动化制造不同,艾伦的一次性飞机的复合材料部件是手工制造的,而制造波音787,是用机器人铺放碳纤维预浸带,然后在一个巨大的热压罐中,高温、高压固化。
在10万平方英尺的T形装配大楼旁边,是一个单独的、大小相似的制造设施,Scaled Composites在这里制造了具有挑战性的碳纤维零件,如喷气式飞机250英尺长的单件机翼翼梁。
上周,两名年轻女员工在一个寒冷的房间里切割了复合材料织物,并用手将其应用于模具上,以制造一些仍有待制造的零件。
附近,两个年轻人安装了致动器,可以移动右尾翼上的方向舵,这是机身的最后一部分。
在装配大楼内,即将完工的机身被竖立在厚重的金属架上,只缺少机尾、发动机和起落架。
在结构顶部,工人们使用真空袋并加热,将复合材料的加强条粘合在Roc的各种蒙皮上。
市场太大?
目前尚不清楚的是,Stratolaunch是否会成为一家成功的企业,这样Roc就可以多次飞行。
自2011年艾伦首次在西雅图宣布他的项目以来,商业计划已经改变了几次,在此过程中失去了关键的合作伙伴。
保罗·艾伦与伯特·鲁坦合作,领导团队完成了太空船一号上的首次载人私人航天飞行,并于2004年获得了安萨里XPRIZE奖。从左至右,太空船一号的试飞员布莱恩·宾尼、艾伦和鲁坦。
最初,埃隆·马斯克的SpaceX将提供安装在Roc下方的发射火箭。SpaceX退出,由Orbital ATK取代,后者也退出了。
Stratolaunch的首要目标是将卫星送入轨道。
但有一次,内华达州斯帕克斯的内华达山脉,一家名为“追梦者”的航天器制造商,应邀建造了该飞行器的较小版本,以适应可能的载人航天飞行。该计划也被无限期搁置。
与此同时,马斯克的太空探索技术公司和杰夫·贝佐斯的蓝色起源公司成功地开创了新的可重复使用的地面发射火箭,这些火箭已经大大降低了进入太空的成本。
自Stratolaunch开始以来的五年里,甚至卫星发射业务也发生了根本性的变化。
现在有多家初创公司对寻找卫星的新应用感兴趣,从而提振了对运载火箭的需求。
但需求主要转向了前往低地球轨道的小型甚至微型卫星,而不是过去标准的大型面包车大小的卫星。
因此,也有新的初创公司在寻找新的、更便宜的方式来发射这些小型卫星。其中包括位于德克萨斯州雪松公园的萤火虫和由新西兰人彼得·贝克创立的洛杉矶火箭实验室。
保罗·艾伦在他的电子邮件声明中将这股对太空的新兴趣与个人电脑的引入、网络的出现和智能手机的激增进行了比较。
艾伦写道,大幅扩大进入近地轨道“具有类似的革命性潜力”。
然而,一些人认为,Stratolaunch可能是为这个小规模卫星的新世界而过度建造的。
Vulcan Aerospace总裁查克·比姆斯(Chuck Beames)表示,Roc的大尺寸为Stratolauch提供了携带所有大小负载的灵活性,无论市场如何变化,都能确保成功。
然而,在莫哈韦的一次简报会上,他没有提供任何新合作伙伴或合同的细节。他说,许多交易正在进行中,但还不能谈论。
华盛顿大学航空航天教授亚当·布鲁克纳(Adam Bruckner)表示,艾伦缺乏透明度,难以评估Stratolaunch的未来。
布鲁克纳说,尽管从空中发射火箭是一个有趣的想法,但卫星的小型化改变了技术要求,可能会使“Roc”号搁浅。
他说:“他们开发了这个庞大的发射系统,在他们的领导下,市场正在发生变化。”。“如果我发射的是几颗非常小的立方体卫星,我就不会使用这个发射系统。”
尽管在莫哈韦取得了进展,但很明显,在Roc完全推出装配大楼之前还有很长的路要走。
机身完成后,必须安装所有电气、气动和液压系统。
一旦推出,它可能需要近一年的地面测试才能飞行。
Stratolaunch官员表示,组装工作已完成约76%。
一位记者向比姆斯建议,考虑到该项目的现状,今年推出似乎不太可能。这将把首航推迟到明年年底。
“你会惊喜的,”比姆斯回应道,并补充道,“在正确完成之前,没有压力让这件事上线。”
尽管几乎无底洞的资金现在正在为该项目提供资金,但到飞机起飞时,Stratolaunch将需要一个可靠的商业计划才能继续下去。
艾伦不想效仿霍华德·休斯,他在1947年驾驶着他的八引擎、翼展320英尺的云杉鹅进行了第一次飞行,在离水面仅70英尺的地方飞行了约一英里。
它再也没有飞过,云杉鹅成了著名的白象。
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
杨超凡






































