四十年前的航天奇觀：“雙機”展翅飛藍天

□ 黃昏晨鐘

四十年前的航天奇觀：“雙機”展翅飛藍天

□ 黃昏晨鐘

“母機”帶“小機”

40年前的1977年，世界上第一種航天飛機在美國進入了研制的沖刺階段。

早在前一年的3月12日，羅克韋爾國際公司就按照和美國宇航局簽訂的合同，在加利福尼亞州莫哈韋沙漠的棕櫚谷裝配廠總裝完成了一架原型機，即全尺寸軌道器，編號OV-101，美國宇航局取名為企業(yè)號（Enterprise）。同年9月17日，也就是航天飛機計劃被批準的四年零九個月后，“企業(yè)號”在樂隊吹奏的電視片《星際航行》的主題樂曲聲中緩緩駛出總裝車間，展現(xiàn)在人們面前。

1977年1月31日，“企業(yè)號”從棕櫚谷裝配廠運往德賴登飛行研究中心。裝配廠距離德賴登飛行研究中心不到60千米，可是要從陸路運輸這個重達68噸、翼展24米、高17.4米的龐然大物真是費了一番功夫。啟運前，有關人員對沿途道路進行了全面細致的勘查、修整，加強了薄弱路面，清理、轉移了電線桿、廣告牌等所有可能造成影響的障礙物。運輸當天，“企業(yè)號”由一輛履帶式運輸車牽引，以每小時4.8千米的速度緩緩而行。在它前面，州警察駕駛巡邏車和摩托車為其開道，后面是防爆警備隊和羅克韋爾公司技術人員乘坐的大客車壓陣。道路兩側也布置了嚴加防范的警察，空中甚至還有警察和空軍的直升機擔任警戒。這種聲勢浩大的場面吸引了道路兩旁的行人爭相圍觀。

▲ 參加第一次載人飛行試驗的海斯（左）和富勒頓

這次罕見的運輸，順利把“企業(yè)號”送到了德賴登飛行研究中心，目的是接受進場和著陸等一系列試驗，驗證它在沒有動力的情況下重返大氣層以后的滑翔性能?？墒恰捌髽I(yè)號”本身不帶噴氣式發(fā)動機，怎么升到空中參加試驗呢？這個問題不用擔心，美國宇航局的專家們早就想好了一個絕妙的辦法——用噴氣式飛機把“企業(yè)號”運到天上去。

▲ “企業(yè)號”飛越曼哈頓上空

這種“母機”帶“小機”的技術可不是專家們的異想天開，它早在第一次世界大戰(zhàn)中期就出現(xiàn)了，具有一定理論基礎，技術也比較成熟。美國后來的兩種火箭飛機都是靠這種技術帶到空中的，一種是1946年實現(xiàn)首次超音速飛行的X-1，由B-29帶到空中；另一種是多次創(chuàng)造世界飛行速度和高度的X-15，攜帶它的是B-52。

▲ 運輸途中的“企業(yè)號”

妙在一舉兩得

決定用大飛機運載航天飛機后，選型標準也隨之確定了，一是具備與航天飛機質量相當?shù)倪\載能力，二是要有一定的巡航速度和較大航程，三是具備較高的安全性和可靠性。經過反復比較，美國宇航局購買了一架美國波音公司的B-747客機作運載機。

B-747采用懸臂式下單翼、低置平尾、單垂尾和翼吊式發(fā)動機的總體布局。翼展59.64米，機長72.66米，機高19.33米，最大起飛質量37950千克，最大商載63730千克，最大平飛速度每小時969千米，航程10560千米?？团摲稚舷聝蓪?，容積789立方米，可載555名乘客。

飛機有了，采用什么樣的攜帶方式又成了問題。以前的試驗都是“小機”懸掛在“母機”機翼下，可是航天飛機軌道器的尺寸大，如果也懸掛在機翼下的話必須要配平，將增加“母機”的載荷質量。另外，采取機腹掛裝的辦法也很困難，而且起降過程中難以保證飛行安全。經過反復論證，最后確定了馱運方式，就是用“母機”把“企業(yè)號”“背”到天上去。它的優(yōu)點是進場和著陸試驗時飛機的中心容易得到控制，容易確保穩(wěn)定性；飛行中軌道器容易與“母機”分離；改裝時不用作太多改動，不會影響飛機的主要性能；在后來的改裝時只為薄弱的地方增設了加強筋，在水平尾翼外端加裝了垂直安定面，在機身背部安裝了用于固定航天飛機的支架。改裝后，第一架航天飛機馱運機命名為NASA905。

后來多年使用的結果證明，對現(xiàn)成的大型客機進行改裝不僅費用低、周期短、成功率高，而且能立即投入使用。1988年美國宇航局又訂購了一架飛行了32000多小時的B-747飛機，花費5500萬美元改裝成了第二架航天飛機馱運飛機，命名為NASA911。

用飛機馱運航天飛機的辦法妙就妙在它能一舉兩得：不僅解決了軌道器空中飛行試驗的難題，而且從根本上解決了它從發(fā)射場到裝配廠之間的往來運輸問題。因為航天飛機投入使用后，軌道器要經常往來于工廠和發(fā)射場之間，如果飛行中出現(xiàn)意外，緊急降落在世界各地的備用機場也需要一種簡便的辦法把它運回美國。因此最初有人設想在軌道器上安裝一臺噴氣式發(fā)動機，讓軌道器像普通飛機一樣來回飛行，可是后來發(fā)現(xiàn)這個想法不可取。要安裝噴氣發(fā)動機就必須對軌道器作大“手術”，拆掉很多東西，包括三臺主發(fā)動機、機翼和反作用控制系統(tǒng)發(fā)動機的推進劑貯箱等。也有人提出用氣墊船從海上運輸?shù)霓k法，卻需要很大投資和較長時間。專家們經過比較，最后一致認為飛機馱運是最佳選擇。

▲ 在B-747機身背部安裝了用于固定“企業(yè)號”的支架

▲ 在B-747水平尾翼外端加裝了垂直穩(wěn)定面

▲ X-1由B-29帶到空中

▲ “企業(yè)號”以機頭抬高六度的姿態(tài)牢固地“趴”在B-747的背上

緊張忙碌了一年

“企業(yè)號”運到德賴登飛行研究中心后，先用升降設備把它提升起來，再把B-747拖到它下面，然后固定在一前兩后的三個支架上，這樣“企業(yè)號”就以機頭抬高六度的姿態(tài)牢固地“趴”在B-747的背上。為了安全起見，兩機“聯(lián)姻”后先進行了三次滑行，確認沒問題后才開展飛行試驗。

1977年2月18日上午8時30分，世界上最大的雙機系統(tǒng)——182噸的B-747客機和68噸的“企業(yè)號”軌道器，在四臺噴氣發(fā)動機的推動下呼嘯著沖向愛德華茲空軍基地上空，開始第一次無人機載飛行試驗。它在4900米高空以460千米的時速環(huán)繞基地飛行了約兩個小時后安全降落。

這次絕妙的飛行試驗相當成功。機上各種儀表對數(shù)據(jù)的分析表明，“企業(yè)號”的氣動特性與設計數(shù)據(jù)完全一致。飛行員報告說，雙機的總質量比B-747從洛杉磯到倫敦航行時滿載貨物還輕，甚至感覺不到它上面背著一架大型航天器。

1977年6月18日，在五次無人機載飛行試驗都取得令人滿意的結果，以及后續(xù)進行的一系列地面試驗的基礎上，B-747馱運“企業(yè)號”進行了第一次載人飛行試驗。飛行指令長是參加過“阿波羅16號”登月飛行的弗雷德·華萊士·海斯，駕駛員是查爾斯·戈登·富勒頓。為了能在意外情況下確保飛行員的生命安全，“企業(yè)號”專門安置了彈射座椅和逃離出口。萬一飛行中遇到危險，指令長和駕駛員頭頂艙壁上的兩塊彈射板將被彈掉，露出兩個逃逸出口，眨眼間兩具彈射座椅就能將他們彈射出去，然后安全著陸。

▲ 在T-38護航飛機的陪伴下“企業(yè)號”成功著陸

▲ 準備安裝在“企業(yè)號”尾部的整流罩

▲ “企業(yè)號”與B-747成功分離

第一次載人飛行試驗持續(xù)了56分鐘，完成了顫振試驗、陀螺儀試驗等項目。此后，“企業(yè)號”又進行了兩次同類型試驗，試驗了分離操縱、自動著陸、放下起落架等操作，為后面的首次自由飛行試驗作好了技術準備。

1977年8月12日，“企業(yè)號”進行了首次自由飛行試驗。為了確保這次關鍵試驗飛行成功，“企業(yè)號”采取了一些技術保障措施，包括尾部加裝了整流罩，以便形成平滑氣流，減少兩機組合后產生的氣動阻力；專門設置了一套自動飛行控制與導航系統(tǒng)，能從地面發(fā)射電子波束始終瞄準軌道器，以便萬一手動控制失靈時，地面人員可以依靠波束制導，幫助飛機自動著陸。

當天上午8點，在五架T-38護航飛機的陪伴下，B-747飛機馱著“企業(yè)號”沿著跑道平穩(wěn)起飛，47分鐘后爬升到6949米高空。當“企業(yè)號”上的電源和所有飛行控制系統(tǒng)都正常運行后，B-747開始俯沖，分離倒計時為0時，海斯按下了“企業(yè)號”控制面板上的發(fā)射按鈕。剎那間，七支分別安裝在三個支座上的爆炸螺栓起爆，干凈利索地完成了分離動作，雙機上的飛行員卻只感到了適度的撞擊力。海斯和富勒頓稱贊說：“妙極了，‘企業(yè)號’是一架很穩(wěn)定的飛機?！?/p>

脫離B-747后，“企業(yè)號”徑自向前飛去，機頭向下接連完成了兩個90度右拐彎，兩分鐘后進入著陸階段。等到看見跑道時，海斯趕緊減速降低高度，而“企業(yè)號”仍以極高的速度向跑道沖去，結果沒在預定時間著陸在預定地點，而是以每小時338千米的速度在跑道上滑行了2743米，眼看就要沖出跑道時才停下。整個飛行過程歷時5分28秒。

首次自由飛行之后，“企業(yè)號”又放了四次“單飛”。最后兩次自由飛行和前三次相比有些不同，一是“企業(yè)號”尾部沒有再加裝整流罩；二是第五次不像以往那樣降落在寬闊的湖床上，而是降落在長度有限的水泥跑道上。

五次自由飛行試驗完全成功，證明軌道器具有良好的亞音速適航性，以及機上儀器設備的可靠性。因此，美國宇航局取消了后續(xù)的三次飛行，并宣布從1977年2月18日開始的著陸進場試驗圓滿結束。

接著，“企業(yè)號”又在1977年11月15日至18日，連續(xù)四天進行了遠距離運輸試驗，最長時間為4小時13分，最大時速667千米，最大高度8000多米。 緊張忙碌了一年，“企業(yè)號”圓滿完成了進場著陸和運輸飛行試驗，被運到德賴登飛行研究中心檢修。第二年3月，它搭乘B-747前往阿拉巴馬州的馬歇爾航天中心，與外掛推進劑燃料貯箱和固體助推器總裝在一起，進行了9個月的地面試驗，之后它完成了使命被送進機庫保存。

后面“真刀真槍”的軌道飛行試驗在1981年由“哥倫比亞號”完成?！?/p>

責任編輯：薛滔