运载火箭空中发射技术系列之六

第一期，论述了美苏争霸时期的空中发射研发历程，介绍了维珍银河公司的"发射者一号"；

第二期，介绍了CubaCab、Generation Orbit公司的相关产品，特别是后者，三段式发展，思路清晰，技术沉淀，已经取得了相当的成功。

第三期，介绍了Ventions公司的SALVO火箭，以及其特色的发动机、电动涡轮泵、电子系统。

第四期，介绍了波音和DARPA的联合开发项目，一款极具创意、但难度过大而暂时难产的ALASA火箭，此外还介绍了一款极为少见、也是极有创意的内置式重力空射技术

第五期，介绍了"民兵"空射战略导弹以及另外一种极为少见、也是极有创意的空射技术，"悬吊-系索空投"(t/LAD)技术

本期内容，首先介绍一下出师未捷身先死的平流层公司，本来保罗想创造历史，但是不幸提前过世，该公司各项任务基本停止；另外详细介绍大名鼎鼎的飞马座，这是一款经久不衰的成熟空射火箭，本文内容来自相关论文、企业官网以及NASA公开信息；

七、平流层发射公司

平流层发射公司由著名的微软公司合作创始人保罗·加德纳·艾伦（Paul Gardner Allen）将与航空航天先驱伯特·鲁坦（Burt Rutan）合作建立。该公司"超级火箭飞机"最大的特点是可利用莫哈韦航空和太空港起飞，携带火箭进入高层大气中并将其发射入轨，这样可节省所需的火箭发射台和额外的燃料费用。为了完成这项不可思议的任务，超级"火箭飞机"装备了六具用于波音747宽体客机的引擎，可提供强大的动力。

微软创始人之一保罗·艾伦与超级"飞机"，来自网络

这款超级"火箭飞机"的翼展将达到恐怖的380英尺，是全球最大的机翼，在执行发射火箭程序后，这架巨型飞机将利用波音747客机的强劲动力利用空气动力爬升至高空，然后通过火箭携带的助推器将三级固体火箭推离飞行器，发射质量为6800千克的卫星进入180至2000千米的地球轨道。

2013年，美国ATK公司宣布将为平流层发射公司及轨道科学公司在研的三级空射火箭中的第一、第二级火箭研制生产固体火箭发动机。

2018年，保罗去世后，该公司业务趋近于减少，在2019年4月份完成世界上最大的飞机的首飞，间接的完成了保罗的遗愿。

超级"飞机"起飞照片，来自NASA官网

八、 轨道科学公司空中发射相关技术信息

飞马座火箭是美国第一种完全由私营企业投资研制的小型商用运载火箭，主要用于将小型卫星送入近地轨道。飞马座火箭是一种采用惯性制导的三级固体有翼火箭，由Orbital Sciences Corp.和Hercules Aerospace Corp.合资组成的风险企业投资并负责研制。

飞马座火箭悬挂在载机机翼下，由载机携带至高空释放，火箭自由下落后发动机点火，沿爬升轨迹进入轨道。飞马座空中发射使用的载机主要是L-1011三星远程运输机和B-52战略轰炸机。

飞马座火箭由载机携带至预定发射点，达到高度约12.2km，速度约0.8 Ma的水平发射条件后释放火箭（T=0s），并按预定程序将有效载荷送入轨道。为避免飞马座与载机碰撞，火箭释放5s后，发动机才点火,表2给出了飞马座火箭的空中发射时序：

美国空军1974年首次在C-5"银河"运输机上发射了不带弹头的"民兵"导弹，第一次成功的验证了飞机采用内置式发射运载火箭、弹道导弹的可能性。这一技术为"短程/中程/远程空射弹道靶弹"和空射航天运载火箭技术奠定了基础。

飞马座火箭的空中发射时序

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。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。整个火箭由一子级、二子级、三子级和整流罩组成。火箭的质量（不包括有效载荷）为18614kg。除发动机外，主要部件都安装在一子级和三子级上。

飞马座火箭在空中发射时的运载能力为227kg(740km极地轨道)，而采用同样的三子级结构，直接从地面发射，运载能力仅为30kg (740km高极地轨道）。

飞马座火箭的有效载荷（轨道高度：741 km；倾角：90°；圆轨道）

美国"飞马座"运载火箭空射的具体操作如下，经过改装的B52轰炸机或L1011三星远程运输机将飞马座火箭运至1.3万米高空，然后将其释放，5秒钟后，火箭下降100米后开始点火。这种发射方式应该是目前为止最成熟的方式，经过几十次商业发射的事实证明这种方法对于发射小型运载火箭是非常有效的。这种发射方式优点是对飞机要求低，发射成本低，机动灵活，不受天气，环境等因素的影响；缺点是该方式对火箭的气动外形要求较高。

飞马座空载火箭发射流程示意图，来自Pegasus User's Guide

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