第四届莫斯科航展巡礼


  距莫斯科东南约40公里有一座以“俄罗斯航空之父”儒可夫斯基的名字命名的城镇——儒可夫斯基城。这里规模虽然不大,却汇集了中央航空流体动力研究院、格罗莫夫试飞研究院等俄罗斯著名航空领域研究机构。俄罗斯对试验航空十分重视,把试验机列为军用航空产品、民用航空产品之后的第三类国家产品。格罗莫夫试飞院作为国家级航空试验的科研基地,从事飞机、直升机等飞行器的设计、生产试验以及军用航空产品飞行指南文件的制定等。试飞院有一片开阔的机场,今年8月17日~22日,第四届莫斯科航展就在这里举行。
  莫斯科航展始办于90年代初,在国际上颇具知名度。本次航展吸引了美国、德国、法国等国家的一些大公司前来参展:美国的贝尔直升机公司、联合技术公司,法国的宇航公司、达索飞机公司等,包括俄罗斯和其他国家的150架飞机等飞行器参加了地面展示和飞行表演。其中俄罗斯的许多当代新式飞机纷纷亮相,如别-200、图-204(图一)、图-334、伊尔-96等民用飞机,米-26(图二)、米-28ИЗ(图三)、卡-50、卡-60直升机以及苏-27КУВ、C-37、苏-35(图四)、米格 -29УВТК等军用飞机。航展期间,“雨燕”、“俄罗斯勇士”、“试飞员”、“螺丝”等俄罗斯著名飞行表演队,驾驶米格-29、苏-27、苏-30和C-39,作了精彩的飞行表演。本届航展还有一项重要内容,就是举办“二十一世纪航空技术”学术会议。中国航空学会代表团和我国国内的部分专家学者出席了这次会议。来自世界各国的400多位专家学者就下世纪航空技术的发展作了交流。
  本届航展的俄罗斯展团规模最大。虽然俄军工设计局、企业纷纷“军转民”,研制开发民用机等民用产品,主要以市场为主,瞄准国际市场;然而他们的改进改型的新式军用飞机、新式武器仍很多,反映出俄罗斯在航空航天领域的研制步伐始终没有停顿,水平也在不断提高。
  笔者就本届航展中,展出的俄罗斯航天飞机、海上航天发射系统和防空导弹等作一介绍。
  
  一
  
  在本届航展俄罗斯众多的展品中,如室外展区的全尺寸航天飞机、室内展区的“联盟”У型运载火箭、海上航天发射系统和“和平”号空间站、各种卫星的缩比模型,无不展示了俄罗斯在航天领域取得的巨大成果。其中,航天飞机系统特别引人注目。
  这种新型航天运载器集运载火箭和飞船的作用于一身,是来往于地球与空间站之间便捷的运输工具。它的出现是航天技术的一大突破,倍受人们青睐。1988年11月15日,原苏联“暴风雪”号航天飞机在距地球250公里圆形轨道上飞行了3个多小时,绕地球2圈后返回地面,首次成功完成了无人驾驶自动飞行。
  “暴风雪”号航天飞机象一架巨大的三角翼飞机,为取得最佳气动特性和机动性能,采用了翼身融合外形,具有常规飞机的结构特点(题图)。它主要由位于机身前面的驾驶舱、机身中部的载荷舱和尾部舱段及机翼、垂直稳定尾翼和襟翼组成。驾驶舱分为3层,有指挥舱、供宇航员休息的居住舱和若干仪器舱。驾驶舱有70立方米空间,可乘坐2~4名机组人员和4~8名载荷专家。载荷舱可容纳长18.3米,直径4.7米的货物。舱内的机械臂可释放卫星。“暴风雪”号在机身尾部配置2台轨道机动发动机,为入轨、轨道转移、交会、出轨提供速度增量。反作用控制系统推力器有8个,全部装在鼻锥处,3个向上,3个向下,提供俯仰推力;另外2个为侧向偏航推力器。“暴风雪”号全身覆盖有38000块主要由硅纤维或碳纤维制成的防热瓦。碳-碳结构防热瓦主要用于机翼前缘和鼻锥等高温区,可承受2000℃高温。机身大部分高温和中温部分使用的防热瓦为15厘米见方,尾部侧面等低温部分粘贴的是比其他部位大4倍的防热毡或防热瓦。
  “暴风雪”号航天飞机技术性能数据如下:全长36.4米,机身高16.45米,机身直径5.6米,翼展23.9米,起飞重量105吨,倾角56.6度、高度250公里轨道的运送能力为30吨,在轨时间7~30天。
  由于“暴风雪”号航天飞机自身没配置主发动机,它需要“能源”号运载火箭携带升空到110公里,再由航天飞机的轨道机动发动机提供速度增量,以达到入轨速度。由此可见,“能源”号运载火箭在“暴风雪”号航天飞机系统中起着举足轻重的作用。
  “能源”号是一种重型通用运载火箭,由能源科研生产联合体于70年代中期开始研制。它是目前世界上起飞质量与推力最大的火箭,主要是为了满足90年代,特别是21世纪载人与不载人,军用与民用航天的需要,推进近地空间工业化和战略防御研究而研制的。其主要任务是发射航天飞机,向近地空间、地球静止轨道和行星际轨道发射大型航天器,已投入使用的是其基本型。
  “能源”号在总体布局上继续采用苏联大型运载火箭传统的横向捆绑助推器的结构形式,即在芯级周围捆绑不同数量的助推器,用以构成助推级。它是二级火箭,但由于助推级与芯级同时点火,所以也有人把助推级称为半级,那它就成了一级半火箭。二级火箭安全系数相对高,也比较稳定,适用于发射载人航天器。“能源”号基本型由芯级、绑在芯级两侧的4枚液体火箭助推器和有效载荷组成。火箭芯级是苏联第一个采用氢氧火箭发动机的火箭级,长60米,直径8米,内装4台推力1480吨的氢氧火箭发动机,其特点是长寿命,可重复使用。助推器使用的是技术成熟的“天顶”号运载火箭的第一级。
  “能源”号的有效载荷分为航天飞机和其他载荷两大类,有效载荷均配置在火箭一侧。“能源”号火箭只把载荷加速到亚轨道,航天飞机由轨道机动系统加速入轨,而其他载荷需要安放在具有推进系统的大型、通用货舱内,由货舱把载荷推入更高的轨道。这种货舱实际上起到了上面级的作用。货舱有3种形式,它们的外形尺寸相同,通过配置不同的推进系统,可以满足低轨道、高轨道、月球轨道和行星际轨道的运送需要。“能源”号这种能适应较宽应用范围的特点,也体现在火箭总体设计上。除火箭基本型在芯级两侧捆绑4枚助推器外,还可以在芯级捆绑2枚、6枚或8枚标准液体火箭助推器,或者以一组助推器为基础,增加不同的上面级,形成运载火箭系列,可以满足小到10吨,大到200吨的低地球轨道运载需要。“能源”号运载火箭的基本型还不具备回收能力,如果继续与航天飞机配合使用,就需要解决回收问题,以便能够重复使用,否则很难把成本降下来。迄今,“能源”号火箭只有基本型为发射“暴风雪”号航天飞机及其模拟航天器进行过2次发射。
  “能源”号基本型技术性能数据如下:全长60米,最大宽度20米,子级质量2400吨,起飞推力3550吨,推重比148∶1,运载能力(200公里轨道)为105吨。

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