美国研制GO Launcher 1高超声速飞行器

廖孟豪

为响应高速飞行试验能力建设需求，美国时代轨道发射服务公司（Generation Orbit Launch Services，简称GO公司）正在美国爱德华兹空军基地紧密开展高超声速飞行试验床的热试车和系留飞行试验等准备工作。GO公司目前正在研制一型用于亚轨道研究和高超声速飞行试验的“GO Launcher 1”（GO1）飞行器，目标是弥补自从1968年美国空军X-15试验机退役以来留下的高空高速飞行试验能力缺口。

目前GO公司正在进行大量的风洞试验，并将陆续开展一系列热试车评估和系留飞行试验，计划2018年试制首个GO1飞行试验飞行器，并在2019年初开始进行有动力的飞行试验。

GO1飞行器进展和计划概览：

●定位为亚轨道和高超声速飞行试验；

●目前正在美国空军基地开展5.3%缩比的风洞试验；

●计划11月份进行GO1液体火箭热试车；

●计划10月份将机械部件海运至NASA阿姆斯特朗研究中心以准备系留飞行试验；

●计划2019年初进行全尺寸飞行器首次飞行试验。

GO1飞行器简介

GO1飞行器采用单级液体火箭发动机，重约2400磅（约1090千克），载荷能力为300～1000磅（约136～454千克），由改装过的“湾流”Ⅲ公务机从空中发射，可用于开展高空微重力飞行试验，可通过压低弹道开展高马赫数高动压高超声速飞行试验。

其中，关于高超声速飞行试验能力，GO1飞行器可用于投放类似X-51A这样带有吸气式推进系统的飞行器，也可用于投放类似HTV-2这样助推滑翔式的飞行器。GO1飞行器本身也可以作为高超声速巡航载具，可持续提供长达1分钟的85000英尺（约26千米）高度、Ma6速度、1000psf动压的试验条件。GO公司CEO安东尼·皮普利卡表示，“这很适合用来测试高速推进系统，而不必依赖受测推进系统的推力、控制或数据等条件。”尽管1分钟的时长距离达到结构热平衡还是太短了，但已经足以得到静态（热环境）条件，而这也是一个很不错的基础。“我们希望能够仅依靠常规的保障条件就可以提供经济实惠的、可高频次使用的高马赫数高动压飞行试验能力。”

关于高空微重力试验能力，GO公司主要聚焦在50000～120000英（15.4～37千米）高度、Ma4～8速度的飞行包线范围内。皮普利卡表示，“这个范围是我们真正感兴趣的。这是高速系统推进和控制涉及的主要范围，也是研究边界层的科学家们最关心的包线范围。”

GO1飞行器研制进展

地面风洞试验：按照美国空军研究实验室（AFRL）去年底授予GO公司的合同，GO公司要在2017年11月份完成热试车用全尺寸功能样机的总装工作。该样机含有推进剂储箱、发动机、增压系统、传输系统、航电以及工装等设备。配装的液氧煤油火箭发动机海平面推力为5000磅（约2270千克）。按照该合同，GO公司同时还在美国空军莱特帕特森空军基地进行GO1飞行器5.3%缩比模型的风洞试验。目前已经在该基地的跨声速气动试验设施上完成了Ma0.23～3范围内的初步试验。后续试验将从8分月开始在最近开放的AFRL马赫数6高超声速“Ludwieg管”式风洞进行，并将持续到9月份。试验模型将包含可动控制舵面和模块化载荷，以获取不同舵面偏转状态和载荷形状下的试验数据。皮普利卡还补充，“我们还制造了一个5.3%缩比的‘湾流’III公务机模型件，将在10月份在纽约卡尔斯潘跨声速风洞中进行试验。试验内容主要集中在系留状态下的气动力和外挂物分离试验。这是该项目的一个关键技术风险点，对此我们非常重视。”

系留飞行试验：与此同时，GO公司正与NASA一起开展其他的系留模型试验。全尺寸惰性试验件已经按照重量特性完成了外模线拼装，并将在10月份挂载NASA“湾流”Ⅲ飞机机腹下进行系留飞行试验。试飞地点选在NASA阿姆斯特朗飞行研究中心。“系留飞行试验将帮我们掌握该组合飞行系统的操稳特性，验证结构和载荷模型。飞机将携带外挂模型件达到高度35000英尺（约10.8千米）、速度Ma0.7以及飞行航迹角30°的分离临界条件。”系留飞行试验还将模拟发射任务临时取消的情况，并将后续将在卡尔斯潘进行的外挂物分离试验提供相关试验数据。

自由飞行试验：根据目前计划，GO1将在2019年初在佛罗里达州约200海里外的海域上空完成首次带动力的自由飞行试验。试验目标是证明飞行器基本的可操作性以及持续提供5秒钟以上速度Ma6、动压1000psf的飞行环境。

GO1-3系列飞行器总体计划

皮普利卡表示，“在X-15之后，还没有人能够做到这一点。因此我们做好了充分准备去迎接各种可能出现的问题，并且我们后续还要投资研制更大型的飞行器。”

GO公司计划研制GO3小卫星运载飞行器，该运载器采用了两级液体火箭，载机是更大的DC-10飞机的改进型，可将500千克载荷送入太阳同步轨道，计划在2020年代初期投入使用。GO公司在更早前还曾计划研制轨道载荷能力40千克的GO2运载飞行器，但后来该计划被取消了。