德國MIRA I太空飛機在具有里程碑意義的”Aerospike”氣動火箭試驗前墜毀
這原本是世界上首次對「Aerospike」氣動火箭發動機進行飛行試驗,但MIRA I 原型機在起飛時,其推進系統中最具創新性的部分還未來得及點火就墜毀了。北極星公司沒有氣餒,正在製造兩台更大的原型機。
MIRA I 是德國航空航天新創公司北極星Polaris Raumflugzeuge 的產品,起飛時速度約為105 英里/小時(169 公里/小時),”起落架轉向反應”加上側風造成了”硬著陸事件”,導致這架太空飛機已經無法運行,玻璃纖維機身損壞嚴重,無法修復。
然而,北極星公司並沒有試圖修復這架原型機,而是選擇讓4.25 公尺(13.9 英尺)長的MIRA I 退役,繼續設計相同形狀的5 公尺(16 英尺)長的MIRA II 和III。它們基本上是MIRA I 的較大複製品。
MIRA I 型在墜毀時受損嚴重,不值得進行搶救,公司轉而開發MIRA II 和III 型太空飛機。
這次命運多舛的試驗是MIRA I 首次在實際飛行中點燃AS-1 LOX(液態氧)/煤油線性Aerospike火箭發動機的機會,實際上也是首次在實際飛機上對Aerospike發動機進行適當的飛行試驗。
是的,北極星公司自主研發的Aerospike火箭引擎。如果這聽起來像是科幻小說裡的情節,那麼它幾乎就是科幻小說裡的情節。這種火箭發動機由Rocketdyne 公司於20 世紀50 年代首次發明,但從未在實驗室外使用過。
MIRA I 原型機,圖中顯示的應該是在計劃外拆卸前的視訊截圖
想像Aerospike引擎最簡單的方法是將一個傳統的鐘形火箭引擎噴嘴,或多或少地從內向外翻轉,使其內部橫截面成為鐘形的一半,外面則向大氣層開放。
傳統火箭發動機與Aerospike的比較
傳統的鐘形火箭只能在鐘形形狀和大小決定的特定高度以最高效率運作。隨著火箭飛行高度的升高,大氣壓力減小,效率也隨之降低,因此需要不同的火箭級,在發射的不同階段使用不同形狀和尺寸的喇叭口。
在實驗室測試中,Aerospike引擎的設計可以解決這個問題。實際上,”Aerospike”設計是利用火箭周圍的大氣壓力作為噴嘴的外壁。不同高度的氣壓變化與空氣動力效應相結合,改變了引擎周圍氣壓包絡的大小和形狀,將膨脹氣體的熾熱善後推回到半球形的橫截面上,從而產生更大的壓力,加快排氣和集中推力。
因此,傳統火箭在其運行極限內效率較高,而Aerospike設計從海平面一直到太空真空都能保持較高的平均效率,隨著壓力水平的變化而自我補償,無需額外的活動部件。
正在進行地面測試的航空發動機
雖然MIRA I 沒有機會在飛行中證明這項技術,但新的MIRA II 和III 將採用相同的推進器佈局:四個煤油噴氣渦輪機和單個AS-1 火箭發動機,這些都配備在MIRA I 上。主要差別在於機身尺寸;要嘛大要嘛小。
在封閉環境中試射AS-1 型低氧/煤油線性氣箭火箭發動機
使MIRA 專案與眾不同的另一個因素是它的三角翼機身,其設計完全可以重複使用,用於往返軌道的運輸。如果一切按計劃進行,它將能夠作為功能齊全、可重複使用的單級入軌(SSTO)太空梭運載有效載荷或乘客。
北極星公司最終希望建造可重複使用的太空飛機,用於貨運和客運
在Polaris Spaceplanes 發佈在LinkedIn 上的新聞稿中,該公司保持了積極的態度:”在Polaris,我們正以極快的速度推進我們的專案。為了加快進度,我們完全接受有時會出現故障的情況. …..沒有失敗就代表沒有足夠的野心”。