世界首次氣動火箭MIRA II飛行試驗成功完成
北極星太空梭公司(Polaris Spaceplanes)在經過數月和一次災難性挫折後,終於完成了一項堪稱傳奇的壯舉:點燃了飛行中的航空火箭引信。 2024 年10 月29 日,北極星太空梭公司在波羅的海上空進行了MIRA II 航空器的試飛。
這架裝有火箭的飛機在四個煤油噴射渦輪機的驅動下,按照預定的飛行路線自動飛行,然後成功點燃了AS-1 LOX(液態氧)/煤油線性氣刺火箭發動機,飛行時間三秒鐘,這標誌著有史以來首次氣動火箭飛行試驗成功完成。
這是未來更多試飛中的第一次。 據報告,北極星號的加速度為4 公尺/秒,推力為900 牛頓,機身高16.4 英尺(5 公尺),重505 磅(229 公斤)。
這意味著MIRA II 每秒的加速度約為9 英里/小時(14.4 公里/小時),其推力足以戰勝重力,將一個200 磅(90 公斤)的人直接提升到空中。
當天中午12 點左右,北極星公司在停機坪上成功地進行了”氣錘”火箭發動機的滾動測試,幾小時後便成功起飛。
這次飛行是在輕載燃料的情況下進行的,用時三分半鐘,飛行距離超過6 英里(10 公里),然後返航。 在氣釘點火後,LOX 油箱出現小量洩漏,導致一個檢修艙門在大火中消失,但除此之外,MIRA II 的機身毫髮無損。
今年5 月,MIRA I 本應進行首次飛行測試,但在起飛過程中墜毀。 北極星公司正在繼續建造更大的MIRA II 和III。
MIRA I 號火箭在起飛時墜毀,導致2024 年5 月本應進行的首次太空梭火箭試驗泡湯。
MIRA II 和它的同卵孿生兄弟MIRA III 裝有由北極星公司自行研製的AS-1 LOX 煤油線性氣刺火箭。 雖然氣刺火箭引擎的概念已經存在了70 年,但從未在實驗室之外使用過,也從未在飛行中使用過。
氣釘火箭的獨特之處在於,它基本上是將傳統的鐘形火箭噴嘴倒置。 它不是將排氣管封閉起來,而是形成一個向內的曲線,外側向周圍大氣開放。 選擇這種設計的原因是為了解決傳統鐘形火箭的局限性,這種火箭經過最佳化,可以在單一高度達到最高效率。 隨著火箭的爬升和大氣壓力的減小,這些噴嘴的效率就會降低,這就需要在不同的火箭級上安裝不同形狀和尺寸的噴嘴,才能在火箭升空時有效地發揮作用。 採用氣刺設計,大氣壓力作為外部噴嘴的形狀,在所有高度上都能提供更好的平均效率。
傳統鐘形火箭與氣動火箭的對比
既然氣動火箭引擎已經存在了70 年,為什麼我們還沒有使用過?
Rocketdyne 公司在1950 年代發明了這種設計。 這種設計比傳統的鐘形火箭更複雜,也更重。 它們需要更多的冷卻,因為整個引擎長度都要承受高熱。 解決這些冷卻問題的先進材料既不便宜,也不普及,而且傳統火箭已被證明是可靠的,因此空天箭的設計從未完全普及,一直停留在實驗室。
1990 年代,美國國家航空暨太空總署和洛克希德-馬丁公司開始實施X-33/VentureStar 計劃,目的是製造一種單級入軌(SSTO)飛行器,該飛行器將採用線性氣釘火箭。 該計劃的目的是製造單級入軌(SSTO)飛行器,該飛行器將採用線性螺旋槳火箭,原型已部分製造完成,但由於複雜性和成本問題,該計劃於2001 年再次終止。
美國國家航空暨太空總署的概念X-33
北極星基本上是美國國家航空暨太空總署(NASA)的後繼者。 MIRA II 和III 是按比例縮小的演示器,最終將用於北極星公司的可重複使用太空發射和像飛機一樣運行的人機運輸系統Aurora。 下一個要製造的是新星號,它的機身高23-26 英尺(7-8 公尺),將是北極星公司瞄準極光號之前的最後一架試驗飛機。