四十年前的航天奇观：“双机”展翅飞蓝天

□ 黄昏晨钟

四十年前的航天奇观：“双机”展翅飞蓝天

□ 黄昏晨钟

“母机”带“小机”

40年前的1977年，世界上第一种航天飞机在美国进入了研制的冲刺阶段。

早在前一年的3月12日，罗克韦尔国际公司就按照和美国宇航局签订的合同，在加利福尼亚州莫哈韦沙漠的棕榈谷装配厂总装完成了一架原型机，即全尺寸轨道器，编号OV-101，美国宇航局取名为企业号（Enterprise）。同年9月17日，也就是航天飞机计划被批准的四年零九个月后，“企业号”在乐队吹奏的电视片《星际航行》的主题乐曲声中缓缓驶出总装车间，展现在人们面前。

1977年1月31日，“企业号”从棕榈谷装配厂运往德赖登飞行研究中心。装配厂距离德赖登飞行研究中心不到60千米，可是要从陆路运输这个重达68吨、翼展24米、高17.4米的庞然大物真是费了一番功夫。启运前，有关人员对沿途道路进行了全面细致的勘查、修整，加强了薄弱路面，清理、转移了电线杆、广告牌等所有可能造成影响的障碍物。运输当天，“企业号”由一辆履带式运输车牵引，以每小时4.8千米的速度缓缓而行。在它前面，州警察驾驶巡逻车和摩托车为其开道，后面是防爆警备队和罗克韦尔公司技术人员乘坐的大客车压阵。道路两侧也布置了严加防范的警察，空中甚至还有警察和空军的直升机担任警戒。这种声势浩大的场面吸引了道路两旁的行人争相围观。

▲ 参加第一次载人飞行试验的海斯（左）和富勒顿

这次罕见的运输，顺利把“企业号”送到了德赖登飞行研究中心，目的是接受进场和着陆等一系列试验，验证它在没有动力的情况下重返大气层以后的滑翔性能。可是“企业号”本身不带喷气式发动机，怎么升到空中参加试验呢？这个问题不用担心，美国宇航局的专家们早就想好了一个绝妙的办法——用喷气式飞机把“企业号”运到天上去。

▲ “企业号”飞越曼哈顿上空

这种“母机”带“小机”的技术可不是专家们的异想天开，它早在第一次世界大战中期就出现了，具有一定理论基础，技术也比较成熟。美国后来的两种火箭飞机都是靠这种技术带到空中的，一种是1946年实现首次超音速飞行的X-1，由B-29带到空中；另一种是多次创造世界飞行速度和高度的X-15，携带它的是B-52。

▲ 运输途中的“企业号”

妙在一举两得

决定用大飞机运载航天飞机后，选型标准也随之确定了，一是具备与航天飞机质量相当的运载能力，二是要有一定的巡航速度和较大航程，三是具备较高的安全性和可靠性。经过反复比较，美国宇航局购买了一架美国波音公司的B-747客机作运载机。

B-747采用悬臂式下单翼、低置平尾、单垂尾和翼吊式发动机的总体布局。翼展59.64米，机长72.66米，机高19.33米，最大起飞质量37950千克，最大商载63730千克，最大平飞速度每小时969千米，航程10560千米。客舱分上下两层，容积789立方米，可载555名乘客。

飞机有了，采用什么样的携带方式又成了问题。以前的试验都是“小机”悬挂在“母机”机翼下，可是航天飞机轨道器的尺寸大，如果也悬挂在机翼下的话必须要配平，将增加“母机”的载荷质量。另外，采取机腹挂装的办法也很困难，而且起降过程中难以保证飞行安全。经过反复论证，最后确定了驮运方式，就是用“母机”把“企业号”“背”到天上去。它的优点是进场和着陆试验时飞机的中心容易得到控制，容易确保稳定性；飞行中轨道器容易与“母机”分离；改装时不用作太多改动，不会影响飞机的主要性能；在后来的改装时只为薄弱的地方增设了加强筋，在水平尾翼外端加装了垂直安定面，在机身背部安装了用于固定航天飞机的支架。改装后，第一架航天飞机驮运机命名为NASA905。

后来多年使用的结果证明，对现成的大型客机进行改装不仅费用低、周期短、成功率高，而且能立即投入使用。1988年美国宇航局又订购了一架飞行了32000多小时的B-747飞机，花费5500万美元改装成了第二架航天飞机驮运飞机，命名为NASA911。

用飞机驮运航天飞机的办法妙就妙在它能一举两得：不仅解决了轨道器空中飞行试验的难题，而且从根本上解决了它从发射场到装配厂之间的往来运输问题。因为航天飞机投入使用后，轨道器要经常往来于工厂和发射场之间，如果飞行中出现意外，紧急降落在世界各地的备用机场也需要一种简便的办法把它运回美国。因此最初有人设想在轨道器上安装一台喷气式发动机，让轨道器像普通飞机一样来回飞行，可是后来发现这个想法不可取。要安装喷气发动机就必须对轨道器作大“手术”，拆掉很多东西，包括三台主发动机、机翼和反作用控制系统发动机的推进剂贮箱等。也有人提出用气垫船从海上运输的办法，却需要很大投资和较长时间。专家们经过比较，最后一致认为飞机驮运是最佳选择。

▲ 在B-747机身背部安装了用于固定“企业号”的支架

▲ 在B-747水平尾翼外端加装了垂直稳定面

▲ X-1由B-29带到空中

▲ “企业号”以机头抬高六度的姿态牢固地“趴”在B-747的背上

紧张忙碌了一年

“企业号”运到德赖登飞行研究中心后，先用升降设备把它提升起来，再把B-747拖到它下面，然后固定在一前两后的三个支架上，这样“企业号”就以机头抬高六度的姿态牢固地“趴”在B-747的背上。为了安全起见，两机“联姻”后先进行了三次滑行，确认没问题后才开展飞行试验。

1977年2月18日上午8时30分，世界上最大的双机系统——182吨的B-747客机和68吨的“企业号”轨道器，在四台喷气发动机的推动下呼啸着冲向爱德华兹空军基地上空，开始第一次无人机载飞行试验。它在4900米高空以460千米的时速环绕基地飞行了约两个小时后安全降落。

这次绝妙的飞行试验相当成功。机上各种仪表对数据的分析表明，“企业号”的气动特性与设计数据完全一致。飞行员报告说，双机的总质量比B-747从洛杉矶到伦敦航行时满载货物还轻，甚至感觉不到它上面背着一架大型航天器。

1977年6月18日，在五次无人机载飞行试验都取得令人满意的结果，以及后续进行的一系列地面试验的基础上，B-747驮运“企业号”进行了第一次载人飞行试验。飞行指令长是参加过“阿波罗16号”登月飞行的弗雷德·华莱士·海斯，驾驶员是查尔斯·戈登·富勒顿。为了能在意外情况下确保飞行员的生命安全，“企业号”专门安置了弹射座椅和逃离出口。万一飞行中遇到危险，指令长和驾驶员头顶舱壁上的两块弹射板将被弹掉，露出两个逃逸出口，眨眼间两具弹射座椅就能将他们弹射出去，然后安全着陆。

▲ 在T-38护航飞机的陪伴下“企业号”成功着陆

▲ 准备安装在“企业号”尾部的整流罩

▲ “企业号”与B-747成功分离

第一次载人飞行试验持续了56分钟，完成了颤振试验、陀螺仪试验等项目。此后，“企业号”又进行了两次同类型试验，试验了分离操纵、自动着陆、放下起落架等操作，为后面的首次自由飞行试验作好了技术准备。

1977年8月12日，“企业号”进行了首次自由飞行试验。为了确保这次关键试验飞行成功，“企业号”采取了一些技术保障措施，包括尾部加装了整流罩，以便形成平滑气流，减少两机组合后产生的气动阻力；专门设置了一套自动飞行控制与导航系统，能从地面发射电子波束始终瞄准轨道器，以便万一手动控制失灵时，地面人员可以依靠波束制导，帮助飞机自动着陆。

当天上午8点，在五架T-38护航飞机的陪伴下，B-747飞机驮着“企业号”沿着跑道平稳起飞，47分钟后爬升到6949米高空。当“企业号”上的电源和所有飞行控制系统都正常运行后，B-747开始俯冲，分离倒计时为0时，海斯按下了“企业号”控制面板上的发射按钮。刹那间，七支分别安装在三个支座上的爆炸螺栓起爆，干净利索地完成了分离动作，双机上的飞行员却只感到了适度的撞击力。海斯和富勒顿称赞说：“妙极了，‘企业号’是一架很稳定的飞机。”

脱离B-747后，“企业号”径自向前飞去，机头向下接连完成了两个90度右拐弯，两分钟后进入着陆阶段。等到看见跑道时，海斯赶紧减速降低高度，而“企业号”仍以极高的速度向跑道冲去，结果没在预定时间着陆在预定地点，而是以每小时338千米的速度在跑道上滑行了2743米，眼看就要冲出跑道时才停下。整个飞行过程历时5分28秒。

首次自由飞行之后，“企业号”又放了四次“单飞”。最后两次自由飞行和前三次相比有些不同，一是“企业号”尾部没有再加装整流罩；二是第五次不像以往那样降落在宽阔的湖床上，而是降落在长度有限的水泥跑道上。

五次自由飞行试验完全成功，证明轨道器具有良好的亚音速适航性，以及机上仪器设备的可靠性。因此，美国宇航局取消了后续的三次飞行，并宣布从1977年2月18日开始的着陆进场试验圆满结束。

接着，“企业号”又在1977年11月15日至18日，连续四天进行了远距离运输试验，最长时间为4小时13分，最大时速667千米，最大高度8000多米。 紧张忙碌了一年，“企业号”圆满完成了进场着陆和运输飞行试验，被运到德赖登飞行研究中心检修。第二年3月，它搭乘B-747前往阿拉巴马州的马歇尔航天中心，与外挂推进剂燃料贮箱和固体助推器总装在一起，进行了9个月的地面试验，之后它完成了使命被送进机库保存。

后面“真刀真枪”的轨道飞行试验在1981年由“哥伦比亚号”完成。★

责任编辑：薛滔