飛馬座號運載火箭

飛馬座號運載火箭（英文：Pegasus rocket），是美國第一種完全由私人企業投資研製的通過空中發射平台發射的小型商用運載火箭，主要用於將小型衛星送入近地軌道，進行微重力實驗、材料實驗、通信、定位、地球資源探測或完成其他特殊任務。

它具有較大的軍用潛力，適合於戰時發射小衛星，也可用來運送武器彈藥，使軍事指揮員擁有攻擊地球上任何目標的能力。

基本介紹

• 中文名：飛馬座號運載火箭
• 外文名：Pegasus rocket
• 級數：3級
• 全長：15.5m
• 翼展：6.7m
• 尾翼翼展：1.524m
• 起飛質量：18886kg
• 起飛推力：498.2kN
• 推重比：2.68
• 極地軌道運載：272kg
• 近地軌道運載：408kg

簡介

“飛馬座”運載火箭是一種採用慣性制導的三級固體有翼火箭，由軌道科學公司（Orbital Sciences Corp.）和赫爾克里士航空航天公司（Hercules Aerospace Co.）合資組成的風險企業投資並負責研製。軌道科學公司負責“飛馬座”火箭研製計畫的全面管理、硬體抓總和整個火箭的試驗工作；赫爾克里士航空航天公司負責一、二、三子級的發動機和有效載荷整流罩的設計、製造和鑑定。

“飛馬座”運載火箭還是美國第一種由載機運送到高空並從空中發射的運載火箭。它不受地理條件的限制，可從不同的機場起飛和地球上空任何地點發射，不僅能夠增加發射視窗時間，還能擴大軌道傾角範圍。地面輔助設備極少，發射操作簡單，因而具有很大的使用靈活性。

“飛馬座”運載火箭在設計上充分利用了經過驗證的技術和美國在固體推進、材料、電子等領域的最新成果，從而具有質量小、成本低、簡單可靠、使用靈活方便等優點。火箭的各分系統，除飛行中止系統外，都不採用冗餘系統。零件的數量和總裝工作量儘可能減少，試驗的類型與次數也被壓縮到最低限度。這樣，“飛馬座”火箭的發射費用僅為對等的地面發射火箭的一半，而運載能力卻提高了一倍。

在作用上，“飛馬座”可用作美國國家空天飛機的試驗器，用來驗證空天飛機的計算流體動力學軟體和其他技術。它具有較大的軍用潛力，適合於戰時發射小衛星，也可用來運送武器彈藥，使軍事指揮員擁有攻擊地球上任何目標的能力；可以用作“星球大戰”計畫試驗的靶機；還可發射偵察機，使其能在入軌的第一圈即可對目標進行偵察。

歷史沿革

“飛馬座”火箭的方案構想是軌道科學公司的總工程師伊萊亞斯（A.L.Elias）於1986年提出的。1987年4月開始型號研製，1989年7月完成火箭的總裝，研製周期約為3年。首次飛行試驗原定於1989年7月進行，但由於增加了3次“飛馬座”火箭與B-52載機的靜態飛行試驗（時間分別為1989年11月9日、1989年12月15日和1990年1月30日），以驗證地面與空中操作程式、火箭與載機的機械和電氣接口以及遙測與飛行中止系統的靶場適應性，這樣，首次發射時間不得不推遲。

1990年4月5日 夏令時間上午11時3分，NASA的B-52飛機載著“飛馬座”火箭飛離愛德華茲空軍基地，12時10分到達距加利福尼亞州蒙特雷（Monterey）西南約96560m、高度約13100m的投放點投放並發射，於12時19分45秒將NASA與國際高級研究計畫局（DARPA）的小飛馬座衛星（Pegsat）準確地送入了預定的極地軌道（預定軌道高度593km，傾角94±0.2°；實際高度583.76km，傾角誤差0.15°）。

“飛馬座”火箭的運載能力是272kg（極地軌道）或408kg（近地軌道）。總研製費用為6000萬美元，軌道科學公司與赫爾克里士航空航天公司各承擔約3000萬美元，每次發射的費用是600~700萬美元（均為1990財年幣值）。“飛馬座”火箭每年可發射12次，估計發射15~20次即可收回其研製、管理和操作費用。

飛馬座1990-1994任務情況

在1990到2013年，飛馬座已經執行了42次飛行任務，其中大部分均是由L-1011飛機搭載“飛馬座XL”在范登堡空軍基地起飛執行任務，且成功率高。發射失敗的情況大部分集中於上個世紀90年代。

而目前計畫的飛行任務有：

• 於2016年11月10日，由L-1011飛機搭載備有氣旋全球導航衛星系統（Cyclone Global Navigation Satellite System,CYGNSS）的“飛馬座XL”運載火箭於卡納維拉爾角起飛發射。
  
• 於2017年6月15日，同樣由L-1011飛機搭載備有電離層連線資源管理器（Ionospheric Connection Explorer,ICON）的“飛馬座XL”運載火箭於夸賈林環礁起飛發射。
  

性能指標

飛馬座運載火箭包括標準型和加長型（飛馬座XL）兩個型號，均為三級固體運載火箭，採用端羥基聚丁二烯推進劑。標準型飛馬座全長15.5m，直徑1.27m，翼展6.7m，起飛質量18.886t，起飛推力498.2kN；極地軌道運載能力272kg，近地軌道運載能力408kg；在720km的極地軌道上，入軌精度為傾角偏差0.2°、高度偏差36km。加長型飛馬座XL是在基本型的基礎上通過加長一、二級和提高性能發展而來的，全長16.9m，起飛質量23.13t，近地軌道運載能力443kg。

發射標準型飛馬座火箭的載機為改裝的B-52轟炸機，運載火箭吊掛在機翼下。加長型飛馬座XL使用改裝的L－1011飛機作載機，火箭吊掛在載機腹部。發射時，火箭由載機攜帶至預定地點上空投放，自由下落5s後點火，投放時，飛機高度約11900m，飛行速度0.8Ma（馬赫）。

推進系統

“飛馬座”各子級的發動機均由赫爾克里士航空航天公司研製並生產，發動機殼體採用石墨/環氧複合材料纏繞而成。發動機在研製過程總採用了傳統的設計思想，如充分利用現有火箭與飛彈工程（如“三叉戟 II”型潛地飛彈、“潘興 II”型飛彈、小型洲際飛彈以及“德爾它 II”型運載火箭固體助推器等）所取得的技術成果；採用固體火箭發動機推進劑、殼體、絕熱層、噴管、自動化製造工藝的最新成果；各子級最大限度地使用相同組件與加工方法；採用保守的安全係數（1.4），以保證可靠性與降低成本。

制導和控制系統

制導和控制系統採用先進的電子組件，廣泛使用計算機，共用14台微處理機進行箭上運算和發射前測試。制導系統包括帶環形雷射陀螺的慣性測量裝置（由利頓、基爾福特和霍尼韋爾公司製造）和飛行計算機（航空技術系統有限公司製造），用於火箭的導航與制導。

“飛馬座”火箭的自動飛行駕駛儀以箭載68020型飛行計算機為主，具有制導、導航和控制等多種功能，還帶有一個事件程式裝置，以便對火箭進行精確制導。自動駕駛儀靠數據載入裝置來驅動，這種數據載入裝置適用於任何飛行任務，可以在地面或控制（火箭從載機上投放前）將數據裝入飛行計算機的非易失性（non-volatile）存儲器。自動駕駛儀處理機還能對制導、導航與控制的性能實施監控，通過飛行遙測系統向下傳輸實時性能數據。

遙測系統

“飛馬座”火箭的遙測系統包括天線、發射機、接收機、多路調製器、跟蹤轉發器及各種感測器，用於實時測量與傳輸火箭飛行性能的數據（如所有飛行的關鍵事件、應力狀況和溫度等）。早起的火箭飛行要攜帶更多的敏感元件以獲取大量數據。

遙測系統可以和制導系統一起用於火箭飛行前的地面測試。這樣可以無需斷接電纜，無需採用斷路接線盒與專用接頭。