在商业航天领域的一次重大进展中,Starfighters Space Inc. 宣布成功完成了其 STARLAUNCH 1 空中发射载具的专项风洞试验。这一技术里程碑于 2026 年 1 月下旬达成,标志着在验证该亚轨道火箭从超音速载机安全、可预测脱离的能力方面迈出了关键一步。通过在多种高速飞行状态下实现“干净分离”(clean separation),该公司解决了其模块化发射架构开发中最复杂的空气动力学障碍之一。
超音速空中发射的力学原理
空中发射系统为传统的地面垂直发射提供了一个极具吸引力的替代方案。通过将载机作为“可重复使用的第一级”,公司可以绕过大气层最浓密的区域,并在火箭点火前提供显著的速度提升。Starfighters Space Inc. 利用从 NASA 的 Kennedy Space Center 起飞的改装超音速机队来促成这一过程。从超音速平台发射进一步降低了达到亚轨道高度所需的能量,从而可以使用更小、更高效的火箭设计,同时仍能携带大量的科学和商业载荷。
然而,这种方法的主要挑战在于载机与火箭之间的过渡。当载具以超过 1 马赫的速度释放时,飞机产生的激波和压力梯度可能会干扰火箭的飞行轨迹。确保两个物体不发生碰撞或受到不稳定的气动力影响,对于任务成功以及飞行员和平台的安全至关重要。
方法论:模拟极端飞行状态
为了应对这些挑战,Starfighters 工程团队在佛罗里达农工大学/佛罗里达州立大学(FAMU/FSU)联合工程学院的多音速风洞(Polysonic Wind Tunnel)进行了一系列广泛的测试。该设施具备处理跨多个马赫数范围测试的独特能力,可提供建模复杂流体动力学所需的高保真数据。此次试验专门针对 STARLAUNCH 1 在 0.85 马赫(跨音速)和 1.3 马赫(超音速)分离时的行为进行了验证。
该方法涉及计算流体动力学(CFD)模拟与物理实验数据之间的严谨对比。工程师测量了释放瞬间发生的特定力、力矩和流动相互作用。通过进行十次成功的风洞测试,团队能够绘制出 STARLAUNCH 1 在实际运行任务中将遇到的压力分布和攻角变量。
详细发现与空气动力学验证
此次试验的结果极其正面,证明了工程师所描述的在所有评估飞行条件下的“干净分离”。未报告任何不利的空气动力学相互作用,这意味着火箭与飞机之间的气流没有产生可能损害两个载具之间间隙的意外吸力或湍流。这种可预测性是任何空射系统的基础要求,因为分离序列中即使是微小的偏差也可能导致灾难性的失败。
此外,从 FAMU/FSU 设施收集的数据显示出与该公司测试前 CFD 预测的高度相关性。这种一致性对于降低风险至关重要;它确认了用于设计载具的数学模型能够准确反映物理现实。在航空航天工程领域,这种相关性让设计者能够充满信心地进入更昂贵的开发阶段,因为他们知道载具的基础物理特性已得到充分理解。
领导层对技术就绪度的见解
Starfighters Space Inc. 首席执行官 Rick Svetkoff 强调了这一阶段在 STARLAUNCH 1 项目更广泛背景下的重要性。Svetkoff 表示:“在这些飞行状态下证明干净、可预测的分离是空射系统的基础要求。”他指出,这些测试的成功使公司能够有条不紊地从分析验证转向物理飞行硬件的制造和测试。
首席执行官的观点反映了行业内的一种广泛趋势,即通过严谨的早期测试来降低飞行测试失败的高昂成本。通过现在获取这些数据,Starfighters 将自己定位为新兴的快速、经济高效亚轨道进入市场中的可靠供应商。公司将超音速飞行传承与现代空气动力学建模相结合的能力,是商业太空竞赛中的关键优势。
对航空航天业的影响
STARLAUNCH 1 分离动力学的成功验证,其影响超出了载具本身。Starfighters Space Inc. 打算利用从此次试验中获得的见解来增强其更广泛的航空航天测试服务组合。在管理高马赫数分离方面积累的专业知识可以应用于其他先进项目,包括高超音速载具开发和国防相关研究,在这些研究中,从载机平台干净释放是任务的关键需求。
对于科学界而言,STARLAUNCH 1 的进展为微重力研究提供了一条新途径。该载具旨在支持短时间任务,为那些需要短暂暴露在太空环境中、且无需轨道任务高昂成本和漫长周期的实验提供平台。作为未来空射概念的先驱,STARLAUNCH 1 可能会降低大学和小型研究机构的准入门槛。
未来方向:走向仪表化飞行
随着风洞试验圆满结束,Starfighters Space Inc. 正在过渡到其开发路线图的下一阶段。公司已开始采购仪表化投放试验件(instrumented drop test articles)。这些设备模拟实际火箭的形状和重量,将配备先进的机载传感器和遥测系统,以捕捉实际飞行测试期间的实时动力学数据。
即将到来的开发里程碑:
- 仪表化投放试验载具的采购和组装。
- 在 Kennedy Space Center 使用 Starfighters 超音速机队进行全尺寸分离测试。
- 为先驱任务集成亚轨道载荷。
- 为第三方高超音速项目扩展超音速“试验台”服务。
随着项目从风洞转向广阔的天空,在 FAMU/FSU 设施获取的数据将作为未来所有飞行机动的基准。通过系统地完成像 STARLAUNCH 1 分离试验这样的技术里程碑,Starfighters Space Inc. 正在航空航天领域开辟一个专门的利基市场——一个由速度、精度和超音速空中发射技术的独特优势所定义的市场。
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