飛機解析

1988年11月15日，蘇聯(lián)的暴風雪號航天飛機從拜科努爾航天中心首次發(fā)射升空，47分鐘后進入距地面 250公里的圓形軌道。它繞地球飛行兩圈，在太空遨游三小時后，按預定計劃于9時25分安全返航，準確降落在離發(fā)射點12公里外的混凝土跑道上，完成了一次無人駕駛的試驗飛行。

暴風雪[前蘇聯(lián)航天飛機]

首先，暴風雪號的主發(fā)動機不是裝在航天飛機尾部，而是裝在能源號火箭上。這樣就大大減輕了航天飛機的入軌重量，同時可以騰出位置安裝小型機動飛行發(fā)動機和減速制動傘。

其次，暴風雪號著陸時，可用尾部的小型發(fā)動機做有動力的機動飛行，安全準確地降落在狹長跑道上，萬一著陸姿態(tài)不佳，還可以將航天飛機升起來進行第二次著陸，從而提高了可靠性。而美國航天飛機靠無動力滑翔著陸只能一次成功。

第三，暴風雪號能像普通飛機那樣借助副翼、操縱舵和空氣制動器來控制在大氣層內滑行，還準備有減速制動傘，在降落滑跑過程中當速度減慢到50公里/小時時自動彈出，使航天飛機在較短距離內停下來。

性能參數(shù)

最大質量：105噸

有效載荷：30噸

著陸質量：82-87噸

機組成員：2-10人

飛行時間：7-30日

軌道傾角：50.7-110度

軌道高度：250-1000千米

著陸速度：312-360km/h

長度：36.37米

高度：16.35米

翼展：23.92米

機翼掠角：45度

航天飛機材料

制造暴風雪號航天飛機需要研制具有極高強度和極好熱物理性能的新型材料，這類材料既要達到設計要求的重量，又要保證航天飛機的飛行安全。

暴風雪號航天飛機防熱層的第一個功能是將再入時的氣動加熱產生的熱量釋放到周圍空間；第二個功能是使內部鋁蒙皮的溫度不超過150~170 ℃。此外防熱層還要有足夠的強度，能在-150~1300 ℃溫度范圍內多次使用，且性能和尺寸不容許有明顯變化。防熱層的結構類似于空心磚的防熱瓦，防熱瓦體積的95 %是空的，5%填充的是石英纖維。這種多細孔防熱瓦是由直徑一二微米的石英纖維均勻擺放并在高溫中燒結而成的。表面涂覆抗腐蝕層。黑色涂層可保證防熱層在等離子流中的穩(wěn)定性，并能將熱能輻射到周圍空間；白色涂層可減輕陽光對航天飛 機的加熱。此外，涂層還要保護防熱瓦免受機械損傷、污染和水氣腐蝕。

防熱瓦固定在航天飛機金屬外殼表面，是用專門研制的有機硅膠粘接的。第一，粘接用膠要最少；第二，要 在30 ℃溫度保持粘接強度；第三，是在150 ℃時硅膠要有彈性；最后，粘接要求在常溫下進行。

此外，在航天飛機的艙門、機翼的活動部件、舷窗和乘員的艙門的密封部分均采用新型材料—熱填實器，其中有耐1250-1650 ℃高溫的線繩型熱填實器，有刷子式熱填實器及彈性密封條。

暴風雪號航天飛機機身采用了傳統(tǒng)的航空材料—鋁，但它有了新的性能，在低溫下不變脆，在振動和聲負載條件下能經受-150~+160℃ 的溫度變化。此外，在航天飛機結構中廣泛采用了鈦合金。許多結構件還采用了特型鋼材，這種鋼材是用鐵和鎳、鉻、鉆、欽與其它合金元素冶煉而成的，具有極高的強度、韌度和硬度。暴風雪號航天飛機大約有2000多個活動部件，它們是在干摩擦條件下工作的。這些部件是用高強度鋼、鎳和鈦合金制造，具有抗摩損覆蓋層，可保證可靠性。

蘇聯(lián)總共為暴風雪號航天飛機研制了48種新型材料，其中有許多材料在配方、工藝和性能方面是首創(chuàng)的。在 這些研究成果中有150 多項獲得了發(fā)明證書。暴風雪號航天飛機使用的材料集中體現(xiàn)了科技和工業(yè)上的最新成就，它們將被應用于國民經濟各個領域。例如，在制成陶瓷防熱瓦、碳纖維、粘合劑和合成細毛氈之后，便開始生產玻璃纖維、碳纖維、合成纖維和陶瓷纖維、新型粘合劑。

發(fā)射流程

暴風雪號航天飛機

倒計時11分：發(fā)射系統(tǒng)開始自檢；

倒計時8秒：主引擎點火；

倒計時0秒：助推引擎點火，發(fā)射升空；

發(fā)射后150秒：助推火箭分離；

發(fā)射后480秒：推進火箭燃盡，落入太平洋；

發(fā)射后47分：暴風雪號進行42秒變軌機動，抵達高度250千米的軌道。

“螺旋計劃”

暴風雪號航天飛機

1967年開始制造有人駕駛軌道飛機的縮比試驗器。在這些1/2和1/3模型中，代號“105.11”的模型用于亞音速大氣層試驗，“105.12”用于超音速研究，“105.13”用于高超音速研究，但這一項目于1969年6月被中止，當時的國防部長格列奇科元帥認為這簡直就是“天方夜譚”。1974年6月30日，在火箭發(fā)動機專家格魯什科的支持下，“螺旋計劃”恢復實施，并擬進行軌道飛機的亞音速飛行試驗。1976年10月11日，該軌道飛機完成了第一次飛行，一年后的11月27日也完成了“米格-105”試驗機從圖-95KM型機上在5000米高度上的第一次投放，總共進行了8次試飛，從而確定了該空天飛機的亞音速氣動性能和各系統(tǒng)在大氣層中飛行的性能。

該空天飛機呈平底形狀，采用升力體式機身，前部較大并向上翹起，因此該機又被戲稱為“套鞋”。這種幾何形狀可大大降低機身在再入大氣層時的受熱程度。該機的獨特之處是其可變式機翼。機翼安裝時與水平面呈60度角，在起飛、軌道飛行和再入大氣層時用作垂直安定面。在再入大氣層并將速度降低到亞音速后，機翼轉至水平狀態(tài)，從而增加了升力。機身、機翼和巨大垂直尾翼的后掠角度分別為78、55和60度?！懊赘?105”安裝有科列索夫研制的RD-36-35K型渦輪噴氣發(fā)動機，軌道發(fā)動機由19臺大小不一的發(fā)動機組成，以進行軌道粗定位和精確機動。該飛機長8.5米，高3.5米，重4220公斤，翼展7.4米。這一方案最終被取消，但空天飛機的研制工作仍在繼續(xù)進行。

在70年代初，美國研制了“太空梭”軌道飛機，也就是已經退役的航天飛機。這一時間，蘇聯(lián)也開始制造自己的“太空梭”，即暴風雪號航天飛機。為研究從軌道返回時防熱問題，設計者還研制了布拉風-4無人駕駛試驗器，以“宇宙”系列的代號完成了4次軌道飛行，時間分別為1982年6月4日、1983年3月16日和12月27日及1984年12月19日。最初兩架空天試驗機均濺落在印度洋上，其打撈工作引起了西方國家的注意。于是，后兩架“布拉風”均著陸于克里米亞海區(qū)。暴風雪號于1988年11月15日發(fā)射升空，并完成了極其精確地自動著陸。暴風雪號首航成功，按計劃應很快開始載人飛行，后來，蘇聯(lián)的政治與經濟生活發(fā)生了巨大變化，航天計劃撥款急劇減少，于是，暴風雪號也就成了“多余之物”。

研制歷史

暴風雪號航天飛機

70年代初，美國制定了研制航天飛機的計劃，并將其列為載人航天的首要項目。美國人最初的目的是為了發(fā)展一種更經濟的軌道運輸工具以取代宇宙飛船和運載火箭，但蘇聯(lián)當局則將這一新型航天器視為未來美國搭載核武器的工具，并于1976年決定發(fā)展類似的航天器作為對這種“威脅”的回應。蘇聯(lián)人將其取名為“暴風雪（Buran）”。當年米高揚設計局從事螺旋計劃的部分技術人員，以及來自莫爾尼亞、米亞西舍夫等設計局的一些工程師也被調去從事暴風雪計劃。暴風雪的主體由新成立的莫爾尼亞聯(lián)合體全權負責研發(fā)。

暴風雪號航天飛機

最初的設計（有些還早暴風雪計劃）有幾種，分別由米高揚、米亞西舍夫、切諾梅等設計局提出，各方案差別非常大，其中包括改良螺旋號飛船，使其可以用質子火箭發(fā)射的方案。其中一種設計甚至沒有機翼結構，這是為了使其更適合高速大迎角飛行；最后的著陸則通過降落傘調整。但最終蘇聯(lián)人還是采用了三角翼的設計。

拜科努爾發(fā)射場為暴風雪號航天飛機和能源號火箭建造了3座發(fā)射臺，但3號發(fā)射臺從未使用過。

暴風雪號的設計要求是可使用100次以上，能夠將30噸有效載荷送入200千米高、傾角50.7度的地球軌道；標準機組成員4人，包括正副駕駛員各一，另有2名從事艙外活動和其他領域研究的宇航員。在暴風雪號航天飛機上要能夠進行復雜的軍事研究。抵抗敵對國家的軍事活動也是暴風雪號的設計任務之一。同時研制暴風雪號的目的還有研究美國的航天技術以增強蘇聯(lián)的實力。

另外，安東諾夫設計局還為解決暴風雪號的運輸問題專門設計了安-225“夢幻（Mryia）”大型運輸機。安-225于1985年開始設計，1989年首次背負暴風雪號飛行，是目前已有的體積最大、載重能力最強的飛機，迄今只生產了1架。它的原形是安-124，但采用的是雙垂直尾翼設計，運載能力比安-124提高了50%。

地面測試

最初，暴風雪承擔的角色是航天武器和空間站（尤其是日后的和平號空間站）運輸工具。航天飛機的建造工作在1980年開始，第一架全尺寸航天飛機模型完成于1984年。據(jù)信前蘇聯(lián)共建造了數(shù)架航天飛機，這是為了解決他們計算機模擬技術薄弱而作的。他們在不同的機身上安置了不同的電子設備，采用了不同的設計以作測試用。其中供太空飛行用的幾架編號分別為OK-1K1、OK-2K1、OK-1K2、OK-2K2和OK-3K2（后兩架似未完工），其他都是僅供地面試驗的，有些機身還不是完整的。

飛行測試始于1983年，但最開始只是用小型比例模型作試驗。首架全尺寸模型在試飛24次后報廢了；最后一次飛行測試是在1988年春。參加測試的模型多用“宇宙****”為編號。

1985年，暴風雪號的機翼運抵拜科努爾。同年還進行了能源號火箭的第一次點火測試，但在點火后2.58秒，系統(tǒng)檢測到引擎渦輪出了故障；隨后的測試還發(fā)現(xiàn)了液氦泄露等問題。第二次測試是成功的，引擎運行了390秒。為保證有充足的冷卻水做測試，附近的城市不得不停水10天。

而暴風雪計劃的弊病也逐漸暴露出來：幾乎所有的研制進度都沒有達到最初的要求。別的不論，單是暴風雪號的零件運輸也成了大問題：人手不足，經驗不夠。蘇聯(lián)政府召集了大量工人前往拜科努爾，使這里為航天飛機準備的211設施工作人員從600人驟增到1800人。1986年5月，剛剛組裝好的暴風雪號開始進行電子系統(tǒng)的測試。8-9月開始進行能源號火箭的發(fā)射試驗。

在暴風雪號真正上天之前，蘇聯(lián)共進行了140余次飛行試驗，其中包括近70次自動著陸試驗。

首飛成功

真正的軌道飛行是在1988年11月15日，承擔任務的是OK-1K1。格林尼治時間3點，OK-1K1由能源號火箭從拜科努爾發(fā)射場2號發(fā)射臺發(fā)射升空，進入一條近地點247公里，遠地點256公里的軌道。這是一次無人測試飛行，所以航天飛機的生命保障系統(tǒng)沒有運轉，其上也沒有安裝任何軟件。由于計算機存儲能力的限制，暴風雪號只環(huán)繞地球飛行了2圈，3小時25分鐘后成功返回地面。有傳言說這次飛行使OK-1K1遭受的損傷無法再恢復，OK-1K1也不能重返太空；但此說法未被官方證實。

這次自動飛行的難度顯然要比美國1981年哥倫比亞號航天飛機有人駕駛的首航大得多。暴風雪號配備有小型引擎，可以在一定程度上實現(xiàn)有動力返航，如果第一次著陸失敗還可作二次飛行；它還可以通過機翼舵面調整飛行姿態(tài)，著陸時機動性也比美國的航天飛機強。

從第一次飛行執(zhí)行的任務看，這顯然不是計劃中唯一的一次無人飛行試驗，因為這次飛行連最重要的生命保障系統(tǒng)都沒有測試。自動飛行是很成功的，它順利抵抗住了速度達每小時34千米的側風，降落后機身中線與跑道中線距離只有5英尺。

這意味著即使是在發(fā)射時間上已落后于美國的航天飛機領域，蘇聯(lián)的航天技術仍然是世界一流的。

暴風雪號的成功首飛給各國帶來了很大影響，人們期待著它能夠早日作載人飛行。同年，蘇聯(lián)發(fā)行了一枚以暴風雪號為主題的郵票。

暴風雪號唯一的一次軌道飛行任務，于 1988 年11月15 日UTC 時間3: 00 由拜科努爾發(fā)射場順利發(fā)射升空。暴風雪號采用無人飛行，由專門設計的能源號火箭推進器送上太空。能源號是截至目前世界上最大的液體燃料火箭推進器。美國航天飛機的推進是固體燃料推進器與航天飛機自身液體燃料相結合，飛機本身自帶一個巨大的燃料罐；而蘇聯(lián)的航天飛機只用瓦倫汀·格魯什科研制的火箭的四個液體燃料引擎。這個項目雖然前后拖了好幾個年頭，但它是截至目前唯一的一次全自動無人駕駛飛行任務。自動發(fā)射程序如期執(zhí)行，能源 號火箭將飛船送入一個臨時軌道，然后軌道器按設計程序自動分離。在將自己推入更高的軌道環(huán)繞地球飛行二周后，引擎控制系統(tǒng)自動點火，飛船開始進入地球大氣層。暴風雪 號在準確地飛行了 206分鐘之后著陸，飛行中 38000 片熱片只失去 5 片。最后，暴風雪 號自動降落在拜科努爾發(fā)射場預先設定的跑道，當時側向風速 61.2千米 / 小時，但著陸點的偏差橫向僅 3 米，縱向僅10米。無人駕駛飛行這是首次，而且體積如此大，問題如此復雜，環(huán)繞精確完成，按照預設返回大氣層，自動制導精確著陸。

優(yōu)異性能

暴風雪號在某些技術方面優(yōu)于美國的航天飛機，主要表現(xiàn)在：

1）航天飛機上的主發(fā)動機是在能源號火箭上，大大地減輕了航天飛機的入軌重量。雖然它比美國的航天飛機略大了一些，但它的重量反而減輕了約5噸，這樣就可以多裝一些有效負荷。

2）能源號火箭可以一箭多用，既可以發(fā)射航天飛機，也可以發(fā)射別的航天器，適應了當時蘇聯(lián)太空軍備競賽的需要。而且“能源”號火箭可以分段回收，重復使用，提高效益。

3）能源號火箭一、二級均采用液體推進劑，因而火箭的可靠性較高。而且暴風雪號航天飛機萬一發(fā)生故障，可用自身的機動發(fā)動機使航天飛機進入較低的軌道或立即返回發(fā)射場，大大提高了航天飛機的安全性能。

4）暴風雪號航天飛機上雖然沒有主發(fā)動機，但有兩臺小型機動發(fā)動機，著落時如果第一次著落不成，還可以像普通飛機一樣拉起來，再次進行著落，安全性能比較高。

5）暴風雪號在軌道運行時，完全依靠無人自動駕駛，其技術難度更大。

慘淡收場

暴風雪號航天飛機

新上任的俄羅斯宇航局局長Yuri Koptev表示，如果能源號重型大推力運載火箭和暴風雪號航天飛機不能國際商業(yè)化，那么在此后的四年內，他們將會被取消。

不過較小型能源號，即能源號 M 型運載火箭卻可以替代質子號，作為 90年代末的可把35噸重物送入低地球軌道的運載火箭。利用現(xiàn)有的能源號和暴風雪號運載器，在1993年到1994年中就可以保證新宇宙艙與和平號空間站對接，而無需再建模型。能源號已飛行過兩次，而暴風雪號僅一次。Koptev認為，和平號空間站提供連續(xù)生活保障是可行的，特別是現(xiàn)在，它是能夠創(chuàng)匯的唯一領域，它可為軌道站上從事研究任務的宇航員提供數(shù)次飛行。據(jù)新成立的俄羅斯航天局消息，俄羅斯1992年航天預算與1991年相同，大約為58億盧布(折合約3億美元) ，這相當于1989年的70億盧布。因此，據(jù)發(fā)布消息的人士講，空間預算將減少1/3。

盡管減少了發(fā)射次數(shù)，但預算開支仍不能滿足軍事計劃需要，費用削減已經影響計劃。當年獨聯(lián)體發(fā)射8次，其中一半是為軍事計劃發(fā)射。

俄羅斯擔負著前蘇聯(lián)85%的航天研究任務。大約65%的航天飛行器是從它的普列謝茨克航天發(fā)射場發(fā)射的。

獨聯(lián)體空間計劃面臨的很多問題為預算問題。位于拜克努爾航天發(fā)射場附近的列寧斯克市是一座宇航工業(yè)城市，已欠有800萬盧布的債務。在二月份的一次關于 工作條件的騷亂中，拜克努爾有3名士兵死亡。

暴風雪號模型機砸毀

2002年，暴風雪號航天飛機中可以飛行的一架連同能源號火箭一道，因拜科努爾的廠房坍塌而被摧毀。至此暴風雪計劃在凄涼慘淡中徹底終結。

坎坷命運

2008年3月，德國一博物館以1000萬歐元的價格購得一架蘇聯(lián)暴風雪航天飛機。暴風雪號航天飛機曾經是蘇聯(lián)航空工業(yè)的一大驕傲，然而，令無數(shù)俄羅斯人感到萬分沮喪的是，其中一架最后的歸宿地卻是在數(shù)千公里之外的德國施派爾(Speyer)城—當?shù)氐募夹g博物館已經以1000萬歐元的價格購得了一架暴風雪號航天飛機。施派爾城技術博物館館長賴耶爾表示，他們其實早已做出了購買暴風雪號的決定。但這一決定的實施過程卻并不簡單。

曾負責研制這架航天飛機的俄“閃電”科學生產聯(lián)合公司一直在采取各種措施從其身上“撈錢”。暴風雪號先是被運到澳大利亞進行展出，但澳方并未向“閃電”公司支付事先承諾的費用。在經歷了多次波折后，暴風雪號終于在位于波斯灣的巴林找到了一個臨時的“棲身之地”，“閃電”公司重新獲得了對這架航天飛機的支配權。經過談判，俄方終于同意以1000萬歐元的價格將其出售給德國人。不過，被運往德國的暴風雪號并不是于1988年11月15日飛向太空的那艘，而是與后者在尺寸和性能上幾乎完全相同的試驗模擬機，正式編號為“BTS-02”。前蘇聯(lián)曾利用該機實施過多次自動和手動模式下的滑跑、起飛和降落試驗。“BTS-02”總共完成了24次飛行，累計升空時間為8時。俄方代表對這筆交易相當滿意?！伴W電”公司負責人表示，德國人完全履行了自己的義務。他同時透露，“閃電”公司正考慮重新啟動可重復使用宇宙飛船的生產工作。當然，新產品將不會是暴風雪的簡單復制品。德國施派爾城技術博物館館長介紹說，購買暴風雪號花費的1000萬歐元不僅包括了運輸費用，而且還包括為其修建專門機庫的開銷。機庫的建造工作正在加緊進行之中。按照計劃，運送暴風雪號的貨輪將于本月底抵達荷蘭的鹿特丹港。之后，航天飛機將由陸路運抵目的地。據(jù)悉，長度達36米、發(fā)射重量超過100噸的暴風雪號航天飛機將成為施派爾城技術博物館中最大的展品。

建造數(shù)量

蘇聯(lián)總共建造過5架用于開展飛行活動的暴風雪航天飛機，分別為：

項目編號：1.01，暴風雪號，蘇聯(lián)唯一一架進行過自動駕駛模式下太空飛行的航天飛機，于2002年5月12日被完全拆解。所有權歸哈薩克斯坦。

項目編號：1.02，小鳥號，原計劃用于實施第二次自動駕駛模式下的太空飛行并與和平號空間站實施對接。所有權歸哈薩克斯坦，被拜科努爾航天發(fā)射場博物館收藏。

項目編號：2.01，至停工前只完成了30-50%。

項目編號：2.02，只完成了10-15%。

項目編號：2.03，未完工便被拆毀。

除此之外，蘇聯(lián)還建造過8架測試機，用于進行各種驗證活動，德國博物館購買了其中的一架。由于在資金方面遭遇巨大障礙，俄羅斯于1993年最終取消了有關暴風雪號航天飛機^[1]的一系列計劃。