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無翼飛翔:NASA“升力體”如何顛覆航空認知,為空天飛機鋪平道路

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早在“航天飛機”(Space Shuttle)以滑翔方式重返地球大氣層并如飛機般著陸之前,美國宇航局(NASA)的工程師們必須回答一個大膽的問題:沒有機翼的飛行器,真的能飛嗎?答案,便蘊藏在一系列被稱為“升力體”(Lifting Bodies)的實驗飛行器之中。這些獨特的飛行器僅通過其機身外形就能產生升力,自上世紀60年代起,它們幫助驗證了無翼飛行的空氣動力學可行性,深刻塑造了未來空天飛機的設計理念。

M2-F1:“飛行浴缸”的 pioneering 之旅

1963年誕生的M2-F1,是NASA首款載人升力體飛行器 。它的輕質結構由鋼管框架和膠合板蒙皮構成,奇特的外觀為其贏得了“飛行浴缸”的綽號 。與傳統飛機不同,M2-F1沒有機翼,其升力完全依賴于水滴形的機身,通過改變機身周圍的氣流方向來維持飛行 。



最初的測試頗具“草根”色彩:在干涸的湖床上,一輛龐蒂亞克·卡特琳娜(Pontiac Catalina)轎車拖拽著M2-F1進行滑跑 。隨后,為了進行更高空的滑翔測試,M2-F1被一架道格拉斯C-47運輸機從空中投放 。這些早期的飛行試驗成功證明,無翼設計不僅可以實現穩定和可控的飛行,還能在常規跑道上安全著陸 。這一小小的“浴缸”為后續更大膽的探索奠定了堅實基礎。

概念的飛躍:M2系列、HL-10與X-24的接力探索

M2-F1的成功,催生了一系列更為先進的升力體驗證機。諾斯羅普公司(Northrop)研制的M2-F2(1966年)和M2-F3(1969年)是M2-F1的繼承者,它們采用了更重的全金屬結構 。M2-F2雖然在1967年不幸墜毀,但經過重建和改進,以更穩定的M2-F3形態重生,并增加了垂直尾翼以改善操控性 。

同樣由諾斯羅普公司開發的HL-10(1966年首飛)是升力體項目中最成功的型號之一 。它擁有流暢的外形,曾達到1.86馬赫的超音速(約每小時2278公里)和超過90,000英尺(約27432米)的飛行高度 。HL-10的卓越表現證明了升力體飛行器在超音速和高空環境下運作的可行性。

與此同時,馬丁·瑪麗埃塔公司(Martin Marietta)研制的X-24A(1970年)和X-24B(1973年)則探索了不同的機身外形和再入大氣層的飛行剖面 。特別是X-24B,其銳利、更接近實際航天器再入形態的重新設計,對完善未來航天器的著陸空氣動力學特性起到了關鍵作用 。這些升力體飛行器通常由B-52戰略轟炸機在高空投放,然后進行無動力滑翔飛行,并在干涸的湖床上著陸,以此模擬航天器從太空返回并回收的過程 。



不朽的遺產:從升力體到航天飛機及“追夢者”

升力體項目最直接、最廣為人知的遺產,無疑是美國的航天飛機。航天飛機那標志性的、依賴機身產生部分升力并在返航時如滑翔機般無動力著陸的能力,其設計靈感和技術基礎正是源于這些早期的升力體研究 。

如今,升力體的概念在現代航天器設計中依然煥發著生機。由內華達山脈公司(Sierra Nevada Corporation)開發的“追夢者”號(Dream Chaser)宇宙飛船,便是一款現代升力體設計 。它未來將用于向國際空間站(ISS)運送貨物,甚至可能包括宇航員,并能像飛機一樣在傳統跑道上返回地球 。



重塑航空航天:無翼飛行的深遠影響

NASA的升力體項目以無可辯駁的實踐證明,只要擁有合適的氣動外形,機翼并非飛行的唯一必要條件。這些無翼的先驅者們,不僅是工程學上的奇思妙想,更是大膽的科學實驗,它們成功填補了從一次性運載火箭到可重復使用航天器之間的技術鴻溝,深刻地重塑了航空航天技術和空間探索的戰略格局。它們為人類自由進出太空并安全返回家園,開辟了一條全新的道路。



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