37B空天飛機(jī)的用途究竟是什么？

各位關(guān)于X-37B各種用途的說(shuō)法基本上都是流于推測(cè)，實(shí)際上X-37B空天飛機(jī)是美國(guó)空軍歷代研發(fā)項(xiàng)目中少有的“從立項(xiàng)到多次測(cè)試都嚴(yán)格保密”的一種飛行器，消息來(lái)源也大多都是美媒公開(kāi)的一些“有限”資料。即使到了今天，“X-37B到底能做什么，未來(lái)想做什么”都還是一團(tuán)迷霧，我們能做的也就是根據(jù)其技術(shù)特征大略聊聊而已，可以說(shuō)歷來(lái)“航空航天”技術(shù)與軍事都未曾分過(guò)家，至于其軍事用途我們同樣也只能基于技術(shù)范來(lái)推測(cè)一二。

▲X-47B空天飛機(jī)

項(xiàng)目背景

關(guān)于“空天飛行器”，其實(shí)并不像很多人想的那樣是近些年才開(kāi)始研制的，這種空天飛行的概念可以追溯到二戰(zhàn)時(shí)期的德國(guó)，就美國(guó)本身來(lái)說(shuō)也要從六十多年前談起。1957年10月24日（也就是蘇聯(lián)發(fā)射世界上第一顆人造衛(wèi)星20天后），美國(guó)波音公司和空軍就提出了X-20空天戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目，計(jì)劃研制一種利用火箭垂直發(fā)射進(jìn)入太空，可以在太空中進(jìn)行偵查、攔截衛(wèi)星和航天器等任務(wù)，完成任務(wù)后可以安全返回地球降落在機(jī)場(chǎng)跑道的“空天飛機(jī)”。X-20計(jì)劃提出以后，斷斷續(xù)續(xù)一直延續(xù)到冷戰(zhàn)時(shí)期，波音公司期間設(shè)計(jì)出利用“大力神”運(yùn)載火箭發(fā)射X-20的三種方案，分別可用于執(zhí)行亞軌道和近地軌道任務(wù)。

▲美國(guó)波音公司冷戰(zhàn)時(shí)期開(kāi)發(fā)的X-20空天飛機(jī)實(shí)物及結(jié)構(gòu)圖，右側(cè)是三種軌道任務(wù)運(yùn)載方案

當(dāng)然，既然提到了德國(guó)，那么X-20空天飛機(jī)項(xiàng)目也少不了戰(zhàn)后美國(guó)從德國(guó)“挖”來(lái)的一批科學(xué)家和工程技術(shù)人員，其中德國(guó)V1導(dǎo)彈的“主要研發(fā)人員之一”多恩伯格于1947年被美國(guó)從英國(guó)監(jiān)獄中接走，后來(lái)?yè)?dān)任美國(guó)X-20驗(yàn)證機(jī)的首席設(shè)計(jì)師。

▲X-20空天戰(zhàn)斗機(jī)飛行想象圖

▲美國(guó)波音公司公布的X-20空天戰(zhàn)斗機(jī)照片

20世紀(jì)80年代，美國(guó)航空航天局NASA和美國(guó)國(guó)防部組建了一個(gè)“可復(fù)用空天飛機(jī)研究”專門(mén)機(jī)構(gòu)，主要研究驗(yàn)證高超聲速飛行器基礎(chǔ)技術(shù)，彌補(bǔ)地面試驗(yàn)設(shè)施難以測(cè)試超過(guò)8馬赫速度的不足。時(shí)間進(jìn)入到上世紀(jì)90年代后期，美國(guó)NASA有提出了“未來(lái)X”計(jì)劃，該計(jì)劃項(xiàng)被劃分為兩個(gè)子項(xiàng)目，其中之一就是X-37空天飛行器研究，1999年波音公司獲得NASA授予的為期四年的X-37驗(yàn)證項(xiàng)目合同，項(xiàng)目總投資為1.7億美元。其后，美國(guó)空軍也加入項(xiàng)目并追加了投資.

▲1999年，美國(guó)波音公司公布的X-37驗(yàn)證機(jī)概念圖，與今天的X-37B大同小異

除此之外，美國(guó)于1986年還提出過(guò)使用超然沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行水平起降的X-30飛行器，該項(xiàng)目屬于里根政府重振大氣層航天飛機(jī)計(jì)劃的一部分。根據(jù)設(shè)想X-30空天飛機(jī)能夠以單級(jí)進(jìn)入近地軌道，然后可以超過(guò)12馬赫的速度在3-10萬(wàn)米高空跨大氣層巡航。但根據(jù)當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，使用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)僅能使飛行器的最大速度達(dá)到8馬赫，設(shè)計(jì)師們擬利用飛行器高速飛行摩擦產(chǎn)生的大量熱能來(lái)提高飛行速度。當(dāng)年X-30項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)階段和研發(fā)階段涉及了羅克韋爾、麥·道、洛·馬、普·惠和通用等諸多航空航天的巨鱷，可見(jiàn)項(xiàng)目之難和受重視程度。至于美國(guó)的其他空天飛行器計(jì)劃就不再過(guò)多介紹了，以上內(nèi)容主要是說(shuō)明空天飛機(jī)不是突然之間“蹦”出來(lái)的，從概念誕生到基礎(chǔ)技術(shù)研究、試驗(yàn)驗(yàn)證其實(shí)已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世界的發(fā)展。

▲美國(guó)羅克韋爾公司X-30空天飛機(jī)模型

回到X-37B空天飛行器項(xiàng)目

總體來(lái)說(shuō)，X-37B空天飛機(jī)涉及到多種關(guān)鍵技術(shù)，比如“空間變軌、垂直發(fā)射水平降落、再入隔熱保護(hù)、空間對(duì)接”等。實(shí)際上X-37項(xiàng)目的機(jī)身是在X-40A空天飛機(jī)的基礎(chǔ)上放大（120%）而來(lái)。這是為了降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，X-37項(xiàng)目以循序漸進(jìn)地開(kāi)發(fā)路線為主，項(xiàng)目資金首先用于研制一種“縮比”型號(hào)進(jìn)行試驗(yàn)研究和收集數(shù)據(jù)，然后再放大機(jī)身，開(kāi)發(fā)真正的X-37。這一“縮比”型號(hào)就是X-40A技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。

▲X-40A技術(shù)驗(yàn)證機(jī)進(jìn)行飛行測(cè)試

X-40A雖然是縮比型號(hào)，但是美國(guó)用它驗(yàn)證了自主著陸技術(shù)、亞聲速飛行氣動(dòng)特性和GPS/慣導(dǎo)融合算法。實(shí)際上，以空天飛機(jī)這種氣動(dòng)布局（機(jī)體粗大、機(jī)翼小、升阻比低。適合高速飛行），實(shí)現(xiàn)大氣層內(nèi)低速飛行和自主著陸還是很困難的，當(dāng)年X-40A就出現(xiàn)過(guò)在0.4馬赫俯仰控制難以穩(wěn)定的問(wèn)題，不過(guò)好在后來(lái)都解決了。

▲波音公司后來(lái)的X-37B自主降落機(jī)場(chǎng)跑道成功

2001年，X-40A技術(shù)驗(yàn)證機(jī)完成了驗(yàn)證數(shù)據(jù)收集和設(shè)計(jì)目的，當(dāng)年五月底就正式退役。2002年NASA與波音公司簽署合同，正式開(kāi)始X-37A的研制計(jì)劃，合同金額3億美元。實(shí)際上X-37A還是為進(jìn)一步驗(yàn)證自主著陸技術(shù)打造的，總共只生產(chǎn)了一架。由于相比X-40A，該機(jī)的重量和體積大幅增加，所以無(wú)法再使用直升機(jī)吊運(yùn)，只能利用固定翼飛機(jī)吊運(yùn)至高空投放做試驗(yàn)。

▲固定翼飛機(jī)攜帶X-37A驗(yàn)證機(jī)

此后，由于NASA投資目標(biāo)的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致經(jīng)費(fèi)有限，X-37項(xiàng)目被交給美國(guó)國(guó)防高等研究計(jì)劃局（DARPA），2006年以后X-37項(xiàng)目被調(diào)整為最高保密級(jí)別，項(xiàng)目相關(guān)的各種研究測(cè)試基本上就再也不公開(kāi)了。

▲X-37B空天飛機(jī)各種參數(shù)細(xì)節(jié)圖

X-37B的發(fā)射任務(wù)

迄今為止，X-37B已經(jīng)執(zhí)行了五次發(fā)射任務(wù)。2019年10月27日，美國(guó)空軍宣布X-37B空天飛機(jī)于美國(guó)東部時(shí)間當(dāng)天凌晨3時(shí)51分在肯尼迪航天中心著陸場(chǎng)成功著陸。這是X-37B軌道試驗(yàn)飛行器的第五次飛行任務(wù)（OTV-5）。至此，在第五次飛行任務(wù)已經(jīng)在軌飛行了780天（超過(guò)兩年），打破其第四次飛行創(chuàng)造的在軌718天的記錄，并且使其多次任務(wù)一共在軌時(shí)間提高到2865天。

▲2019年10月，X-37B成功從太空返回降落在肯尼迪航天中心

其實(shí)說(shuō)其軍事用途，很重要的一點(diǎn)就是其軌道高度和長(zhǎng)時(shí)間在軌能力。上文已經(jīng)說(shuō)了其具備長(zhǎng)時(shí)間在軌的能力，其第二次飛行時(shí)的軌道高度為“近地點(diǎn)320公里，遠(yuǎn)地點(diǎn)333公里”，這已經(jīng)高于卡門(mén)線（是一條位于海拔100 km處，被大部分國(guó)家認(rèn)可為外太空與地球大氣層的界線的分界線），這樣就避免了入侵其他國(guó)家領(lǐng)空的問(wèn)題，這可比一般偵察機(jī)好多了，在X-37B軌道高度進(jìn)行偵查拍攝的話，既沒(méi)有糾紛，又比偵查衛(wèi)星靈活，至少這種可復(fù)用的空天設(shè)備，攜帶的偵查設(shè)備可以及時(shí)更換，至于其他空天打擊武器什么的，現(xiàn)在談還為時(shí)尚早。

▲美國(guó)空軍X-37B軌道試驗(yàn)飛行器5米整流罩