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維珍銀河公司的太空船二號墜毀事故上週五發生,原因仍然未知,但該商業太空飛機的羽翼再入系統似乎與此有關。國家運輸安全委員會(NTSB)的調查人員確定,該飛行器的副駕駛比計劃提前移動了一個操縱桿以“解鎖”羽翼系統,並且在羽翼展開兩秒鐘後,航天器解體了。
發生這種情況的具體細節或原因仍然不清楚。羽翼系統通常在太空船二號已經爬升到拋物線飛行路徑的頂峰並開始下降後使用,以幫助飛行器減速並在飛回地球時保持穩定。事實上,該設計是主要創新之一,使太空船二號的前身,較小的太空船一號,在2004年執行了首次載人商業太空飛行,並贏得了1000萬美元的安薩里X大獎。
太空船二號有兩個尾翼,每個機翼後方伸出一個。每個尾翼都充當方向舵,並且在後部有一個小的水平襟翼,向外延伸。當飛機下降時,兩個尾翼可以一起從零度到 90 度向上樞轉,使其“垂直”地立在飛機後方。在這種配置中,尾翼和襟翼產生阻力。這種“羽翼化”效應類似於羽毛球運動中的羽毛球。兩者的形狀都旨在引起來自空氣阻力的高度阻力,並且兩者都具有極高的空氣動力學穩定性,這意味著阻力將始終最終將飛機或羽毛球推向相同的方向(羽毛球將始終轉向羽毛球頭先飛,而太空船二號的羽翼尾翼確保它將以正確的角度重返地球大氣層)。
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在正常飛行期間,太空船二號由其母船白色騎士二號向上攜帶,並在空中釋放,以點燃其火箭發動機,完成剩餘的太空邊緣爬升。在此期間,雙尾翼始終以“非羽翼化”配置筆直指向機身後面。當需要返回地面時,太空船二號的飛行員可以展開羽翼,將尾翼向上樞轉。當向上指向時,尾翼與氣流方向成直角,對飛行器產生巨大的阻力,從而在不使航天器過熱的情況下減速。這種方法有效,因為太空船二號並非從軌道返回;從太空邊緣(它飛行到 110 公里的最高高度)返回時,它的最高速度足夠低,以至於羽翼足以安全地減速。軌道航天器以如此高的速度返回,以至於它們需要隔熱罩來保護它們。
羽翼化設計已經在之前的太空船二號試飛中證明了其自身價值。在 2011 年 9 月的一次測試中,航天器的飛行員在滑翔下降到地球時短暫失去了對飛行器的控制,但透過將尾翼移動到羽翼化配置重新獲得了穩定性。
在週五的飛行中,飛行員通常會在太空飛機在下降過程中達到 1.4 馬赫(音速的 1.4 倍)的速度時展開羽翼,但據 NTSB 代理主席克里斯托弗·哈特稱,副駕駛邁克爾·阿爾斯伯裡在太空船二號達到 1.0 馬赫時提前解鎖了方向舵。然而,哈特表示,僅此一項行動本不應足以使尾翼向上樞轉,因為兩位飛行員都沒有采取進一步的步驟轉動羽翼手柄來實際移動它們。不知何故,尾翼還是向上旋轉了,並且在飛行中的這一點增加的阻力被證明是災難性的。