如果一個比空氣重飛行器要能夠離開地面,首先得要取得一定的升力,不然就得要到51區去找找看有沒有反重力引擎。這個升力的產生,有可能是透過旋轉的翼面,譬如直升機,或者是對地面噴出的氣體產生的反作用力,譬如AV-8B,再不然就是透過大面積的固定翼面和速度來取得。最後一種就是固定翼飛機得以起飛的方式。比較多數的固定翼飛機需要在一個相對平坦的地面上滑行一段距離之後,才有辦法累積到最低的起飛速度,這個滑行的時間和距離就有很多影響的因素,包含飛行器的發動機的推力大小。推力愈大, 滑行的時間和距離就可能縮短。這就是現代諸多軍用機都有後燃器的緣故之一。
假如這個起飛時能夠取得的推力夠大,是有辦法讓一個戰鬥機大小的飛行器在少於10公尺以內的距離騰空。可是,有一個物理障蔽是目前無法超越的,那就是:推力愈大,體積也會愈大。不相信?你看看單單是要把衛星打到地球低軌道的火箭體積,就比裝在車上到處跑的彈道飛彈還大。
體積愈大,重量也就不會小到哪裡去,而且,真的要使用那麼大推力的時間,佔據整個飛行時間的比例很低。如果起飛之後還把這個大推力的來源掛在身上,佔去的重量和體積就蠻浪費的。這一點考量,在飛彈上面尤其重要,因為多數飛彈的體積和重量都比戰鬥機要小不少,掛了一個很大的,專門用來在極短距離起飛的動力來源,被浪費的可用空間和重量比例高太多。因此,大多數的飛彈會使用可以拋棄的大推力,使用時間很短的助推器來達到既可以很快升空,拋棄之後又不會持續佔據飛彈的可能空間和重量。現代有不少的助推器設計上和飛彈的本體融合起來,在外觀上不是那麼的突兀。但是早期的設計就不一定是如此了。
早期可以拋棄的助推器往往是掛在飛機或者是飛彈的兩側,體積不小,使用時的火焰和噪音都很驚人。網路上有一些早期B-47轟炸機使用助推器起飛的影片,那個壯觀的程度,很嚇人吧!
助推器本身就可以看做是一個小型火箭,只是沒有除了燃料以外的酬載。因為要在很短的時間 內發出很大的推力,使用的燃料的活性相對也會比較高,換句話說,在與飛行器的搭配上要很小心,不然很有可能在起飛時連帶飛行器一起炸毀了。
再者,因為是可以拋棄的助推器,表示是要使用的時候才會掛在飛行器上面,並非飛行器上的固定裝備。既然是可以拆卸的,那就表示固定的結構並不是非常的堅固。要讓助推器產生的推力對起飛有幫助,助推器的安裝角度就必須仔細調整,不然就會產生偏離飛行方向的推力,導致飛行器出現飛行誤差或者是無法控制的狀況。
美國在擄獲並且自行生產V1的時候,對於V1需要長度很長的滑行軌起飛相當熟悉。在試驗笨鳥(Loon)的時候,考慮到需要在潛艇上面發射,發射軌的長度需要和迷你裙的長度有拚,所以助推器的推力要大幅提高,才有可能達到預定的效果。等到獅子座飛彈研發計畫開始競標時,沃特公司不單單提出可以重複使用的飛彈彈體以外,也策畫讓助推器的試驗流程與飛彈分開。沃特公司打算先進行飛彈的測試部分,等到問題逐一解決之後,再進行與助推器的整合試驗。
獅子座飛彈預計使用的可拋棄助推器是Aerojet General公司生產的固態推進火箭,每一具火箭可以產生3萬3千磅的推力,持續燃燒時間為2.2秒。1950年5月的時候,設計小組先以水泥與鐵條搭成的假飛彈,配合助推器以及未來要讓飛彈使用的零長度發射架來驗證。這個假飛彈除了重量和重心的位置與未來的飛彈一致以外,外型呢,等於就是個大鐵塊而以。
透過發射過程蒐集的資料顯示,助推器在那個很短的時間之內,是能夠達到預計的飛行速度,可是,在彈體上造成的G力過大,飛彈體內的真空管肯定受不了。類似的問題也發生在響尾蛇飛彈測試的過程中。這樣一來,設計小組需要改變助推火箭對於電子系統可能造成的影響,才得以恢復測試。
10月時,設計修改的過程大致底定,再一次的測試結果將助推火箭產生的G力有效的降低了。可惜的是,在這一次試驗的時候,其中一枚助推火箭脫離不太順暢,不能算是完全成功。基本上來說,助推火箭和發射軌的驗證可以告一段落了。
1951年9月的時候,獅子座飛彈的測試飛行已經相當上軌道,問題也慢慢獲得解決,換句話說,也到了要與可拋棄的助推器整合試驗的階段。
1952年1月Aerojet提議進行整合飛行測試前的最後一次點火測試。他們是利用第六具試飛彈體,FTV-6,裝上加速器來記錄助推火箭加速過程中產生的G力大小。試驗的那幾天愛德華基地下大雨積水,沒有辦法起降,只好轉移到Mugu角基地來做。這個測試並不是完整的起飛過程,助推火箭設定的燃燒時間僅有0.5秒,這樣短的時間,已經足夠偵測到完整燃燒過程時,飛彈會承受到的G力。在跑道的另外一頭是首席試飛員Roy與遠端飛行控制系統,他的任務是首先將飛彈的發動機油門推滿,等到適當的時機,拉住飛彈的一個栓鎖會自動鬆開,同時助推火箭會開始點火,將飛彈全力往Roy的方向高速推送過去。Roy接下來就要想辦法把飛彈停下來。儘管讓飛彈在跑道上高速奔馳後停下來是早已經驗證過一遍又一遍,這一回最大的不同是Roy要看著遠端有個大大的東西直直地朝他衝過來,如果剎車無法順利工作,那麼.......
這實在很有丁小雨看著天上落下來的便便的味道,只不過丁小雨一點也不怕,Roy可是差一點腿都軟掉了。
Roy順利的將飛彈停下來,飛彈也一切完好正常。蒐集到的資料證實助推火箭產生的G力在可容忍的範圍之內。這下子,大家可以鬆口氣,準備正式發射測試了。
海軍在先前笨鳥飛彈試驗之中得到的經驗是,要確認助推火箭的噴嘴和飛彈的重心位置校正妥當,要不然點火之後,飛彈根本不知道會往哪個方向飛,甚至可能轉個頭又想要回家了!也多虧了海軍砸了不少笨鳥飛彈在Mugu角附近的水裡,數量多到當地人戲稱周遭水域是笨鳥感染水域。為了要找出飛彈的重心位置,工程師們把預備作為發射試驗的FTV-3號飛彈用吊車吊起來進行測量。不過話說回來了,裝滿燃料的飛彈也有1萬3千磅的重量,而且數量有限,萬一吊車出問題,白白賠上一枚飛彈,那可划不來。基於這個顧慮,他們先用一個等重的物體來試試吊車的能力和穩定性。
結果,吊車真的就出問題了!幸好只是摔了試掛的物體以及吊車本身。為了保險起見,他們另外找了兩部吊車來找出飛彈的重心位置。
重心位置確定以後,就要將助推火箭安裝上去。一旦確認安裝完畢之後,就誰都不可以碰了,就算是不小心碰到,都有可能導致噴嘴稍有偏差,影響測試結果。
整個計畫到了這個階段,飛彈的飛行包絡線已經測得差不多了,剩下還沒有測試的項目包括:助推火箭發射,由潛艇上控制飛彈,以及最後俯衝撞擊目標。先前謹慎再謹慎的專案經理Nevin Palley,眼看到了最後階段,他倒是打算一箭三鵰,用一個"飛濺任務"把這些事情全辦了,這也成為獅子座飛彈第一次完整的戰術試射任務。擔任發射的潛艇,也是在笨鳥飛彈試驗時使用的Cusk號潛艇。專案小組在1月的時候利用單座的TV-1與Cusk潛艇搭配驗證遠距離控制系統的效果,他們發現控制訊號的有效距離只有125英哩,潛艇也無法辨識飛機傳來的識別訊號,訊號強度也低到預期的20%,如此一來,在試飛的過程中很容易發生失去訊號聯繫的狀況。為此,飛濺任務時還會有一架雙座機,在遙控訊號無法送到飛彈時接手繼續控制。
作為第一次試射的犧牲品,FTV-3還有一些其他的改變:起落架與降落減速傘都被拆除,另外加上終端俯衝階段的控制系統,額外的油箱,新的無線電發訊器,以及新的腹鰭。過去從地面起飛的時候,沒有辦法裝上這個腹鰭,當時以為這個腹鰭能夠提升俯衝時的穩定性。只不過稍後試飛蒐集的資料顯示,效果並不顯著,因此量產型並沒有搭配這個設計。
雖說Nevin大膽的決定,想要一步到位,細節上,他們還是蠻小心的。早上8點50分的時候,測試小組先用之前的單座機模擬演練遙控的流程,確認相關設備都準備好了。中午時刻,Roy Pearson和Billy May在雙座機TV-2上待命,做為測試的獅子座FTV-3啟動噴射發動機,兩分鐘倒數計時開始。
T-20秒,自動飛行系統上線,助推火箭點火。
飛彈離開發射架,助推火箭瓶順利被拋棄。在巨大的火焰和尖嘯聲中,獅子座飛彈第一次全裝備發射至此一切順利。
至此?這是因為飛彈在爬升的過程中,在一旁伴隨機上的Roy發現飛彈的仰角過高,這樣下去,勢必會出現失速的狀況。幸好是能夠利用遙控改變飛彈的姿態,Roy趕緊壓低飛彈的彈鼻,這才讓飛彈得以繼續順利飛行下去。
飛彈發射後一分鐘,Roy將飛彈控制轉給Cusk號潛艇上的試飛員Chuck Miller,由他接手後面的飛行。可是啊,一事剛了,新事又起!Chuck察覺到飛彈的自動飛行系統出現問題,飛彈以425節,遠超過正常的速度在飛行。為了保險起見,Chuck把自動飛行系統關掉,打算以手動控制來維持空速與爬升率。當飛彈爬到3萬4千英呎之後,Chuck開啟高度控制器來維持平飛姿態,同時慢慢將飛彈加速到480節。
當飛彈空速到達0.85馬赫時,一架F-86追蹤機從高處俯衝下來驗證飛彈的空速和偵測值差多少。當空速驗證之後,Chuck把油門推到滿,獅子座飛彈就以0.9馬赫的速度呼嘯,迅速與F-86拉開距離。按照原定的飛行計畫,Chuck要在接下來的時間把控制權從潛艇轉移回伴飛的Roy手上。Roy是順利的取回控制,只不過,以0.9馬赫飛行的飛彈,速度可是超過垂直機翼的TV-2(也就是T-33嘛!),一溜煙的,飛彈就超出他們的視線,跑掉了!
幸好Mugu角的雷達站始終能夠有效的追蹤飛彈的飛行路徑,透過無線電回報,Roy的TV-2儘管看不到,至少還可以保持在有效遙控的距離以內。另外一架伴飛的F-86想辦法切入飛彈的飛行路徑,藉此確認飛彈有收到遙控訊號,而且反應良好,飛行路徑也保持在預定的方向上。
這一次的預定目標是Begg Rock,位於San Nicolas島域的北邊。當飛彈距離目標3英哩時,Roy打開俯衝控制裝置,跟在一旁的F-86回報飛彈確實收到指令,開始壓低姿態往下衝去了。在歷經25分33秒的飛行之後,FTV-3在距離目標一英哩外衝入海面,完美的結束這一次的試射。儘管未能直中目標,考慮到未來服役的時候,獅子座飛彈會攜帶大約4萬噸當量的W-5核彈頭,或是百萬噸當量等級的W-27熱核彈頭,一英哩的誤差在這種威力下,也算不上誤差了。
飛濺任務至此圓滿成功,對沃特公司來說,是個大成功。對海軍來說,他們終於有一款可以從潛艇和水面艦艇發射的核子彈頭飛彈。這一款帶著起落架的飛彈,算是大成功,海軍願意進入量產了。
獅子座飛彈從1953年開始服役,除了可以從潛艇上發射以外,還曾經佈署在Hancock航艦上,利用艦上的蒸氣彈射器發射。1964年北極星彈道飛彈開始服役之後,獅子座飛彈才退出海軍的核子武器行列。
這段故事總算告一段落了,對吧?也不完全啦!
海軍透過這一回的發展經驗,還特別組成"獅子座攻擊任務"隊,由飛行員遙控自Hancock航艦發射的獅子座飛彈,攻擊蘇聯的艦隊。因為有人遠端控制,命中率當可提升不少。當然啦,還好這種規劃沒有真的派上用場。只不過,這又是另外一段故事了。
下面的照片是獅子座飛彈從潛艇上發射的照片,那個煙火可真是大啊!
照片來自網路。

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