X-15試驗機是由美國航空航天局、美國空軍、海軍和北美人航空共同研制的一種高超音速火箭動力實驗機。它在20世紀60年代打破了許多速度和高度的記錄,到達了外層空間的邊緣,并返回了有價值的數據,為飛機和航天器的設計提供了重要的資料。X-15的最高速度記錄由威廉J.“皮特”騎士在1967年10月創造,速度為每小時4,520英里(7,274公里/小時)或馬赫6.72,這一記錄截至2016年仍未被破。在整個X-15計劃的飛行項目中,有13架次到達了80公里以上的高度,這是美國空軍所制訂宇宙飛行的標準高度,駕駛這13架次的八名飛行員因此獲得太空人的身份。另外還有兩名飛行員獲頒美國航空航天局的太空人之翼勛章。X-15試驗機是美國建造的第一個有人亞軌道飛行器,共有12名飛行員進行了199次飛行。其中,8名飛行員進行了13次飛行,滿足了美國空軍的航天標準,因此被認定為太空人。其中兩次飛行達到了國際航空聯合會的宇宙飛行標準高度,即到達62.1英里高度(100公里)。5名空軍飛行員獲得了軍方太空人翼章,而3名民間飛行員在最后一次X-15飛行35年后獲得了NASA太空人翼章。
簡介
在近十年的時間里,X-15 先后創造了 6.72 馬赫和 108,000 米的速度與升限的世界記錄,它的試驗飛行幾乎涉及了高超音速研究的所有領域,并為美國后來水星、雙子星、阿波羅有人航天計劃和航天飛機的發展提供了極其珍貴的試驗數據。在 X-15 整個試驗飛行過程中,研究人員根據其飛行數據總共撰寫了 765份有價值的研究報告。
性能參數
X-15 機長 采用中單翼設計,最初裝備兩臺 XLR-11 火箭發動機(后改為 XLR-99)。X-15 機身表面覆蓋有一層稱作 Inconel X 的鎳鉻鐵合金,可抵御高速飛行時產生的 1,200 度高溫。由于火箭發動機燃料消耗量驚人,所以 X-15 必須由一架 B-52轟炸機 載機帶入空中。從載機上釋放后,X-15 自身攜帶的燃料只能飛行 80~120 秒,因此余下來的 10 分鐘左右只能是無動力滑翔。降落時,X-15 機身前部下方安裝有常規機輪,機身后部則為兩個著陸滑撬。
1964 年 2 月,兩架 X-15 被改裝為 X-15A-2。后者機身加長了 71 厘米,機翼下增加了兩個分別裝有液氨和液態氧的罐體,它們可以為 X-15A-2 多提供 60 秒的飛行時間。X-15A-2 在 1967 年創造出了 6.72 馬赫的世界最快速度記錄。
歷史
1954年7月19日,美國國家航空咨詢委員會(NACA,1958年改組為現在的美國航空航天局,簡稱NASA)為了加快吸氣式發動機技術研究,以蘭利中心為牽頭單位實施了一個高超音速研究發動機計劃。該計劃的主要目的是驗證沖壓噴氣發動機在飛行馬赫數為4—8時的推力性能。同時,獲得在高空高速條件下對氣動力、材料和飛行數字技術以及人的生理情況的認識。這就是X-15的由來。
1955年9月,北美航空公司戰勝貝爾、道格拉斯和共和公司中標,1955年11月簽署了制造3架X-15的合同。1958年10月15日,第一架X-15用卡車拉到愛德華空軍基地。1959年3月19日,一架NB-52開始在愛德華空軍基地載著這架X-15進行第一次試飛。1959年6月8日,斯科特·克羅斯菲爾德第一次操縱X-15脫離母機,并完成無動力滑翔著陸。
1960年8月12日,X-15A從NB-52載機投放下來后,由美國空軍飛行員羅伯特·懷特駕駛,爬升到41496米高度,打破了4年前由X-2試驗機創造的38364米的高度紀錄。
此后數年,X-15持續刷新飛行紀錄。1963年8月22日,其飛行高度達到108,000米(108公里);1967年10月3日,威廉·J·奈特少校駕駛X-15A-2時,飛行速度達到M6.72(7272千米/小時),這是X-15試飛過程中達到的最高速度,也是當時所有飛機的最快飛行速度。
之所以能達到這個速度,主要因為機翼下增加了兩個副油箱,一個裝液態氧,另一個裝氨,從而延長了火箭發動機的燃燒時間,但由于增加了重量,也限制了X-15A-2達到更大的速度。遺憾的是,在那次飛行中,沖壓噴氣發動機的試驗架融化了,奈特不得不迫降。
1968年1月,X—15飛機研制計劃取消,轉入單項技術研究項目。X-15計劃從開始制造到最后一次飛行幾乎經歷了10年,總費用為3億美元,加上最后為阿波羅宇宙飛行計劃作的試驗,這應該算是較為值得的研究機了。它所完成的試驗為美國航空工業此后多年一直保持領先地位起到了重要的作用。
1979年4月22日,經歷15年的高超音速研究發動機計劃終于壽終正寢了。但其豐富的超燃沖壓發動機研究經驗成了后來美國國家航天飛機計劃的基礎。
技術數據
機型 試驗機 乘員 1人
發動機 推力256.8千牛
機長 15.24米
機高 3.53米
翼展 6.79米
翼面積 18.58米
空重 5863千克
起飛重量 15300千克
最大速度 m6.7
升限 107960米
參考資料 >