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X-15试验机

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X-15
类型 火箭飞机
制造商 北美航空
首飞 1959年6月8日
服役 1959年9月17日
退役 1968年12月
状态 博物馆收藏
主要用户 美国空军
NASA
制造数量 3
查克·叶格与X-15模型
查克·叶格与X-15模型

北美X-15(North American X-15)是一架由北美航空所承制开发的火箭动力实验机。X-15可能是在贝尔X-1之后,美国空军NASA美国海军X系列试验机中最重要的一架。在1960年代,X-15打破了许多速度与高度的记录,由于其飞行高度到达大气层的边缘,为之后的研究提供了重要的资料。它同时也是美国建造的第一个有人亚轨道飞行器。

在整个X-15计划的飞行项目中,有13架次到达了80公里以上的高度,这是美国空军所制订宇宙飞行的标准高度,驾驶这13架次的八名飞行员因此获得宇航员的身份。另外还有两名飞行员获颁NASA宇航员之翼勋章英语Astronaut Badge[1]

一些权威的航空学研究者设定的太空的起始高度比美国空军NASA的标准高度都低,所以还有许多X-15飞行员也可被视作宇航员。在距地球19哩(31千米)的上空是适航大气层英语aeropause,这里的环境与太空基本相同,而许多X-15飞行员驾驶飞机都到达此高度以上。

另外还有两架次(由同一飞行员驾驶)到达国际航空联合会的宇宙飞行标准高度,即到达62.1哩高度(100公里)。

历史

X-15用滑橇降落
X-15用滑橇降落

对机身的请求在1954年12月30日公布,1955年2月4日公布对火箭发动机的请求。1955年11月北美航空公司签订了制造机身的合约,反应发动机英语Reaction Motors在1956年签订了制造发动机的合约。

与其他X系列试验机一样,X-15首先是挂在一架B-52机翼下被带到空中,然后火箭发动机开始工作。它的机身很长且为圆柱形。向后的整流片使机身看起来很平。背部及腹部的楔形垂直尾翼很厚。可收起的起落架包括机鼻起落架和两个滑橇。初始型X-15A的两具XLR-11火箭发动机提供36千牛顿推力,后来的XLR-99在海平面提供254千牛顿推力,在最高高度提供311千牛顿。

1958年之前,美国空军美国国家航空咨询委员会(NACA,也就是NASA的前身)的官员提出了轨道运行式X-15(X-15B)的方案,这种X-15将会被一具SM-64纳瓦荷式火箭(SM-64 Navaho missile)送入太空。在NACA成为NASA之后这个方案被抛弃,取而代之的是水星计划。1959年,X-20Dyna-Soar太空滑翔机计划成为美国空军军用载人太空飞行器的优先计划。X-20计划在1960年代早期被中止。

X-15的首飞是在1959年6月8日,飞行员为史考特·克劳斯菲尔德(Scott Crossfield),这次飞行实际上是一次无动力滑翔。同年9月17日进行了第一次有动力飞行。1960年11月15日进行了第一次使用XLR-99发动机的飞行。

整个项目中一共建造了三架X-15,它们总共飞了199次,最后一次在1968年10月24日。原计划是在1968年11月21日,内华达州史密斯兰奇(Smith Ranch),由威廉·奈特(William J. Knight)进行第200次飞行。技术与天气的原因使这次飞行被延后了至少六次,直到1968年12月。最后因为天气原因,此次飞行在1968年12月20日被中止。地面人员将X-15从B-52上拆下,准备将它无限期地储存起来。一架存放在华盛顿特区的国家航空航太博物馆,一架存放在俄亥俄州代顿莱特派特森空军基地(Wright-Patterson AFB)内的国立美国空军博物馆(National Museum of the United States Air Force)。编号56-6672的第三架X-15则是于1967年11月15日坠毁。

一共有12名飞行员驾驶过X-15,包括第一个登上月球的人尼尔·阿姆斯壮约瑟夫·恩格

1963年7月和8月,驾驶X-15两次到达100公里以上高度,成为第一个两次进入太空的人。

1967年11月15日第三架X-15在下降时开始尾旋,重力加速度到达15G(147 m/s²),飞机在空中解体,残骸散布在50平方哩的范围内,飞行员麦可·亚当斯(Michael J. Adams)不幸在这起意外中牺牲。2004年6月8日,人们在加州兰兹堡(Randsburg)附近、那架X-15座舱被发现的地方,为他竖立了一个纪念碑。除此之外亚当斯也被追绶宇航员之翼(Astronaut Wings)勋章。1991年,他的名字被放入佛罗里达州肯尼迪太空中心的宇航员纪念馆。

第二架X-15在一次降落事故后被重建,它被加长了约0.74米,机身下加挂了两个副油箱,而且被进行了隔热处理。这架新飞机被命名为X-15A-2。它的首飞日期为1964年6月28日,最终设定了一项新的速度记录:7,274 km/h(4520mph或2021m/s)。

一直到2004年太空船一号(SpaceShipOne)的第三次试飞之前,除了航天飞机以外还没有飞行器能打破X-15的高度记录。当然,无人空射火箭,例如“飞马座”火箭,经常超越X-15的速度与高度记录。被广泛报导的X-43A超高音速飞机的新速度记录,只是无人机新的记录。这架小得出奇的飞机在2004年11月16日在29公里高度上达到了接近10马赫的速度(10620km/h或6600mph或2.95km/s)。

数据

诸元

  • 乘员:1
  • 长度: 50.7 ft(15.45 m)
  • 翼展: 22.3 ft(6.8 m)
  • 高度: 13.5 ft(4.12 m)
  • 机翼面积: 200 ft²(18.6 m²)
  • 空重: 14,600 lb(6,620 kg)
  • 装载燃料及飞行员后: 34,000 lb(15,420 kg)
  • 最大起飞重量 34,000 lb(15,420 kg)
  • 动力:1x Thiokol XLR99-RM-2液体燃料火箭发动机,70,400 lbf(313 kN)推力(30公里高时)使用液氧与液氨推进剂。由于氨分子过于稳定很难烧,燃烧不稳定的声音巨大,使用一个复杂的喷注器强行向燃料中加注乙炔。

性能

  • 最高速度: 4,520 mph (7,274 km/h) Mach 6.85
  • 航程: 280 miles(450 km)
  • 最高飞航纪录: 67 miles (108 km), 354,330 ft
  • 爬升速度: 60,000 ft/min(18,000 m/min)
  • 机翼负荷: 829 kg/m²(170 lb/ft²)
  • 推重比2.07
  • 序列号:X-15计划中用到了五架飞机,包括三架X-15和两架NB-52
    • X-15A-1 - 56-6670, 82次有动力飞行
    • X-15A-2 - 56-6671, 53次有动力飞行
    • X-15A-3 - 56-6672, 64次有动力飞行
    • NB-52A - 52-003(1969年10月退役)
    • NB-52B - 52-008(2004年11月退役)
挂在NB-52B机翼下方,漆成白色的X-15
挂在NB-52B机翼下方,漆成白色的X-15

破纪录的飞行

高度纪录

在美国,对于一个人要到达怎样的高度才能被称为“宇航员”两种说法。美国空军决定颁给任何到达80公里高的人宇航员之翼勋章,但是国际航空联合会太空定义在100公里以上的高度。13架次的X-15到达了80公里高,其中两个架次到达了100公里。驾驶飞机进入与太空环境相似的“适航大气层”的飞行员们应该得到赏识,也许他们可以作为将来的中级或初级宇航员,尽管他们没有被官方授予“宇航员”称号。

到达80公里高的架次
架次 日期 最高速度 高度 飞行员
62 1962年6月17日 6,167 km/h 95,940 m Robert M. White英语Robert M. White
77 1963年1月17日 5,918 km/h 82,810 m Joseph A. Walker英语Joseph A. Walker
87 1963年6月27日 5,512 km/h 86,870 m Robert Rushworth英语Robert A. Rushworth
90 1963年7月19日 5,971 km/h 106,010 m Joseph A. Walker英语Joseph A. Walker
91 1963年8月22日 6,106 km/h 107,960 m Joseph A. Walker英语Joseph A. Walker
138 1965年6月29日 5,523 km/h 85,527 m Joseph H. Engle
143 1965年8月10日 5,713 km/h 82,601 m Joseph H. Engle
150 1965年9月28日 6,006 km/h 90,099 m John B. McKay英语John B. McKay
153 1965年10月14日 5,720 km/h 81,230 m Joseph H. Engle
174 1966年11月1日 6,035 km/h 93,543 m Bill Dana英语William H. Dana
190 1967年10月17日 6,206 km/h 85,500 m Pete Knight英语William J. Knight
191 1967年11月15日 5,745 km/h 81,080 m Michael J. Adams英语Michael J. Adams
197 1968年8月21日 5,541 km/h 81,530 m Bill Dana英语William H. Dana

坠毁

速度纪录

前十速度纪录
架次 日期 最高速度 高度 飞行员
45 1961年11月9日 6,587 km/h 30,968 m Neil Armstrong
59 1962年6月27日 6,605 km/h 37,704 m Joseph A. Walker英语Joseph A. Walker
64 1962年7月26日 6,420 km/h 30,145 m Neil Armstrong
86 1963年6月25日 6,294 km/h 34,077 m Joseph A. Walker英语Joseph A. Walker
89 1963年7月18日 6,317 km/h 31,943 m Robert A. Rushworth英语Robert A. Rushworth
97 1963年12月5日 6,466 km/h 30,785 m Robert A. Rushworth英语Robert A. Rushworth
105 1964年4月29日 6,286 km/h 30,968 m Robert A. Rushworth英语Robert A. Rushworth
137 1965年6月22日 6,338 km/h 47,518 m John B. McKay英语John B. McKay
175 1966年11月18日 6,840 km/h 30,145 m Pete Knight英语William J. Knight
188 1967年10月3日 7,274 km/h 58,552 m Pete Knight英语William J. Knight

X-15飞行员

飞行员 隶属于 飞行
次数
在美国空
军进行的
太空飞行
在国际航空
协会进行的
太空飞行
最高
马赫数
最高
速度
(km/h)
最高
高度
(m)
Michael J. Adams英语Michael J. Adams†† 美国空军 7 1 0 5.59 6,151 81,077
Neil Armstrong NASA 7 0 0* 5.74 6,420 63,246
Scott Crossfield英语Albert Scott Crossfield 北美航空 14 0 0 2.97 3,154 24,725
Bill Dana英语William H. Dana NASA 16 2 0 5.53 6,272 93,543
Joseph H. Engle 美国空军 16 3 0* 5.71 6,257 85,527
Pete Knight英语William J. Knight 美国空军 16 1 0 6.70 7,274 85,496
John B. McKay英语John B. McKay NASA 29 1 0 5.65 6,217 90,099
Forrest S. Petersen英语Forrest S. Petersen 美国海军 5 0 0 5.3 5,794 31,029
Robert A. Rushworth英语Robert A. Rushworth 美国空军 34 1 0 6.06 6,466 86,868
Milt Thompson英语Milton O. Thompson NASA 14 0 0 5.48 5,993 65,258
Joe Walker英语Joseph A. Walker 美国空军 25 3 2 5.92 6,605 107,960
Robert M. White英语Robert M. White 美国空军 16 1 0 6.04 6,587 95,936

Iven Kincheloe英语Iven Kincheloe上尉在1957年9月被选中成为空军的X-15试飞员(Bob White英语Bob White上尉作为他的替补),但是在X-15试飞前的一次F-104事故中牺牲。

††在第191架次中牺牲。

*这两名飞行员在离开X-15计划后到达了100公里高(尼尔·阿姆斯特朗双子星座计划阿波罗计划中进入太空,而约瑟夫·恩格则是在航天飞机计划中达成)。

参考

  1. ^ Jenkins, Dennis R. Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System 3rd. Voyageur Press. 2001. ISBN 978-0-9633974-5-4. 

外部链接

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