X-15試驗機

由美國空軍和美國宇航局運營的火箭動力飛機

北美X-15(North American X-15)是一架由北美航空所承製開發的火箭動力實驗機。X-15可能是在貝爾X-1之後,美國空軍NASA美國海軍X系列試驗機中最重要的一架。在1960年代,X-15打破了許多速度與高度的記錄,由於其飛行高度到達大氣層的邊緣,為之後的研究提供了重要的資料。它同時也是美國建造的第一個有人亞軌道飛行器。

X-15
类型火箭飛機
制造商北美航空
首飞1959年6月8日
起役日期1959年9月17日
退役日期1968年12月
状态博物館收藏
主要用户美國空軍
NASA
制造数量3
查克·葉格與X-15模型

在整個X-15計畫的飛行項目中,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NASA太空人之翼勳章英语Astronaut Badge[1]

一些權威的航空學研究者設定的太空的起始高度比美國空軍NASA的標準高度都低,所以還有許多X-15飛行員也可被視作太空人。在距地球19英里(31公里)的上空是適航大氣層英语aeropause,這裏的環境與太空基本相同,而許多X-15飛行員駕駛飛機都到達此高度以上。

另外還有兩架次(由同一飛行員駕駛)到達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)。

歷史编辑

X-15用滑橇降落

對機身的請求在1954年12月30日公佈,1955年2月4日公佈對火箭發動機的請求。1955年11月北美航空公司簽訂了製造機身的合約,反應發動機英语Reaction Motors在1956年簽訂了製造發動機的合約。

與其他X系列試驗機一樣,X-15首先是掛在一架B-52機翼下被帶到空中,然後火箭發動機開始工作。它的機身很長且為圓柱形。向後的整流片使機身看起來很平。背部及腹部的楔形垂直尾翼很厚。可收起的起落架包括機鼻起落架和兩個滑橇。初始型X-15A的兩具XLR-11火箭發動機提供36千牛頓推力,後來的XLR-99在海平面提供254千牛頓推力,在最高高度提供311千牛頓。

1958年之前,美國空軍美國國家航空諮詢委員會(NACA,也就是NASA的前身)的官員提出了軌道運行式X-15(X-15B)的方案,這種X-15將會被一具SM-64納瓦荷式火箭(SM-64 Navaho missile)送入太空。在NACA成為NASA之後這個方案被拋棄,取而代之的是水星計畫。1959年,X-20Dyna-Soar太空滑翔機計畫成為美國空軍軍用載人太空飛行器的優先計畫。X-20計畫在1960年代早期被中止。

X-15的首飛是在1959年6月8日,飛行員為史考特·克勞斯菲爾德(Scott Crossfield),這次飛行實際上是一次無動力滑翔。同年9月17日進行了第一次有動力飛行。1960年11月15日進行了第一次使用XLR-99發動機的飛行。

整個項目中一共建造了三架X-15,它們總共飛了199次,最後一次在1968年10月24日。原計劃是在1968年11月21日,內華達州史密斯蘭奇(Smith Ranch),由威廉·奈特(William J. Knight)進行第200次飛行。技術與天氣的原因使這次飛行被延後了至少六次,直到1968年12月。最後因為天氣原因,此次飛行在1968年12月20日被中止。地面人員將X-15從B-52上拆下,準備將它無限期地儲存起來。一架存放在華盛頓特區美國國家航空航天博物館,一架存放在俄亥俄州代顿萊特派特森空軍基地(Wright-Patterson AFB)內的國立美國空軍博物館(National Museum of the United States Air Force)。編號56-6672的第三架X-15則是於1967年11月15日墜毀。

一共有12名飛行員駕駛過X-15,包括第一個登上月球的人尼爾·阿姆斯壯約瑟夫·恩格

1963年7月和8月,駕駛X-15兩次到達100公里以上高度,成為第一個兩次進入太空的人。

1967年11月15日第三架X-15在下降時開始尾旋,重力加速度到達15G(147 m/s²),飛機在空中解體,殘骸散佈在50平方英里的範圍內,飛行員麥可·亞當斯(Michael J. Adams)不幸在這起意外中犧牲。2004年6月8日,人們在加州蘭茲堡(Randsburg)附近、那架X-15座艙被發現的地方,為他豎立了一個紀念碑。除此之外亞當斯也被追綬太空人之翼(Astronaut Wings)勳章。1991年,他的名字被放入佛羅里達州甘迺迪太空中心的太空人紀念館。

第二架X-15在一次降落事故後被重建,它被加長了約0.74米,機身下加掛了兩個副油箱,而且被進行了隔熱處理。這架新飛機被命名為X-15A-2。它的首飛日期為1964年6月28日,最終設定了一項新的速度記錄:7,274 km/h(4520mph或2021m/s)。

一直到2004年太空船一號(SpaceShipOne)的第三次試飛之前,除了太空梭以外還沒有飛行器能打破X-15的高度記錄。當然,無人空射火箭,例如“飛馬座”火箭,經常超越X-15的速度與高度記錄。被廣泛報導的X-43A超高音速飛機的新速度記錄,只是無人機新的記錄。這架小得出奇的飛機在2004年11月16日在29公里高度上達到了接近10馬赫的速度(10620km/h或6600mph或2.95km/s)。

數據编辑

Orthographically projected diagram of the North American X-15.

諸元编辑

  • 乘員:1
  • 長度: 50.7 ft(15.45 m)
  • 翼展: 22.3 ft(6.8 m)
  • 高度: 13.5 ft(4.12 m)
  • 機翼面積: 200 ft²(18.6 m²)
  • 空重: 14,600 lb(6,620 kg)
  • 裝載燃料及飛行員後: 34,000 lb(15,420 kg)
  • 最大起飛重量 34,000 lb(15,420 kg)
  • 動力:1x Thiokol XLR99-RM-2液體燃料火箭發動機,70,400 lbf(313 kN)推力(30公里高時)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。

性能编辑

  • 最高速度: 4,520 mph (7,274 km/h) Mach 6.85
  • 航程: 280 miles(450 km)
  • 最高飛航紀錄: 67 miles (108 km), 354,330 ft
  • 爬升速度: 60,000 ft/min(18,000 m/min)
  • 機翼負荷: 829 kg/m²(170 lb/ft²)
  • 推重比2.07
  • 序列號:X-15計劃中用到了五架飛機,包括三架X-15和兩架NB-52
    • X-15A-1 - 56-6670, 82次有動力飛行
    • X-15A-2 - 56-6671, 53次有動力飛行
    • X-15A-3 - 56-6672, 64次有動力飛行
    • NB-52A - 52-003(1969年10月退役)
    • NB-52B - 52-008(2004年11月退役)
掛在NB-52B機翼下方,漆成白色的X-15

破紀錄的飛行编辑

高度紀錄编辑

在美國,對於一個人要到達怎樣的高度才能被稱為「太空人」兩種說法。美國空軍決定頒給任何到達80公里高的人太空人之翼勳章,但是國際航空聯合會太空定義在100公里以上的高度。13架次的X-15到達了80公里高,其中兩個架次到達了100公里。駕駛飛機進入與太空環境相似的“適航大氣層”的飛行員們應該得到賞識,也許他們可以作為將來的中級或初級太空人,儘管他們沒有被官方授予“太空人”稱號。

到達80公里高的架次
架次日期最高速度高度飛行員
621962年6月17日6,167 km/h95,940 m罗伯特·迈克尔·怀特
771963年1月17日5,918 km/h82,810 m约瑟夫·艾伯特·沃克
871963年6月27日5,512 km/h86,870 mRobert Rushworth英语Robert A. Rushworth
901963年7月19日5,971 km/h106,010 m约瑟夫·艾伯特·沃克
911963年8月22日6,106 km/h107,960 m约瑟夫·艾伯特·沃克
1381965年6月29日5,523 km/h85,527 m約瑟夫·恩格
1431965年8月10日5,713 km/h82,601 m約瑟夫·恩格
1501965年9月28日6,006 km/h90,099 mJohn B. McKay英语John B. McKay
1531965年10月14日5,720 km/h81,230 m約瑟夫·恩格
1741966年11月1日6,035 km/h93,543 mBill Dana英语William H. Dana
1901967年10月17日6,206 km/h85,500 mPete Knight英语William J. Knight
1911967年11月15日5,745 km/h81,080 mMichael J. Adams英语Michael J. Adams
1971968年8月21日5,541 km/h81,530 mBill Dana英语William H. Dana

墜毀

速度紀錄编辑

前十速度紀錄
架次日期最高速度高度飛行員
451961年11月9日6,587 km/h30,968 m尼爾·阿姆斯壯
591962年6月27日6,605 km/h37,704 m约瑟夫·艾伯特·沃克
641962年7月26日6,420 km/h30,145 m尼爾·阿姆斯壯
861963年6月25日6,294 km/h34,077 m约瑟夫·艾伯特·沃克
891963年7月18日6,317 km/h31,943 mRobert A. Rushworth英语Robert A. Rushworth
971963年12月5日6,466 km/h30,785 mRobert A. Rushworth英语Robert A. Rushworth
1051964年4月29日6,286 km/h30,968 mRobert A. Rushworth英语Robert A. Rushworth
1371965年6月22日6,338 km/h47,518 mJohn B. McKay英语John B. McKay
1751966年11月18日6,840 km/h30,145 mPete Knight英语William J. Knight
1881967年10月3日7,274 km/h58,552 mPete Knight英语William J. Knight

X-15飛行員编辑

飛行員隸屬於飛行
次數
在美國空
軍進行的
太空飛行
在國際航空
協會進行的
太空飛行
最高
馬赫數
最高
速度
(km/h)
最高
高度
(m)
邁克爾·詹姆斯·亞當斯††美國空軍7105.596,15181,077
尼爾·阿姆斯壯NASA700*5.746,42063,246
Scott Crossfield英语Albert Scott Crossfield北美航空14002.973,15424,725
Bill Dana英语William H. DanaNASA16205.536,27293,543
約瑟夫·恩格美國空軍1630*5.716,25785,527
Pete Knight英语William J. Knight美國空軍16106.707,27485,496
John B. McKay英语John B. McKayNASA29105.656,21790,099
福里斯特·S·彼得森美國海軍5005.35,79431,029
Robert A. Rushworth英语Robert A. Rushworth美國空軍34106.066,46686,868
Milt Thompson英语Milton O. ThompsonNASA14005.485,99365,258
约瑟夫·艾伯特·沃克美國空軍25325.926,605107,960
罗伯特·迈克尔·怀特美國空軍16106.046,58795,936

Iven Kincheloe英语Iven Kincheloe上尉在1957年9月被選中成為空軍的X-15試飛員(Bob White英语Bob White上尉作為他的替補),但是在X-15試飛前的一次F-104事故中犧牲。

††在第191架次中犧牲。

*這兩名飛行員在離開X-15計畫後到達了100公里高(尼尔·阿姆斯特朗雙子星座計畫阿波羅計畫中進入太空,而約瑟夫·恩格則是在太空梭計畫中達成)。

參考编辑

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

相關內容编辑

外部連結编辑