X-15試驗機

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X-15
X-15 in flight.jpg
類型 火箭飛機
生產公司 北美航空
首次飛行 1959年6月8日
服役 1959年9月17日
退役 1968年12月
使用狀態 博物館收藏
主要用戶 美國空軍
NASA
生產數量 3
查克·葉格與X-15模型

北美X-15(North America 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。

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Astronaut Wing)。[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英里的上空是適航大氣層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推遲了至少六次,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國家航空航太博物館,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)

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

破記錄的飛行[编辑]

高度記錄[编辑]

在美國,對於一個人要到達怎樣的高度才能被稱為「宇航員」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宇航員,儘管他們沒有被官方授予“宇航員”稱號。

到達80公里高的架次
架次 日期 最高速度 高度 飛行員
62 1962年6月17日 6,167 km/h 95,940 m Robert M. White
77 1963年1月17日 5,918 km/h 82,810 m Joe Walker
87 1963年6月27日 5,512 km/h 86,870 m Robert Rushworth
90 1963年7月19日 5,971 km/h 106,010 m Joe Walker
91 1963年8月22日 6,106 km/h 107,960 m Joe 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 en: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
190 1967年10月17日 6,206 km/h 85,500 m Pete Knight
191 1967年11月15日 5,745 km/h 81,080 m en:Michael J. Adams
197 1968年8月21日 5,541 km/h 81,530 m Bill Dana

墜毀

速度記錄[编辑]

前十速度紀錄
架次 日期 最高速度 高度 飛行員
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 Joe 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 Joe Walker
89 1963年7月18日 6,317 km/h 31,943 m Robert Rushworth
97 1963年12月5日 6,466 km/h 30,785 m Robert Rushworth
105 1964年4月29日 6,286 km/h 30,968 m Robert Rushworth
137 1965年6月22日 6,338 km/h 47,518 m John B. McKay
175 1966年11月18日 6,840 km/h 30,145 m Pete Knight
188 1967年10月3日 7,274 km/h 58,552 m Pete 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)
Michael J. Adams†† 美國空軍 7 1 0 5.59 6,151 81,077
Neil Armstrong NASA 7 0 0* 5.74 6,420 63,246
Scott Crossfield 北美航空 14 0 0 2.97 3,154 24,725
Bill Dana NASA 16 2 0 5.53 6,272 93,543
Joseph H. Engle 美國空軍 16 3 0* 5.71 6,257 85,527
Pete Knight 美國空軍 16 1 0 6.70 7,274 85,496
John B. McKay NASA 29 1 0 5.65 6,217 90,099
Forrest S. Petersen 美國海軍 5 0 0 5.3 5,794 31,029
Robert Rushworth 美國空軍 34 1 0 6.06 6,466 86,868
Milt Thompson NASA 14 0 0 5.48 5,993 65,258
Joe Walker 美國空軍 25 3 2 5.92 6,605 107,960
Robert M. White 美國空軍 16 1 0 6.04 6,587 95,936

Iven Kincheloe上尉在1957年9月被選中成為空軍的X-15試飛員(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 edition. Voyageur Press. 2001. ISBN 0-9633974-5-1. 

外部鏈結[编辑]

相關內容[编辑]


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