65 lat temu: Pierwszy lot hipersonicznego samolotu rakietowego X-15 z napędem
Samolot hipersoniczny X-15 z napędem rakietowym, zbudowany przez North American Aviation (NAA), znacznie poszerzył naszą wiedzę na temat lotów z prędkościami przekraczającymi Mach 6 i wysokościami powyżej 250 000 stóp. Pierwszy lot z napędem X-15, będący wspólnym projektem NASA, Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych i Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, odbył się 17 września 1959 roku w Centrum Badań Lotniczych (Flight Research Center, obecnie Armstrong Flight Research Center) w Bazie Sił Powietrznych Edwards (AFB) w Kalifornii. Główny pilot testowy NAA, A. Scott Crossfield, pilotował ten lot i inne wczesne loty testowe, zanim NASA i Siły Powietrzne przejęły samolot na własność. W latach 1959-1968 12 pilotów wykonało 199 misji i osiągnęło coraz większe prędkości i wysokości, wiedzę i doświadczenie, które później wpłynęły na rozwój przyszłych programów, takich jak prom kosmiczny.
Po lewej: Podczas ceremonii oblotu w październiku 1958 roku w zakładzie North American Aviation (NAA) w Los Angeles, pilot NAA A. Scott Crossfield pozuje przed X-15-1. Po prawej: Rozwinięcie X-15-2 w zakładzie NAA w lutym 1959 roku.
Początki X-15 sięgają 1952 roku, kiedy to Komitet Aerodynamiki Narodowego Komitetu Doradczego Aeronautyki (NACA) podjął uchwałę o rozszerzeniu portfolio badań o loty na wysokościach od 12 do 50 mil i prędkościach Macha od 4 do 10. Siły Powietrzne i Marynarka Wojenna zgodziły się i przeprowadziły wspólne studia wykonalności w ośrodkach terenowych NACA. W 1955 roku Siły Powietrzne wybrały firmę North American Aviation (NAA) z Los Angeles do budowy trzech hipersonicznych samolotów X-15.
W dniu 1 października 1958 r. nowa Narodowa Administracja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) włączyła ośrodki NACA i odziedziczyła projekt X-15. Dwa tygodnie później, 15 października 1958 r., w zakładzie NAA w Los Angeles odbyła się ceremonia oblotu pierwszego z trzech samolotów, w której uczestniczyło kilku pierwszych pilotów X-15, w tym Crossfield. Po ceremonii pracownicy zapakowali samolot, umieścili go na ciężarówce i przewieźli na noc do Stacji Szybkich Lotów, przemianowanej przez NASA na Centrum Badań Lotniczych we wrześniu 1959 roku, gdzie odbywały się wszystkie loty X-15. Zanim pierwszy samolot wzbił się w przestworza, NAA wypuściła X-15-2 27 lutego 1959 roku. X-15-3 uzupełnił niewielką flotę na początku 1960 roku.
Widok z lotu ptaka na Centrum Badań Lotniczych, obecnie Centrum Badań Lotniczych NASA Armstrong, w Bazie Sił Powietrznych Edwards w Kalifornii, z jednym z samolotów transportowych B-52 po lewej i X-15 po prawej. Zdjęcie dzięki uprzejmości JD Barnes Collection.
Po lewej: Schemat przedstawiający dwa główne profile używane przez X-15, dla wysokości lub prędkości. Po prawej: Bliźniacze silniki XLR-11 po lewej i mocniejszy silnik XLR-99 używany do napędzania X-15.
Podobnie jak w przypadku wcześniejszych samolotów X, lotniskowiec, w tym przypadku zmodyfikowany B-52 Stratofortress, wypuścił ważący 34 000 funtów X-15 na wysokości 45 000 stóp, aby zaoszczędzić paliwo na misję badawczą. Loty odbywały się w ramach High Range, korytarza lotniczego rozciągającego się od Wendover AFB w Utah do strefy lądowania Rogers Dry Lake przylegającej do Edwards AFB, z awaryjnymi strefami lądowania po drodze. Typowe misje badawcze trwały od ośmiu do 12 minut i odbywały się na dużej wysokości lub z dużą prędkością po starcie z B-52 i zapłonie silnika rakietowego X-15. Po wypaleniu silnika pilot prowadził samolot do lądowania bez napędu na pasie startowym na dnie jeziora. Aby wytrzymać wysokie temperatury podczas lotu hipersonicznego i ponownego wejścia w atmosferę, zewnętrzna powłoka X-15 składała się z nowego wówczas stopu niklu i chromu o nazwie Inconel-X. Ponieważ tradycyjne powierzchnie aerodynamiczne używane do kontroli lotu w atmosferze nie sprawdzają się w próżni kosmicznej, X-15 używał silników odrzutowych Ballistic Control System do kontroli położenia podczas lotu poza atmosferą. NAA zastąpiła osiem mniejszych silników XLR-11, które wytwarzały tylko 16 000 funtów ciągu z powodu opóźnień w rozwoju silnika rakietowego XLR-99 o ciągu 57 000 funtów, zbudowanego specjalnie dla X-15, Przez pierwsze 17 miesięcy lotów testowych X-15 pozostawał znacznie niedostatecznie napędzany. Główny pilot NAA, Crossfield, był odpowiedzialny za przeprowadzenie pierwszych lotów testowych X-15 przed przekazaniem samolotu NASA i Siłom Powietrznym.
Po lewej: Profil lotu pierwszego lotu testowego X-15 bez napędu. Po prawej: A. Scott Crossfield pilotuje X-15 podczas pierwszego próbnego lotu ślizgowego bez napędu w czerwcu 1959 roku.
Z Crossfieldem za sterami X-15-1, pierwszy lot w niewoli, podczas którego X-15 pozostawał przymocowany do skrzydła B-52, odbył się 10 marca 1959 roku. Crossfield ukończył pierwszy lot ślizgowy X-15-1 bez napędu 8 czerwca, trwający zaledwie pięć minut.
Po lewej: Samolot transportowy B-52 kołuje na pasie startowym w Bazie Sił Powietrznych Edwards w Kalifornii, z X-15 i pilotem A. Scottem Crossfieldem gotowym do wykonania pierwszego lotu z napędem hipersonicznego samolotu badawczego. Po prawej: B-52 przenosi X-15 i Crossfielda na wysokość zrzutu.
Po lewej: Pilot A. Scott Crossfield jest widoczny w kokpicie X-15 na krótko przed wypuszczeniem z samolotu transportowego B-52. Zdjęcie dzięki uprzejmości North American Aviation. Po prawej: X-15 zrzuca nadmiar paliwa tuż przed zrzutem.
Po lewej: X-15 spada z lotniskowca B-52, aby rozpocząć swój pierwszy lot z napędem. Środek: Widok z B-52, gdy X-15 opuszcza pokład. Po prawej: Pilot A. Scott Crossfield zapalił wszystkie osiem silników X-15, aby rozpocząć lot z napędem.
Po lewej: Widok z samolotu pościgowego na X-15 podczas szybowania na dnie jeziora po pierwszym locie z napędem. Środek: Pilot A. Scott Crossfield doprowadza X-15 do gładkiego przyziemienia na pasie startowym nad jeziorem w bazie sił powietrznych Edwards w Kalifornii. Zdjęcie dzięki uprzejmości North American Aviation. Po prawej: Crossfield wyskakuje z kokpitu po zakończeniu pierwszego udanego lotu X-15 z napędem.
17 września, za sterami X-15-2, Crossfield zakończył pierwszy lot X-15 z napędem. Odpalając wszystkie osiem silników XLR-11 przez 224 sekundy, osiągnął prędkość 2,11 Macha, czyli 1393 mil na godzinę i wysokość 52 341 stóp. Przezwyciężając kilka problemów sprzętowych, doprowadził samolot do udanego lądowania po locie trwającym nieco ponad dziewięć minut i przebyciu 88 mil. Podczas 12 kolejnych lotów Crossfield rozszerzył obwiednię lotu samolotu do 2,97 Macha i 88 116 stóp, zbierając jednocześnie ważne dane na temat jego właściwości lotnych. W ostatnich trzech lotach użył silnika XLR-99 o większym ciągu, zaprojektowanego dla tego samolotu. Czternasty lot Crossfielda w dniu 6 grudnia 1960 r. oznaczał koniec zakontraktowanego programu testowego, a North American przekazał X-15 Siłom Powietrznym i NASA.
Stojąc pomiędzy dwoma pierwszymi samolotami, główny pilot testowy North American Aviation A. Scott Crossfield, po lewej, symbolicznie przekazuje klucze do X-15 pilotowi Sił Powietrznych USA Robertowi M. White'owi i pilotowi NASA Neilowi A. Armstrongowi na zakończenie zakontraktowanego programu testów w locie. Zdjęcie dzięki uprzejmości North American Aviation.
Po lewej: Główny pilot NASA X-15 Joseph "Joe" A. Walker po swoim rekordowym locie wysokościowym w sierpniu 1963 roku. Środek po lewej: Pilot Sił Powietrznych William J. "Pete" Knight po ustanowieniu rekordu prędkości w październiku 1967 roku. Środek po prawej: Pilot NASA Neil A. Armstrong stoi obok X-15. Po prawej: Pilot Sił Powietrznych Joe H. Engle po locie na pokładzie X-15A-2 w grudniu 1965 roku.
W ciągu dziewięciu lat Crossfield i 11 innych pilotów - pięciu z NASA, pięciu z Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych i jeden z Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych - wykonało łącznie 199 lotów X-15, zbierając dane na temat aerodynamicznych i termicznych osiągów samolotu lecącego na krawędź kosmosu i powracającego na Ziemię. Piloci przeprowadzili również serię eksperymentów, wykorzystując unikalne właściwości samolotu i środowisko lotu. Główny pilot NASA Joseph "Joe" A. Walker odbył pierwszy ze swoich 25 lotów w marcu 1960 roku. W swoim ostatnim locie, 22 sierpnia 1963 roku, wyniósł X-15-3 na wysokość 354 200 stóp, czyli 67,1 mil, co było najwyższym osiągnięciem w programie X-15 i rekordem dla pilotowanego samolotu, który utrzymał się aż do ostatniego lotu SpaceShipOne 4 października 2004 roku.
W dniu 3 października 1967 r. pilot Sił Powietrznych William J. "Pete" Knight poleciał X-15A-2 z w pełni zatankowanymi zbiornikami zewnętrznymi, osiągając nieoficjalny rekord prędkości dla pilotowanego pojazdu skrzydlatego wynoszący 6,70 Macha, czyli 4520 mil na godzinę. Wynik ten utrzymywał się do czasu, gdy został przekroczony podczas ponownego wejścia w atmosferę promu kosmicznego Columbia 14 kwietnia 1981 roku. Pilot NASA Neil A. Armstrong i pilot Sił Powietrznych Joe H. Engle latali X-15 przed dołączeniem do korpusu astronautów NASA. Armstrong wzbił się w przestworza siedem razy w X-15, zanim został astronautą, gdzie poleciał w misji Gemini VIII w 1966 roku i postawił pierwsze kroki ludzkości na Księżycu w lipcu 1969 roku. Engle jest jedyną osobą, która latała zarówno X-15 (16 razy), jak i promem kosmicznym (dwa razy w atmosferze i dwa razy w przestrzeni kosmicznej). O pierwszym locie X-15 z napędem Engle powiedział, że "był to prawdziwy kamień milowy w programie, z którego korzystamy do dziś".
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
