X 档 案:从 X-1 到 X-50

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导读:  英文字母 X 是“Experimental”这个单词的缩写,即“试验的”之意,同时也蕴涵着“未知的”深层含义。在飞行器设计领域,未知的技术障碍与难题比比皆是,即使是通过风洞、模拟器和计算机也只能构建出一个理想状态下的模型而已,所以必须研制出专门用途的试验机去探索那些未知领域。   为了探索航空航天领域众多的未知领域,美国人开始了 X 系列试验飞行器的研究工作。1945 年初,世界上第一架火箭动力试验机 XS-1(后来命名为 X-1)在美国军方的资助下首飞成功。这之后,X-3、X-4、X-5 等一大批试

英文字母 X 是“Experimental”这个单词的缩写,即“试验的”之意,同时也蕴涵着“未知的”深层含义。在飞行器设计领域,未知的技术障碍与难题比比皆是,即使是通过风洞、模拟器和计算机也只能构建出一个理想状态下的模型而已,所以必须研制出专门用途的试验机去探索那些未知领域。

为了探索航空航天领域众多的未知领域,美国人开始了 X 系列试验飞行器的研究工作。1945 年初,世界上第一架火箭动力试验机 XS-1(后来命名为 X-1)在美国军方的资助下首飞成功。这之后,X-3、X-4、X-5 等一大批试验飞行器相继飞上了蓝天。在随后近三十年的发展过程中,以 X 冠名的试验飞行器几乎每年都要研制一种,其研制速度也快得惊人,这段时间因而也成为了 X 系列试验飞行器发展的黄金时期。

越南战场上的节节失败和苏联全球范围内的战略紧逼,让美国开始进入战略调整阶段。在这种大环境下 X 系列试验飞行器的研制计划也陷入了停顿,从 1971 年至 1983 年美国没有进行任何一种 X 型试验机的研制工作。

强硬的里根总统上台后,沉寂了多年的 X 系列试验飞行器计划终于迎来了转机,1984 年 X-29A 前掠翼试验机的首飞成功重新拉响了美国向未知航空航天领域前进的号角。仅在上个世纪九十年代的十年间,就先后有 14 种 X 型试验飞行器投入研制,X 系列试验飞行器计划的第二个黄金发展时期来到了。

今天,X 系列试验飞行器已经不再单纯以“更高、更快”作为其发展目标了,跨大气层飞行器、太空营救系统、无人隐形武器投送平台等成为新的发展亮点。可以肯定的是,在未来的日子里我们一定会看到越来越多更加先进的 X 系列试验飞行器飞上蓝天……


第一部分:X-1------X-10


X-1

X-1 试验飞机作为人类历史上一种划时代的飞机,不仅仅是因为它的速度超过了音速,也是因为它是世界上第一种纯粹为了试验目的而设计制造的飞机。X-1 最初设想来自于 20 世纪 30 年代末飞机设计领域所遇到的问题,当时建造的风洞已经不能满足飞机在亚音速和超音速飞行条件下各种参数的正确搜集,因而研制一种专用的飞行试验机势在必行。

贝尔飞机公司制造的 3 架 X-1 机长 9.45 米,机高 3.35 米,翼展 8.53 米,其机身形状与 12.7 毫米机枪子弹极其相似,这样可在超音速飞行时保持机体的稳定。X-1 的机翼为平直翼,翼面厚度很小。XLR-11 火箭发动机为其提供动力,其燃料为液氧与酒精和水的混合物。X-1-1、X-1-2 于 1945 年相继出厂开始了试验飞行,与此同时 NACA(美国国家航空咨询委员会,美国国家航空航天局 NASA 的前身)也加入了 X-1 项目的研制工作。

1947 年 10 月 14 日,试飞员查理斯.耶格尔驾驶 X-1-1 在 43,000 英尺的高空飞出了 1.06 马赫的高速,从而迈出了人类超音速飞行的第一步。不久,X-1-2 在飞行试验中速度也超过了音速。1950 年 5 月 12 日,X-1-1 在耶格尔的驾驶下完成了最后一次试验光荣退休了。随后,X-1-2 也停止了飞行开始进行改造。NACA 的工程师们为 X-1-2 设计了新的机翼和新型的涡轮泵燃油系统,另外还将试飞员从侧面舱门进入驾驶舱的设计改为向上开启的座舱盖,这样 X-1-2 就成为了 X-1E。X-1E 是用来验证薄翼气动特性的,它是第一架采用 4% 机翼厚度飞行成功的飞机。另外还有必要提一下 X-1-3,由于其燃料供给系统进行了改进,所以其理论最高速度可以达到 2.4 马赫,远远超过了前两者。但这架 X-1-3 运气不太好,在一次试飞中由于燃料泄漏事故和载机 B-50 一起在空中炸成了碎片。X-1 总共试验飞行了 157 次,最大飞行速度达到 1.45 马赫,最大飞行高度 21,000 米。

贝尔飞机公司之后又建造了四架经过改进的 X-1,其中 X-1A 进行动力稳定试验,X-1B 进行空中载荷研究,X-1C 搭载机炮进行武器测试(实体模型阶段被取消),X-1D 则进行传热研究。X-1D 和 X-1A 先后在试验过程中爆炸坠毁,事后调查发现和 X-1-3 一样都是因为液氧油箱中皮革垫圈引起的,所以随后 X-1B 和 X-2 机体上的皮革垫圈全部被除去。多次马赫 2 的飞行试验后,X-1B 在 1957 年被改装用来进行反应控制系统(RCS,Reaction Control System)的试验。它的翼尖上被装上了数枚过氧化氢火箭,当动态压力对于常规空气动力控制过小的时候,其后机身和机尾就会提供控制,这些成果为随后 X-15 的发展提供了宝贵的经验。


X-2

X-2 试验机项目于 1945 年由贝尔飞机公司、美国陆军航空队、NACA 共同承担研制任务,它是一种装备火箭发动机、后掠翼的试验用机,其主要用途是为了研究飞行器在高空高速飞行条件下的气动力加热对机体结构的影响,以及飞行稳定性和操控有效性。

X-2 机长 13.84 米,机高 3.60 米,翼展 11.55 米。其机身使用了不锈钢和 K-monel(一种铜镍合金)材料,其动力为一台寇蒂斯 XLR25 液体火箭发动机。鉴于早期 X-1 发生的事故,X-2 为飞行员安装了一个逃生舱。在紧急情况下,逃生舱可脱离主机身并打开稳定降落伞。当逃生舱降落到一定高度的时候,飞行员再可打开舱盖自行跳伞逃生。即便如此,一架 X-2 还是在一次燃料泄漏事故中发生了空中爆炸,试飞员当场死亡。

1956 年 4 月 25 日,试飞员埃伯依斯特驾驶 X-2 在试验飞行中首次超过了音速,达到 1.4 马赫。在随后的飞行中,X-2 又达到了 2.53 马赫的高速。7 月 23 日,埃伯依斯特进行了最后一次 X-2 飞行,在 20,800 米的高空达到了 2.87 马赫,这次飞行让他获得了“世界上飞得最快的人”的光荣称号。这还没有完,9 月 7 日另一位试飞员金切洛驾驶 X-2 飞到了 38,500 英尺的高空,也为自己赢得了“世界上第一位太空人”的称号(该记录后来被 X-15 所打破)。

9 月 27 日,埃伯依斯特刚保持了两个多月的速度记录就被另一名试飞员梅尔本.阿普特打破了。在当天的试验飞行中,X-2 在阿普特的驾驶下达到了 3.196 马赫。也许是被打破记录的喜悦冲昏了头脑,阿普特让 X-2 来了个空中急转弯,以便能更快的返回爱德华兹空军基地,但这个急转弯让飞机的控制系统失灵并进入了螺旋。阿普特试图重新控制住飞机,但没有成功。在即将坠毁的一瞬间,阿普特按下了逃生舱脱离的按钮,但为时已晚他与 X-2 重重的摔在了地上。


X-3

道格拉斯飞机公司研制的 X-3 机长 20.36 米,机高 3.81 米,翼展 6.92 米,其外形就像一把短剑,是早期 X 系列试验飞机中外形最流畅的。与 X-1、X-2 不同,X-3 是借助自身的动力起飞和降落,并能保持进行 2 马赫巡航飞行。X-3 机体结构首次尝试大量使用钛合金,同时还进行了低展弦比、高翼载机翼的可行性研究。X-3 的机身细长机翼短粗,这是当时美国正在研制中的战斗机的典型布局。后来,F-104“星”战斗机的翼形就是取自 X-3。

首架 X-3 于 1952 年 9 月 11 日出厂,而第二架 X-3 则因为发动机动力不足和机体问题被中途取消,部分完成的机体作为首架机的备件使用。在爱德华兹空军基地进行的试飞试验中,试飞员认为 X-3 的两台威斯汀豪斯 J34-WE-17 涡轮喷气发动机动力严重不足而且飞机本身操控性也很糟糕。X-3 的首次超音速飞行是在以 15 度的角度进行俯冲时获得的,当时的速度只有可怜的 1.1 马赫。而它在随后飞行中达到的最快速度也仅为 1.208 马赫,当时的 X-3 正处于 30 度的俯冲状态。

X-3 在试验飞行中,经常会出现“滚转耦合”的问题,即在进行一个轴上的机动时就会引起另外两个轴上不受控制的机动。当时 F-100 战斗机也经常碰到这样的问题,NACA 随即在 X-3 上对“滚转耦合”问题进行了深入的研究。


X-4

洛斯罗普飞机公司的 X-4 主要是用来验证半无尾翼超音速飞行的可行性,当时许多人认为这样一种取消了水平尾翼的设计将能避免超音速飞行时机翼和水平尾翼之间振荡波的相互干扰。

X-4 机体相当小巧,机长仅为 7.07 米,机高 4.54 米,翼展 5.15 米,只能容纳两台 J30 喷气发动机、一名飞行员和必要的设备,携带的油料也只能维持 45 分钟。不过小也有小的好处,X-4 几乎所有的地面维护工作都可以不需要登机梯或脚凳来完成,地勤人员站在地面上就可以很容易的看到机舱内部的情况。

第一架 X-4 于 1948 年 12 月 15 日首飞,但由于飞行状态极不稳定很快就被停飞了。第二架 X-4 也好不到那儿去,经常会在 0.8 马赫速度飞行时出现机体上下振动的问题,为此试飞员自嘲驾驶 X-4 就像是驾驶汽车行驶在“搓衣板”上一样。尽管后来经过工程人员的改进,X-4 暂时克服了偏振的问题,但当它的速度达到 0.91 马赫的时候,问题又出现了。X-4 的飞行试验证明,半无尾翼飞机不适合接近马赫 1 的飞行。后来,计算机电传系统的出现让后掠翼无尾翼设计再次火了起来,X-36、F-117A 等都采用了这样的设计,尽管它们的外形和 X-4 相比已经是发生了巨大的变化。


X-5

贝尔飞机公司的 X-5 将研究的重点转向了变后掠翼。X-5 在外形上大量借鉴了德国在二战期间研制的 P.1101,都是机头进气、气泡式座舱和下置发动机设计。X-5 的机翼可在 20~60 度之间变换,总共需要 20 秒钟。当电动后掠装置失效后,飞行员可使用手闸完成掠翼工作(X-5 只能在低于 40 度的后掠角度下安全着陆)。X-5 机长 10.18 米,机高 3.66 米,翼展为 6.34 米。

1951 年 6 月 20 日,X-5 在爱德华兹空军基地完成了首飞。在第 9 次试飞中,X-5 首次成功完成了空中掠翼动作。由于艾立森 J35-A-17A 涡轮喷气发动机安装位置较低,X-5 经常会出现螺旋。1953 年 10 月 13 日,试飞员雷蒙德.帕普森在 X-5 的螺旋事故中没有成功改出,最终机毁人亡。螺旋的频繁出现并不是变后掠翼的问题,而是 X-5 机体设计上的缺陷造成的。

从上个世纪六十年代开始,逐渐成熟的变后掠翼开始大行其道。凭借着 X-5 的丰厚技术积累,美国先后研制出了 F-111 战斗轰炸机、F-14 战斗机以及 B-1 轰炸机,所以可以这么说,X-5 是美国变后掠翼飞机的共同“祖先”。


X-6

在那个核力量至高无上的年代里,美国空军甚至开始考虑将核反应堆作为飞机的动力来源,以获得超长的飞行能力。X-6 项目正是在这种背景下出台的,按照美国空军和美国原子能委员会的最初设想,X-6 以 B-36 轰炸机为基础,安装一台通用电气 P-1 型核反应堆,其产生的热能将带动四台通用电气 J47 涡轮喷气发动机运转,从而为 X-6 提供飞行动力。

等美国人开始认真考虑 X-6 计划的时候,他们才发现这种飞机在未来的战争中只能成为悬在自己头上的“核炸弹”,其安全性得不到很好的保证。很快 X-6 就被取消了,只留下一大堆原始方案图纸。此时,作为 X-6 的前期研究技术储备的 NB-36H 核动力飞机已经安全飞行了 47 次。


X-7

洛克希德导弹与空间公司研制的 X-7 主要用来进行高速冲压喷气发动机的研究工作,其主要型号有 X-7A-1、X-7A-3 和 X-7B。X-7 体形很独特,其长度为 9.99 米,翼展为 6.34 米,因而常被人戏称作“飞行大烟囱”。试验飞行时,X-7 会由载机 B-29 或 B-50 升入空中,然后脱离载机其尾部助推器点火发动从而自行飞行。冲压发动机开始工作后,助推器则随即与 X-7 脱离。

在长达 9 年的试验飞行中(1951 年 4 月首飞),X-7 除了进行冲压发动机的测试外还进行了导航与控制试验、助推器推进试验、高速降落伞试验、热力学试验等诸多研究科目。美国空军、陆军和海军均参与了 X-7 的试验飞行,这在 X 系列试验飞机研制史上是不多见的。X-7 是世界上第一架采用冲压喷气发动机速度达到 3 马赫的飞行器。


X-8

X-8(海军代号为飞行蜜蜂 Aerobee)是一种十分廉价的无制导探空火箭,长度为 6.12 米,直径为 0.38 米。在其头锥内携带有各种光学、大气、生物等试验设备,以搜集关于太阳辐射、高空风、地球磁场和火箭空气动力学等方面的数据。X-8 装备有 RTV-N10 型液体燃料火箭发动机和固体燃料助推器,最大速度可达 6 马赫。

X-8 可将 70 千克重的试验设备送入 200,000 米的高空,而且这些设备还能够通过火箭头锥降落伞被地面回收。从 1947 年 11 月首飞至今,美国通用航空喷气机公司总共制造了 900 枚以上执行各种军用、民用任务的 X-8。


X-9

1947 年 5 月,贝尔飞机公司获得了一份研制 ASM-A-2“淘气鬼”空对地核导弹(后来其编号更改为 B-63/GAM-63)的合同。之后不久,为了测试该导弹的常规航空动力学设计、无线电控制系统、火箭推进装置等,缩比试验型 RTV-A-4“伯劳鸟”(一种凶猛的食肉鸟类)研制成功。RTV-A-4 的动力系统为一台贝尔 XLR65-BA-1 液体火箭发动机,由一架 EB-50D 载机带入空中并释放,其后飞行通过载机上控制人员遥控完成。RTV-A-4 的射程为 80 公里,最大速度可达到 1.5 马赫。

1951 年,RTV-A-4 被更名为 X-9,其试验飞行一直持续到 1953 年 1 月。X-9 长为 6.94 米,直径为 0.57 米,其最大速度提高至 2 马赫。由于 X-9 的进展异常顺利,贝尔飞机公司甚至开始设想用它来取代 B-63 并将其改装为空对地核导弹。但最后由于 X-9 射程和载荷都偏小而被放弃。


X-10

X-10 由北美航空公司研制,是专门为 MX-770(B/SM-64)“纳瓦霍”洲际巡航导弹计划而开发的一种超音速无人驾驶试验飞行器,用来搜集空气动力学设计、控制和自动导航系统的数据。X-10 机长 20.14 米,机高 4.51 米,翼展为 8.56 米。X-10 的机体设计比较有特色,采用下三角翼、双垂直安定翼和机鼻鸭翼的布局。此外,可收放起落架和助降伞能使 X-10 重复使用。X-10 安装有两台威斯汀豪斯 J40-WE-1 涡轮喷气发动机,其最大速度为 2.05 马赫。最初 X-10 的飞行由地面无线电控制,后来则开始使用自动导航系统。

1953 年 10 月 14 日,X-10 在爱德华兹空军基地进行了首飞。尽管 X-10 的试验飞行很顺利,但随着 1957 年“纳瓦霍”项目(纳瓦霍为美国一个印第安人部落名,其使用的语言十分复杂,因而在太平洋战争期间美军曾招募了一批纳瓦霍人作为密码通讯员)的下马,X-10 的飞行也很快被中止。其后大部分 X-10 被充当靶机使用,目前仅存的唯一一架 X-10 保存在美国俄亥俄州代顿美国空军博物馆内。



第二部分: X-11------X-20


X-11

康维尔公司研制的 X-11 是 SM-65“阿特拉斯”洲际弹道导弹的前身,用以搜集后者研制过程中所必须的试验技术数据,是发展“阿特拉斯”导弹的关键试验设备。“阿特拉斯”是美国部署的第一种洲际弹道导弹,其后续派生型号直到今天也还作为民用/军用空间探测发射运载工具使用。

X-11 为康维尔公司两级火箭计划的首个产品,长度为 29.26 米,直径为 3.66 米。X-11 安装有一台北美 XLR43-NA-5 火箭发动机,最大速度高达 10.6 马赫。总共制造了 8 枚 X-11,先后参与了“阿特拉斯”洲际弹道导弹和“水星”载人轨道飞行计划。


X-12

与 X-11 一样,X-12 的任务也是为“阿特拉斯”洲际弹道导弹的研制工作搜集试验飞行数据。同时 X-12 是康维尔公司两级火箭计划实施的第二个产品,用以全面掌握使用洲际弹道技术。

X-12 长度为 31.40 米,直径为 3.65 米,其第一级安装有四台北美 XLR-43-NA-5 火箭发动机,第二级则是一台,最大速度可达 18 马赫。X-12 先后制造过 5 枚,但和 X-11 一样都在试验中消耗了,没有任何一枚能够保存下来。


X-13

瑞恩航空公司研制的 X-13 是一种纯粹使用喷气发动机来完成垂直起降(VTOL)的试验型飞机,它使用一台罗罗公司的“埃文”RA.28-49 型涡轮喷气发动机,能够很容易的在垂直与水平飞行状态之间转换。X-13 机长 7.13 米,机高 4.60 米,翼展 6.40 米。

垂直起降技术现在看来已经不是什么新鲜事了,但在二十世纪五十年代中期却是相当前卫同时也是难度颇大的设计。鉴于瑞恩航空公司为美国海军成功研制了喷气-螺旋桨混合式战斗机 FR-1“火球”,美国空军于 1954 年 7 月决定让该公司开始研制垂直起降喷气式飞机 X-13,后来海军和 NACA 也进入其中。为了减轻 X-13 的重量,常规飞机中最常见的部件都被取消了,如起落架、襟翼、弹射座椅等。另外,X-13 所携带的燃油也受到了严格限制。1957 年 7 月,X-13 从安德鲁空军基地直接飞到了美国五角大楼附近并安全降落,这是有史以来五角大楼迎接的第一架也是唯一一架固定翼喷气式飞机。


X-13 采用无尾三角翼设计,翼尖和垂尾顶部位置装有压缩空气喷嘴以控制机体空中飞行姿态。由于没有起落架,X-13 的机鼻下方安装有一个简单的吊钩以钩住平板车起降台上方的横杆。X-13 中部也有一个托架,可与起降台相连。平时平板车起降台是水平的,X-13 就停放在上面。当 X-13 即将起飞的时候,起降台就会升起至垂直位置,随后 X-13 即可垂直起飞。降落时,X-13 飞行员要将吊钩钩住横杆进行回收,整个过程需要极大的耐心和极高的飞行技术。因而虽然 X-13 在技术上是成功的,但在实用性方面却是失败的。即便如此,X-13 的成功飞行还是证明了喷气垂直起降飞机在技术上是可行的,为日后喷气垂直起降飞机的发展提供了十分有益的借鉴。


X-14

贝尔飞机公司的 X-14 也是一种验证 VTOL 技术的飞机,与 X-13 不同的是它可以实施真正意义上的垂直起降而不是尾部立式起降,这样就不需要使用地面回收装置来帮忙了。X-14 主要用来验证飞机在垂直起降工作状态下,飞行操纵系统如何适应其配平的变化。

X-14 的机身和机翼分别取自两种不同的飞机,所以它的外形看上去十分怪异。X-14 机长 7.92 米,机高 2.71 米,翼展 10.30 米。由于没有安装弹射座椅,X-14 的座舱是半开式的,飞行员可在紧急情况下迅速离开驾驶舱。从 1954 年 11 月首飞开始,唯一的一架 X-14 一直使用到了 1981 年,它是美国 X 系列试验飞行器中“寿命”最长的一个。


X-15

X-15 高超音速研究项目是由 NASA 牵头,联合美国空军、海军和北美航空公司共同进行的。在近十年的时间里,X-15 先后创造了 6.72 马赫和 108,000 米的速度与升限的世界记录,它的试验飞行几乎涉及了高超音速研究的所有领域,并为美国后来水星、双子星、阿波罗有人太空飞行计划和航天飞机的发展提供了极其珍贵的试验数据。在 X-15 整个试验飞行过程中,研究人员根据其飞行数据总共撰写了 765 份有价值的研究报告。

X-15 机长 15.30 米,机高 3.53 米,翼展 6.79 米,采用中单翼设计,最初装备两台 XLR-11 火箭发动机(后改为 XLR-99)。X-15 机身表面覆盖有一层称作 Inconel X 的镍铬铁合金,可抵御高速飞行时产生的 1,200 度高温。由于火箭发动机燃料消耗量惊人,所以 X-15 必须由一架 B-52 载机带入空中。从载机上释放后,X-15 自身携带的燃料只能飞行 80~120 秒,因此余下来的 10 分钟左右只能是无动力滑翔。降落时,X-15 机身前部下方安装有常规机轮,机身后部则为两个着陆滑撬。

1964 年 2 月,两架 X-15 被改装为 X-15A-2。后者机身加长了 71 厘米,机翼下增加了两个分别装有液氨和液氧的罐体,它们可以为 X-15A-2 多提供 60 秒的飞行时间。X-15A-2 在 1967 年创造出了 6.72 马赫的世界最快速度记录。


X-16

贝尔飞机公司的 X-16 是一种高空照相侦察飞机,但只作出了一个缩比模型后就被洛克希德公司更先进的 U-2 高空侦察机给拉下了马。X-16 机翼奇长,其翼展达到了 34.75 米。根据 1953 年美国空军提出的要求,X-16 升限应该能达到 21,000 米左右,航程也应在 2,800 公里以上,同时具有亚音速飞行能力。

X-16 是 X 系列中第一架非试验用途的飞行器,赋予其 X 编号只是为了掩人耳目罢了,这是美国人经常玩的把戏。这和后来为 F-117“夜鹰”隐形轰炸机赋予“F”编号是同样的道理,都是为了掩盖它们在未来的真实作战用途。


X-17

当美国空军在 1953 年开始决定发展远程弹道导弹的时候,如何获取导弹头锥体在高速再入过程中的试验数据以完善设计方案成为一项重要任务。为了满足这一需要,洛克希德公司于 1955 年 1 月获得了研制建造 X-17 导弹的合同。

洛克希德公司的 X-17 是一种三级固体燃料火箭,用来获取制造再入大气层运载工具所需的试验数据。X-17 长度为 12.33 米,最大直径为 0.79 米,总共装备有四台固体火箭发动机。根据 X-17 一系列试飞试验所获得的宝贵数据,美国先后研制出了一大批再入大气层飞行器。另外,X-17 是首架采用钝形头锥设计的飞行器。

在一次典型任务中,X-17 会在第一级推进阶段爬升至 15,000 米的高空。当第一级燃料耗尽后,X-17 开始降低高度。当高度降至 36,500 米时,第二级点火推动 X-17 从马赫 5 加速至 10 马赫。当 X-17 下降至 22,000 米时,第三级点火将速度最终提升至 14.5 马赫的极限。


X-18

美国希勒飞机公司的 X-18 是美国研制的第一种可倾转翼飞机,说它是后来 XC-142 和 V-22“鱼鹰”的“祖先”一点也不为过。X-18 的机体是在蔡斯 YC-122C 运输机的基础上改进而来的,安装的两台艾立森 T40-A-14 涡轮螺旋桨发动机来自美国海军的 XFY-1/XFV-1 立式起降战斗机。X-18 机长 19.20 米,机高 7.49 米,翼展 14.63 米。

1961 年 7 月,X-18 在它的第 20 次试验飞行中一个倾转翼发动机发生了故障,飞机随即进入了螺旋。虽然 X-18 在坠毁前的一刹那被机组成员成功降落,但与地面碰撞后的机体还是有很大的损伤。这之后 X-18 再也没有飞上蓝天,只在地面上进行一些测试。最终 X-18 试验项目被取消,唯一的一架也被拆解当作废品买掉了。


X-19

X-19 最初是寇蒂斯-莱特公司生产的一款小型倾转翼商业飞机 M-200,后来美国军方认为该机具有执行侦察、运输任务的潜力,因而决定在它的基础上研制 X-19。四台外露螺旋桨由两台莱康明 T53-L-1 涡轮轴发动机提供动力,前者安装在翼展为 5.21 米的机身顶部短翼上可旋转 90 度。

X-19 在试飞中的表现很糟糕,除了最大巡航速度只能达到 650 公里/小时以外,它的有效载荷能力也只有 550 千克。在 1965 年 8 月的一次飞行中,首架 X-19 由于机械故障坠入了一片沼泽地里完全损毁。在第二架开始试验飞行前,X-19 项目被取消了。


X-20

X-20“代纳索”是波音公司为美国空军设计的一种载人航天轰炸机,可以超过 5 马赫的高超音速飞行,执行侦察、武器投放等军事任务。X-20 由“大力神”火箭送入地球轨道,可进行多圈轨道飞行。从某种意义上说,X-20 是后来航天飞机的“先行者”。

X-20 长 14.50 米,翼展 6.22 米,采用无尾三角翼布局,头部呈圆拱形,机翼后掠 72 度,翼尖上折充当垂直安定面。后来由于耗资过大和设计目标不切实际,X-20 项目在只完成一个全比例模型后就于 1963 年 12 月被取消了。



第三部分:X-21------X-30


X-21

诺斯罗普公司的 X-21 是用来进行层流控制研究,它是由道格拉斯公司 WB-66D 飞机改进而来的。层流控制是当时航空学领域一项前沿研究项目,它将提高飞行器燃料使用效率、航程、寿命,减小超音速飞行阻力等,典型的层流控制措施如在机翼上使用多孔物质、多重狭窄表面缝隙、微小穿孔等。

X-21 机长 10.75 米,机高 7.77 米,翼展 28.49 米,其机翼表面上开有多重狭窄缝隙,可使空气注入从而诱发非湍层流的出现。X-21 的试验飞行于 1963 年 4 月开始,但其表现却是不尽如人意。机翼表面不够平滑,而且雨水、冰晶、尘土和其它细小微粒也会经常阻塞缝隙从而影响试验效果。在这种情况下,对 X-21 的主翼必须进行大改,否则不可能获得有用的试验数据。但此时美国空军的注意力已经完全集中到了越南,X-21 项目的研究随即被中止。


X-22

贝尔飞机公司的 X-22 同样是一种倾转翼飞机,它由 D2127 运输机改进而来。X-22 机长 12.03 米,机高 6.27 米,翼展 11.97 米。X-22 的设计比较另类,其前机身两侧紧贴着两台通用电气 YT53-GE-8D 轴涡轮发动机,另外两台发动机则安装在后机身的一个横梁上。

首架 X-22 在 1966 年 8 月的一次液压系统故障中完全损毁,因而其后所有的试验飞行任务全部落在第二架 X-22 的身上。这架 X-22 也争气,一直安全使用到了 1984 年 10 月并完成了 500 次以上的飞行任务。


X-23

X-23“PRIME”(也被称作 SV-5D)是用来验证再入大气层控制翼面和升力体技术可行性的,它为其后 X-24 和航天飞机的发展提供了十分有用的试验数据。X-23 由“阿特拉斯”运载火箭送入太空,之后返回大气层。

X-23 机长 2.01 米,机高 0.88 米,翼展 1.22 米,于 1966 年 12 月 31 日首飞。马丁.玛丽埃塔公司总共制造了四架 X-23,其中三架用于再入大气层试验。最初的两架在试验中没有能够成功回收,直到第三架才顺利完成了再入大气层的试验。


X-24

马丁.玛丽埃塔公司的 X-24 是一种升力体飞行器,它一半象航天器一半象飞机。升力体飞行器采用钝头锥形体,没有大多飞机所具有的主翼等结构。其锥形体上表面的平坦部分在穿过地球大气层时能够产生升力,同时也能增强启动稳定性。升力体飞行器可以飞到太空中承受住再入大气层时的气动加热,也能象普通飞机一样在空气中滑翔并着陆。

在 SV-5D(即 X-23)原型机的基础上,美国空军研制出了装备 XLR-11 火箭发动机的载人升力体飞行器 SV-5P,后改称 X-24A,其机长 7.46 米,机高 3.13 米,翼展 4.17 米。最初 X-24A 的试飞由 B-52 载机(曾作为 X-15 的载机)带入空中,试验完成后打开降落伞并由专门的飞机进行回收。后来,美国空军放弃了这种难度颇大的回收方式,改用水平着陆。试验飞行过程中,试飞员发现 X-24A 启动 XLR-11 火箭发动机后,其操控性和稳定性就会变得让人难以忍受。

1971 年,X-24A 开始进行大的改造,随之其代号也变为 X-24B。与它的前身相比,X-24B 已经成为了一种三角翼流线型升力体飞行器,其机长和翼展也增大至 11.43 米和 5.82 米。1975 年 8 月 5 日,X-24B 在 B-52 的挂载下升空。离开载机后,X-24B 打开火箭发动机迅速爬升到 18.3 公里的高度,然后返回爱德华兹空军基地,并顺利的完成了无动力着陆动作。这次试验飞行表明,研制一种能够象普通飞机一样在飞机跑道上着陆的再入飞行器在技术上是完全可行的。


X-25

本森飞机公司研制的 X-25 旋翼机(其原型为该公司研制的 B-8M)是直升机与飞机的混合体,作为一种飞行员紧急逃逸系统来使用。越南战争中,弹射出飞机的飞行员经常降落在远离美军救援队控制的区域,因而给救护带来了诸多不便。在这种背景下,X-25 旋翼救生装置便出现了。X-25 主结构采用铝制材料,其上有一个飞行员座椅和三个着陆轮。X-25 的主旋翼是无动力的,弹出损毁飞机后在空气的推动下旋转。另外,X-25 也可在旋翼机构损坏后进行滑翔飞行。X-25 长为 3.41 米,高 2.04 米,旋翼直径 6.61 米。

虽然 X-25 的设想很巧妙,但要与战斗机结合起来使用却是相当困难的。经过多次试验后,美国空军还是觉得弹射座椅的可靠性更好,这样 X-25 项目也就走到了终点。


X-26

X-26A 是由谢维泽公司 SGS 2-32 型滑翔机改进而来的,作为美国海军年轻飞行员的训练用机。与无动力的 X-26A 不同,X-26B 是有动力的,它在越南战争中作为丛林作战时的侦察平台来使用。洛克希德公司在 SGS 2-32 型滑翔机上安装了一台 O-200A 活塞发动机,就成为了低噪声的 X-26B。

X-26B 可以算得上是最早的“隐身”飞机了,它的发动机安装于驾驶员座舱之后,然后通过一根长轴将一个巨大的螺旋桨置于机头上方,螺旋桨下方由从机头向上伸出的短梁作为支撑,以期最低限度的降低发动机噪音完成侦察任务。


X-27

洛克希德公司研制的 CL-1200“枪骑兵”战斗机是 F-104“星”战斗机的一种改型,它是为了打开国际市场而研制的。美国空军决定购买一架“枪骑兵”进行飞行验证,从而赋予其 X-27 的代号。

X-27 保留了 F-104 的机身,机翼则变成了上单翼,进气道形状也改为矩形。X-27 机长 17.16 米,翼展 8.77 米,装备一台普惠 TF30-PW-100 发动机,后来 CL-1200“枪骑兵”在与诺斯罗普 F-5E“虎II”战斗机的竞争中败北,X-27 则因为缺乏研制经费而被中止,只留下了一架全尺寸模型样机。


X-28

X-28A“鱼鹰 I”是乔治.佩雷拉飞机公司研制的一种超轻型水上飞机,由于其造价十分低廉美国海军对它产生了兴趣,希望能将其改造成为一种可以执行海岸巡逻任务的水上飞机。X-28A 机长 5.24 米,机高 1.58 米,翼展 7.01 米,总重量只有 410 千克。X-28A 的动力系统为一台大陆 C90-12 四缸风冷发动机,最大速度为 220 公里/小时。

X-28A 也许是 X 系列飞行器中最具有神秘色彩的也是“寿命”最短的,仅仅只造出了一架原型机后就销声匿迹了,其飞行试验时间也只是从 1970 年 8 月持续到 1971 年 10 月。


X-29A

X-29A 同样是 X 系列试验飞行器中十分重要的一员,用于试验前掠翼技术以及为达到下一代战斗机所要求的高机动性、轻重量、低成本、高效率而应用的其它先进技术。X-29A 机长 16.44 米,机高 4.36 米,翼展 8.29 米,采用全动式鸭翼、前掠机翼、后机身边条布局,机翼内半翼后掠,外半翼前掠,两半翼交汇处的不利气流由鸭翼产生的脱体涡卷走,使机翼有较好的升力特性。X-29A 的机翼采用铝合金和钛金属结构,石墨环氧树脂复合材料的蒙皮。X-29A 的飞行控制系统可以极大的减小由前掠翼设计带来的飞行不稳定性,其控制计算机可以 40 次/秒的频率对各个飞行控制面进行调整。另外,三台数字控制计算机还具有备份功能,即一台计算机出现问题后其余两台可以及时接替其工作。X-29A 安装有一台通用电气的 F404-GE-400 涡扇喷气发动机,其最大推力为 7,260 千克。

前掠翼技术早在二战开始前就已经出现了,但由于技术条件所限并没有获得多大的发展。上个世纪 70 年代,高强度复合材料的出现使前掠翼在飞行器上的应用有了技术基础。1977 年,DARPA(美国国防高级研究计划局)和美国空军飞行动力学实验室(现莱特实验室)开始联合研制一种前掠翼试验机,并将其命名为 X-29A。由复合材料制成的 X-29A 前掠翼能够在飞行中克服扭曲变形,其强度也有了很大的提高。1981 年,格鲁门飞机公司被选中建造两架 X-29A。第一架 X-29A 于 1984 年 12 月 14 日在爱德华兹空军基地首飞成功,这是 X 系列试验飞行器计划停滞近十年后的首次飞行,标志着美国重新开始了向航空科研领域最高峰的攀登历程。

格鲁门公司对 X-29A 进行了 4 次试验飞行后,于 1985 年 4 月将其转交给 NASA 完成余下的试飞工作。最初的飞行试验项目包括:使用先进的数字飞行控制系统在 35% 的负静稳定裕度情况下进行放宽静稳定度飞行,试飞验证前掠翼在跨音速时的优越特性。试飞结果表明,X-29A 在 M0.9/9,100 米的设计点飞行情况相当好。

在随后一系列试验飞行中,X-29A 表现出了极佳的大迎角飞行能力。在 45 度的迎角飞行中,X-29A 具有优异的控制响应。即使到了 67 度的极限,X-29A 的表现同样不错,并且具有很好的滚转操纵性。要知道这是不借助任何附加翼面和推力矢量技术而实现的,所以 X-29A 这些飞行试验的意义非比寻常。1992 年,X-29A 还进行了一系列的涡流控制(VFC)试验,同样取得了大量有价值的试验数据。


X-30

X-30 是由美国国防部和 NASA 共同组织研制的一种双座高超音速研究机,同时也是由 DARPA 提出的国家空天飞机(NASP)计划的原型机。X-30 实际上是一种能水平起降单级入轨、高超音速的航天飞机,采用尖头狭身机体大后掠三角翼单垂尾布局,以减少高速飞行时的阻力。X-30 的机身从前到后为头锥、两人驾驶舱、电子设备舱、燃料舱,在机体腹部的动力装置由涡轮冲压/超音速燃烧冲压/入轨和再入大气火箭发动机构成,机体主要使用钛基复合材料,表面高热部分用带有内部冷却系统的防热材料敷设。

由于其研制难度太大和研制费用过高,X-30 项目仅仅只是停留在缩比模型研究阶段,并在 1994 年 11 月被取消,因而没有建造任何全尺寸实体样机。



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