X-15试验机
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。
| X-15 | |
|---|---|
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| 概况 | |
| 类型 | 火箭飞机 |
| 制造商 | 北美航空 |
| 状态 | 博物馆收藏 |
| 主要用户 | 美国空军 |
| 制造数量 | 3 |
| 历史 | |
| 起役日期 | 1959年9月17日 |
| 首飞 | 1959年6月8日 |
| 退役日期 | 1968年12月 |
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的宇航员之翼勋章。[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和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英里（31千米）的上空是适航大气层，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。
历史
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，美国空军和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美国国家航空航天博物馆，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·阿姆斯壮和约瑟夫·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平方英里的范围内，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）
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将太空定义在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。
| 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 | 罗伯特·迈克尔·怀特 |
| 77 | 1963年1月17日 | 5,918 km/h | 82,810 m | 约瑟夫·艾伯特·沃克 |
| 87 | 1963年6月27日 | 5,512 km/h | 86,870 m | 罗伯特·A·拉什沃斯 |
| 90 | 1963年7月19日 | 5,971 km/h | 106,010 m | 约瑟夫·艾伯特·沃克 |
| 91 | 1963年8月22日 | 6,106 km/h | 107,960 m | 约瑟夫·艾伯特·沃克 |
| 138 | 1965年6月29日 | 5,523 km/h | 85,527 m | 约瑟夫·恩格 |
| 143 | 1965年8月10日 | 5,713 km/h | 82,601 m | 约瑟夫·恩格 |
| 150 | 1965年9月28日 | 6,006 km/h | 90,099 m | 约翰·B·麦凯 |
| 153 | 1965年10月14日 | 5,720 km/h | 81,230 m | 约瑟夫·恩格 |
| 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 | Michael J. Adams† |
| 197 | 1968年8月21日 | 5,541 km/h | 81,530 m | Bill Dana |
†坠毁
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 | 尼尔·阿姆斯壮 |
| 59 | 1962年6月27日 | 6,605 km/h | 37,704 m | 约瑟夫·艾伯特·沃克 |
| 64 | 1962年7月26日 | 6,420 km/h | 30,145 m | 尼尔·阿姆斯壮 |
| 86 | 1963年6月25日 | 6,294 km/h | 34,077 m | 约瑟夫·艾伯特·沃克 |
| 89 | 1963年7月18日 | 6,317 km/h | 31,943 m | Robert A. Rushworth |
| 97 | 1963年12月5日 | 6,466 km/h | 30,785 m | Robert A. Rushworth |
| 105 | 1964年4月29日 | 6,286 km/h | 30,968 m | Robert A. 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） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 迈克尔·詹姆斯·亚当斯†† | 美国空军 | 7 | 1 | 0 | 5.59 | 6,151 | 81,077 |
| 尼尔·阿姆斯壮 | 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 |
| 约瑟夫·恩格 | 美国空军 | 16 | 3 | 0* | 5.71 | 6,257 | 85,527 |
| Pete Knight | 美国空军 | 16 | 1 | 0 | 6.70 | 7,274 | 85,496 |
| John B. McKay | NASA | 29 | 1 | 0 | 5.65 | 6,217 | 90,099 |
| 福里斯特·S·彼得森 | 美国海军 | 5 | 0 | 0 | 5.3 | 5,794 | 31,029 |
| Robert A. Rushworth | 美国空军 | 34 | 1 | 0 | 6.06 | 6,466 | 86,868 |
| Milt Thompson | NASA | 14 | 0 | 0 | 5.48 | 5,993 | 65,258 |
| 约瑟夫·艾伯特·沃克 | 美国空军 | 25 | 3 | 2 | 5.92 | 6,605 | 107,960 |
| 罗伯特·迈克尔·怀特 | 美国空军 | 16 | 1 | 0 | 6.04 | 6,587 | 95,936 |
† Iven Kincheloe上尉在1957年9月被选中成为空军的X-15试飞员（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·阿姆斯特朗在双子星座计划和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
- ^ Jenkins, Dennis R. Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System 3rd. Voyageur Press. 2001. ISBN 978-0-9633974-5-4.
- Robert Godwin，ed., X-15（The NASA Mission Reports），（Apogee Books, 2001）ISBN 978-1-896522-65-4
- Milton O. Thompson and Neil Armstrong，At the Edge of Space: The X-15 Flight Program（Smithsonian Institution Press，1992）ISBN 978-1-56098-107-7
- Richard Tregaskis，X-15 Diary: The Story of America's First Space Ship（iUniverse.com, 2000）ISBN 978-0-595-00250-4
- Hypersonics Before the Shuttle: A Concise History of the X-15 Research Airplane - NASA report (PDF format) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- X-15 research results with a selected bibliography - NASA report (PDF format) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Flight experience with shock impingement and interference heating on the X-15-2 research airplane 1968 - NASA (PDF format) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Thermal protection system X-15A-2 Design report 1968 - NASA report (PDF format) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- American X-Vehicles: An Inventory X-1 to X-50, SP-2000-4531 - June 2003; NASA online PDF Monograph （页面存档备份，存于互联网档案馆）
相关内容
外部链接
- NASA的X-15介绍 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- X-15的研究结果与精选的参考书目（NASA SP-60, 1965） （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- "Transiting from Air to Space: The North American X-15" (1998) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- "Proceedings of the X-15 First Flight 30th Anniversary Celebration of June 8, 1989" （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- (PDF) Hypersonics Before the Shuttle: A Concise History of the X-15 Research Airplane (NASA SP-2000-4518, 2000) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- X-15非官方网站 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- X-15 Research Results (1964) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- X-15 photos at Dryden （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Encyclopedia Astronautica's X-15 chronology
- Major Michael Adams Monument
- X15 site in French, with detailed flight reports （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Aerospace Legacy Foundation （页面存档备份，存于互联网档案馆）