X-15試驗機
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 | |
|---|---|
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| 概況 | |
| 類型 | 火箭飛機 |
| 製造商 | 北美航空 |
| 狀態 | 博物館收藏 |
| 主要用戶 | 美國空軍 |
| 製造數量 | 3 |
| 歷史 | |
| 起役日期 | 1959年9月17日 |
| 首飛 | 1959年6月8日 |
| 退役日期 | 1968年12月 |
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的太空人之翼勳章。[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和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，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。
歷史
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，美國空軍和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的美國國家航空航天博物館，一架存放在俄亥俄州代頓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·阿姆斯壯和約瑟夫·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公尺，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
諸元
- 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）使用液氧與液氨推進劑。由於氨分子過於穩定很難燒，燃燒不穩定的聲音巨大，使用一個複雜的噴注器強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）
破紀錄的飛行
高度紀錄
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將太空定義在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。
| 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 | 羅伯特·麥可·懷特 |
| 77 | 1963年1月17日 | 5,918 km/h | 82,810 m | 約瑟夫·艾伯特·沃克 |
| 87 | 1963年6月27日 | 5,512 km/h | 86,870 m | 羅伯特·A·拉什沃斯 |
| 90 | 1963年7月19日 | 5,971 km/h | 106,010 m | 約瑟夫·艾伯特·沃克 |
| 91 | 1963年8月22日 | 6,106 km/h | 107,960 m | 約瑟夫·艾伯特·沃克 |
| 138 | 1965年6月29日 | 5,523 km/h | 85,527 m | 約瑟夫·恩格 |
| 143 | 1965年8月10日 | 5,713 km/h | 82,601 m | 約瑟夫·恩格 |
| 150 | 1965年9月28日 | 6,006 km/h | 90,099 m | 約翰·B·麥凱 |
| 153 | 1965年10月14日 | 5,720 km/h | 81,230 m | 約瑟夫·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 |
†墜毀
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 | 尼爾·阿姆斯壯 |
| 59 | 1962年6月27日 | 6,605 km/h | 37,704 m | 約瑟夫·艾伯特·沃克 |
| 64 | 1962年7月26日 | 6,420 km/h | 30,145 m | 尼爾·阿姆斯壯 |
| 86 | 1963年6月25日 | 6,294 km/h | 34,077 m | 約瑟夫·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飛行員
| 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 | 7 | 1 | 0 | 5.59 | 6,151 | 81,077 |
| 尼爾·阿姆斯壯 | 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 |
| 約瑟夫·恩格 | 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 |
| 福里斯特·S·彼得森 | 美國海軍 | 5 | 0 | 0 | 5.3 | 5,794 | 31,029 |
| Robert A. 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 |
| 約瑟夫·艾伯特·沃克 | 美國空軍 | 25 | 3 | 2 | 5.92 | 6,605 | 107,960 |
| 羅伯特·麥可·懷特 | 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（尼爾·阿姆斯特朗在雙子星座計畫和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
- ^ 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) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- X-15 research results with a selected bibliography - NASA report (PDF format) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Flight experience with shock impingement and interference heating on the X-15-2 research airplane 1968 - NASA (PDF format) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Thermal protection system X-15A-2 Design report 1968 - NASA report (PDF format) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- American X-Vehicles: An Inventory X-1 to X-50, SP-2000-4531 - June 2003; NASA online PDF Monograph （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
相關內容
外部連結
- NASA的X-15介紹 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- X-15的研究結果與精選的參考書目（NASA SP-60, 1965） （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- "Transiting from Air to Space: The North American X-15" (1998) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- "Proceedings of the X-15 First Flight 30th Anniversary Celebration of June 8, 1989" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- (PDF) Hypersonics Before the Shuttle: A Concise History of the X-15 Research Airplane (NASA SP-2000-4518, 2000) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- X-15非官方網站 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- X-15 Research Results (1964) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- X-15 photos at Dryden （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Encyclopedia Astronautica's X-15 chronology
- Major Michael Adams Monument
- X15 site in French, with detailed flight reports （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Aerospace Legacy Foundation （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）