Самолет х 15: Самолёт-ракетоплан North American X-15

X-15

    Первое предложение о создании самолета, способного превысить скорость звука в пять и более раз (будущая программа Х-15),
появилось в 1951 году в недрах правительственного Hационального управления по аэродинамике (NACA),
предшественника NASA, которая была официально создана 1 октября 1958 года. Руководство HАСА, в
принципе понимая важность этой проблемы, не проявляло особого рвения в реализации его. Это
было и дорого, и технически сложно, и неизвестно чем все это могло кончиться. Однако отдельные
сотрудники HАСА, по собственной инициативе, проводили исследования возможности создания
летательных аппаратов подобного типа. Hовый
импульс программа получила в 1953 году, когда этой же проблемой озадачились в Военно-воздушных
силах и в Военно-морских силах США. Естественно, и авиация, и флот рассматривали этот самолет, в
первую очередь, как боевую машину. Научные исследования стояли на втором плане, но, надо
отдать должное американским военным, они прекрасно понимали, что не решив чисто научные
проблемы, они не получат боевую машину. Однако уже к следующему году армейские круги осознали,
что в одиночку им этот проект не поднять ни с научной, ни с финансовой точек зрения.
Результатом этого осмысления стал меморандум о сотрудничестве между ВВС, ВМС и HАСА, подписанный
23 декабря 1954 года. Согласно этого меморандума создавался трехсторонний рабочий орган, получивший название Комитет Х-15, который
координировал все работы по этой программе.
На HАСА возлагались функции контроля за реализацией проекта в целом. ВВС брали на себя изготовление
самолета и его приемные испытания на заводе-изготовителе. Затем самолет передавался
HАСА, которая проводила программу исследований, с привлечением как своих пилотов, так и пилотов из
Воздушных сил и Военно-морских сил. Как впоследствии указывали участники проекта,
Комитет Х-15 имел, в большей степени, психологическое и политическое, чем какое-то
практическое значение. Правда, это очень помогало в получении бюджетных денег. Когда
следовала ссылка на трехсторонний комитет, как правило, деньги тут же выделялись. Именно с
момента подписания меморандума можно говорить о рождении ракетного самолета Х-15. Среди
американских компаний был объявлен конкурс.
Официальное предложение на подачу заявок было разослано 12 авиационным компаниям 30
декабря 1954 г., а 4 февраля 1955г. четырем моторостроительным компаниям было
предложено заключить контракт на производство ракетного двигателя. С
компанией Норт Америкэн в ноябре 1955 г. был заключен контракт на производство трех самолетов
Х-15 (NA-240), а с компанией Риэкшн Моторз Инк.
(Reaction Motors Inc.) в сентябре 1956г. — на производство двигателя XLR-99.


    Проект, представленный Hорт Америкэн, предусматривал строительство самолета
длиной 15 метров с крыльями стреловидной формы с размахом всего-навсего 6,5 метров. Крылья предполагались относительно тонкими и
небольшими по площади. Вес самолета составлял около 7 тонн, а после заправки топливом
увеличивался до 16,5 тонн. На самолет предполагалось установить жидкостный ракетный
двигатель с тягой 27 тонн. Так как продолжительность работы ракетного двигателя
составляла всего 80-120 секунд, предполагалось, что на высоту 15 километров самолет будет доставляться с помощью специально
переоборудованного для этих целей бомбардировщика B-52, а затем будет происходить
разделение самолета-носителя и ракетного самолета, и дальнейший полет будет происходить с
использованием ракетного двигателя. Два бомбардировщика Boeing B-52A были модифицированы
для подвески ракетоплана под правой консолью крыла, между фюзеляжем и ближней к
нему парой двигателей, получив обозначение NB-52A и NB-52B. Посадка производилась на скольжении.


    Основными задачами, которые ставились перед программой Х-15 были
следующие: создание мощного многократно используемого пилотируемого самолета для
высотных скоростных полетов; исследование аэродинамических процессов при таких полетах;
создание и проверка работоспособности систем управления для таких самолетов; исследования
воздействия условий полета на организм человека;
создание специальных костюмов для пилотов самолетов. С использованием самолета Х-15
предполагалось достигнуть скорость полета около М=6 и высоты 76000 метров.

    Строительству и облету опытного образца предшествовали не только
обычные аэродинамические и прочностные испытания, но также исследования
аэродинамического нагрева (исследования проводились на моделях, выполненных в
масштабе 1:15, в диапазоне чисел Маха 0,6-7,0) и
специальная подготовка пилотов. Будущие пилоты самолета Х-15 должны были
выполнить 2000 «полетов» на тренажере,
пройти испытания на центрифуге, в условиях высоких и низких температур окружающей
среды, малых давлений и в состоянии невесомости (испытания в условиях
невесомости проводились на транспортном самолете).

    Первый самолет Х-15 был построен в середине октября 1958 года и с завода доставлен
на авиабазу Эдвардс в штате Калифорнии. Перевозка самолета сопровождалась большой
помпой и вниманием средств массовой информации.
Программа Х-15 привлекла большое общественное внимание, особенно после
того как Советский Союз выиграл гонку за первый спутник, а гонка за первый полет человека в
космос еще не началась. Второй экземпляр самолета Х-15 был готов к апрелю 1959 года, а третий -
к июню 1961 года.

    10 марта 1959 г. был совершен первый полет Х-15 на подвеске самолета Boeing NВ-52А.
Первый испытательный полет состоялся 8 июня 1959 года. Самолет,
который пилотировал летчик-испытатель фирмы North American Скотт Кроссфилд, был отделен от самолета-носителя Б-52 и начал
свободный полет. Двигатель во время этого полета не включался, однако даже при этом самолет плохо
слушался пилота и совершил несколько совершенно неожиданных разворотов. Лишь мастерство пилота
позволило ему управлять машиной и совершить через 5 мин благополучную посадку на дне
высохшего соленого озера, находящегося на территории авиабазы Эдвардс. Инженеры корпорации
Hорт Америкэн достаточно быстро изменили систему управления самолета, что сделало полеты
более безопасными. Следующий полет состоялся 17 сентября 1959 года и впервые производилось
включение ракетного двигателя. Правда, штатный двигатель XLR-99 к тому времени еще не был готов и
полет совершался с использованием двигателей XLR-11, которые ранее
использовались на самолетах Х-1. Однако
даже использование этого двигателя позволило достигнуть скорости свыше 2000 км/ч. Именно с этого момента начинаются интенсивные
испытательные полеты самолета Х-15.

    Однокамерный двигатель XLR-99 был опробован 15 ноября 1960 г.

    Всю программу испытаний самолета Х-15 можно хронологически
разделить на три этапа. Первый продолжался с 1959 по 1962 год. Уже на первом этапе удалось достигнуть
всех тех целей, которые ставили перед собой организаторы и участники проекта. Была достигнута скорость 6 Махов, высота 75190 метров над
поверхностью Земли, удалось получить большой объем научной информации по тепловым процессам и
аэродинамике. В частности, исследователи установили поразительное соответствие между
аэродинамическими процессами, полученными при моделировании и в условиях реального полета. Из
других зримых и понятных результатов, например, было установлено, что увеличение скорости самолета с 3 до 6 Махов, приводит к увеличению
температуры поверхности самолета в 8 раз. Физиологи установили, что нормальным для пилотов
Х-15 является частота сокращений сердечной мышцы (пульс) от 145 до 180. Было получено много других
интересных данных, однако поломки иногда портили настроение изготовителям и испытателям. К счастью обходилось без серьезных
повреждений и без отсрочки программы испытаний.

    Во время третьего полета второго опытного образца (5 ноября 1959) в одной из
камер двигателя произошел взрыв. Во время вынужденной посадки Скотта Кроссфилда на дно высохшего соляного озера
самолет потерпел аварию. Было повреждено хвостовое оперение и самолет вышел из строя
на 3 месяца. Полеты (на первом опытном образце) были продолжены 23 января 1960 г.

    Подобные неисправности происходили в будущем, но, используя реальный
опыт С. Кроссфилда, другие пилоты отрабатывали данную нештатную ситуацию на
тренажере. Приблизительно в это же время на заводе Hорт Америкэн, где собирался третий
экземпляр, при наземных огневых испытаниях двигателя произошел взрыв. Пришлось двигатель
восстанавливать. Третий экземпляр был облетан 20 декабря 1961 г.

    Помехи для реализации программы исследований приносила и погода.
Бывало, что над авиабазой Эдвардс, откуда стартовали самолеты, стояла прекрасная погода,
но на большой высоте была облачность и полеты переносились. Тем не менее экспериментаторы
медленно, но верно двигались вперед.

• 2 этап программы X-15
• Хронология полетов по программе Х-15.
• Описание, ТТХ, Схема

Источники информации:

1. Программа «X-15» / А.Железняков. Энциклопедия «Космонавтика» /
2. X-15. Hypersonic Research Program / NASA Dryden Flight Research Center /

Самолёт-ракетоплан North American X-15

X-15, Икс-15 — Американский экспериментальный самолёт-ракетоплан. Первый пилотируемый гиперзвуковой летательный аппарат-самолёт, совершавший суборбитальные пилотируемые космические полёты. Первый многоразовый космический корабль. Основная задача проекта X-15 — изучение возможности создания суборбитального гиперзвукового бомбардировщика X-20 Dyna Soar. Для изучения полета на гиперзвуковых скоростях и входа в атмосферу крылатых аппаратов, оценка конструкторских решений, теплозащитных покрытий, психофизиологии при управлении в верхних слоях атмосферы. Всего по программе Х-15 было выполнено 199 полётов.

Характеристики самолёта-ракетоплана X-15

Основные характеристики:

Модификации — Х-15А и Х-15А-2

Команда — 1 пилот

Крыло — 6,7 м

Высота — 4,1 м

Длина — 15,2 м

Вес пустой/максимальный — 6.3/15.4 т

Двигатель — XLR99-RM-2 с тягой 25855 кгс

Достигнутая скорость полета — 6.7 Маха

Достигнутая высота — 108 км

Конструкция самолёта-ракетоплана X-15

Экспериментальный высотный Х-15 — среднеплан с прямым трапециевидным крылом относительной толщины профиля 5 процентов, прямолинейной закругленной передней кромкой, тупой задней кромкой толщиной от 54 до 9. 5 мм, угол стекловидности 25 градусов. Крыло изготовлено без кручения, с нулевым углом поперечной установки. Подвижными на крыле были выполнены только закрылки. Управление комбинированное реактивно-аэродинамическое.

Аэродинамика — дифференциальный стабилизатор, подфюзеляжный киль и основной киль управляемого исполнения. Подфюзеляжный и основной киль состоят из неподвижной и поворотной секции. Поворотные секции используются как рули управления. Неподвижные части килей на концах имеют 4-х створчатые высокоэффективные тормозные щитки. Особенностями оперения крестообразного типа есть относительная малая толщина стабилизаторных плоскостей и килевой профиль клиновидного типа.

Реактивное управление обычно задействовалось на высотах более 36 км — используется газообразные продукты разложения водородной перекиси и управляемые сопла. Выполненные в концевиках крыла сопла управляли креном, впереди на фюзеляже, управляющие тангажом и курсом. Для повышения безопасности в полете, реактивное управление курса и тангажа представляет собой сдвоенную систему. Управление обоими системами раздельное — аэродинамика осуществляется обычными ручками управления и педалями, реактивная система управляется 2-мя боковыми рычагами, расположенными в кабине самолета. 

Носовое исполнение фюзеляжа — конус с овальным сечением. В передней части фюзеляжа размещена кабина с эллиптическим фонарем монолитного исполнения. Открытие кабины — фонарь вверх и назад. Кресло пилота катапультируемого типа с 2-мя поверхностями стабилизации и выдвижным экраном, который предохраняет пилота от высокого динамо-давления. Для нахождения пилота на больших высотах в кабине самолета, он обеспечивался высотным скафандром.

При авариях на большой высоте, самолет становится «капсулой» и только при входе его в плотную атмосферу, пилот начинал катапультирование. В первой фазе программы исследований верхних слоев атмосферы до 1960 года, опытные Х-15 имели острый обтекатель с удлиняющей иглой. После модификации самолетов, они получили тупой нос, который являлся оптимальным на больших скоростях. Центр и хвост фюзеляжа имеют две боковые гаргроты. В цилиндрической части фюзеляжа после кабины идет отсек оборудования, бак с окислителем, бак реактивной системы управления, бак горючего, двигатель.

Шасси 3-х стоечное, убирается вперед. Стойка переднего исполнения имеет спаренные колеса, остальные стойки имеют стальные лыжи, которые периодически меняют после 5-6 приземлений. По аэродрому самолет перемещают, установив заднюю часть самолет на спецтележку.

Ракетоплан имел уникальную систему управления с тремя ручками. Центральная — традиционная, она использовалась в обычных режимах полета. Две боковые ручки с подлокотниками служили для управления в полете с большими продольными и вертикальными перегрузками, когда масса руки летчика могла вызвать непреднамеренное отклонение центральной ручки управления. Ручка реактивной системы управления располагалась на левом пульте в кабине летчика, а ручка управления аэродинамическими поверхностями — на правом пульте.

Для предотвращения обледенения и запотевания лобового стекла фонаря кабины в пространство между панелями остекления подавался нагретый азот и, кроме того, внутренняя панель имела электрообогрев. Лобовое стекло при входе в атмосферу могло накаляться до вишнево-красного цвета, так что система охлаждения кабины должна была работать безотказно. Катапультируемое сиденье пилота обеспечивало безопасное покидание кабины при скорости полета до 4000 км/ч и на высоте до 36 500 м при любом положении самолета в пространстве.

Самолёт стартовал по технологии воздушного старта из-под крыла стратегического бомбардировщика «Б-52», отцепка от носителя производилась на высоте порядка 15 км, приземлялся самостоятельно на авиабазе, расположенной на дне высохшего солёного озера. Общее время полёта от момента отделения от носителя до приземления составляло порядка 15 минут.

Рекорды самолёта-ракетоплана X-15

4 августа 1960 года — скорость 3514 км/ч

12 августа 1960 года — высота 41605 м

7 марта 1961 года — скорость 4264 км/ч

31 марта 1961 года — высота 50 300 м

21 апреля 1961 года — скорость 5033 км/ч

12 сентября 1961 года — скорость 5832 км/ч

9 ноября 1961 года — скорость 6548 км/ч

30 апреля 1962 года — высота 77 720 м

17 июля 1962 года — высота 95 935 м

22 августа 1963 года — высота 107 906 м

8 июня 1959 года состоялся первый свободный полет Х-15. Ракетоплан отделился от самолета-носителя на высоте 11 600 м при скорости 830 км/ч. Летчик выполнил ряд плавных маневров для проверки эффективности управления закрылками. Скорость в момент приземления была 288 км/ч. Длина пробега составила 1400 м.

17 сентября 1959 года состоялся первый свободный полет ракетного самолета с работающим двигателем. После отделения от носителя на высоте 11 600 м Х-15 набрал высоту 15 000 м и через 10 минут совершил посадку.

17 октября 1959 года — второй полет с работающим двигателем после двукратной задержки по техническим причинам. Х-15 отделился от В-52 на высоте около 12 500 м и набрал высоту 18 000 м. В полете была достигнута скорость порядка 2250-2400 км/ч. Продолжительность полета составила около 10 минут.

5 ноября 1959 года во время полета второго экземпляра Х-15 произошла авария. Из-за взрыва нижнего двигателя XLR-11 и начавшегося пожара летчик был вынужден отключить этот двигатель и совершить посадку. Поскольку топливо сливалось во время снижения по крутой траектории, его не удалось слить полностью, и посадочная масса ракетоплана оказалась больше допустимой.

В начале 1960 года начались полеты второго ракетного Х-15. Тогда же изменили и форму носовой части самолетов. Вместо иглообразной она стала тупой. На оконечности установили сферический датчик гиперзвукового потока для системы стабилизации.

7 июня 1960 года произошел взрыва при наземных испытаниях ЖРД YLR-99, причиной которого стал чрезмерный наддув бака с жидким аммиаком в результате замерзания регулятора и предохранительного клапана. Чтобы предотвратить повторение подобных случаев, регулятор наддува топливного бака был модифицирован и установлен в более теплом месте.

15 ноября 1960 года был совершен первый полет с ЖРД XLR-99, на два года позже, чем предусматривалось планом, из-за трудностей при доводке двигателя.

С ноября 1960 по июль 1962 года в группе пилотов Х-15 был легендарный в будущем Нил Армстронг, совершивший на этих самолётах суммарно семь полётов.

9 ноября 1961 года достижение скорости 6548 км/ч на высоте 30 км

17 июля 1962 года состоялся полет, в котором третий ракетоплан Х-15 достиг высоты 107 906 м. Все пилоты, летавшие на Х-15 во второй части исследований, получили звание летчиков-астронавтов США.

В 1962 году второй ракетоплан Х-15 модернизировали. Для увеличения продолжительности полета с включенным двигателем до 150 с его оборудовали двумя подвесными баками с топливом и окислителем общей емкостью 6123 л.

9 ноября 1962 года самолет совершил вынужденную посадку и перевернулся. После отделения от носителя и запуска двигателя в результате выхода из строя диода и трансформатора в системе управления топливным насосом тяга двигателя упала до 30% от максимальной. Двигатель пришлось выключить, и летчик стал снижать машину для посадки на запасную площадку. 

28 июня 1964 года — Первый полет совершил модернизированный Х-15А-2.

15 ноября 1967 года ракетоплан попал в гиперзвуковой штопор и разбился вместе с пилотом Майклом Адамсом. Посмертно он был зачислен в число астронавтов. Имя его высечено на «космическом зеркале» Космического центра имени Кеннеди на мысе Канаверал.

Полеты Х-15 прекратились в феврале 1968 года. Всего выполнен 199 полетов. Один экземпляр машины передали в Национальный аэрокосмический музей, второй — в музей ВВС в Дейтоне.

Связанные статьи

Связанные новости и события

• 17.07.1962

  Роберт Уайт совершил первый в мире суборбитальный полет

  
  

  Американский военный летчик-испытатель, генерал-майор военно-воздушных сил США Роберт Майкл Уайт, 17 июля 1962 года на ракетоплане X-15 совершил первый в мире суборбительный полет. В рамках испытаний, пилот поднял новый летательный аппарат на высоту 96 километров.

  Читать дальше

  
  

Категории
Авиация, Военно-воздушные силы, Вооружение, Армия, Наука, Технологии

Регионы
США, Страны Мира

Теги
#полет, #проект

справочная информация

ЗАКРЫТЬ X

• 
  







• Категории
  Авиация, Военно-воздушные силы, Вооружение, Армия, Наука, Технологии

  
  

  Регионы
  США, Страны Мира

  
  
  

  Теги
  #полет, #проект

Страница не найдена | Национальный музей авиации и космонавтики

Пожертвовать сейчас

Один музей, две локации

Посетите нас в Вашингтоне, округ Колумбия, и Шантильи, штат Вирджиния, чтобы исследовать сотни самых значительных объектов в мире в истории авиации и космоса.
Посещать

Национальный музей авиации и космонавтики в Вашингтоне
Центр Удвар-Хази в Вирджинии
Запланируйте экскурсию
Групповые туры

В музее и онлайн

Откройте для себя наши выставки и участвуйте в программах лично или виртуально.
Как дела

События
Выставки
IMAX

Погрузитесь глубоко в воздух и космос

Просмотрите наши коллекции, истории, исследования и контент по запросу.
Исследовать

Рассказы
Темы
Коллекции
На лету
Для исследователей

Для учителей и родителей

Подарите своим ученикам Музей авиации и космонавтики, где бы вы ни находились.
Учиться

Программы
Образовательные ресурсы
Запланируйте экскурсию
Профессиональное развитие педагога
Образовательная ежемесячная тема

Будь искрой

Ваша поддержка поможет финансировать выставки, образовательные программы и усилия по сохранению.
Дайте

Становиться участником
Стена чести
Способы дать
Провести мероприятие

Будьте в курсе последних историй и событий с нашей рассылкой

Национальный музей авиации и космонавтики

Центр Стивена Ф. Удвара-Хейзи

Исторический снимок: Исследовательский самолет X-15

8 июня 1959 года из НАСА NB-52B был выпущен гладкий черный самолет, летевший на высоте 37 550 футов (11 445 метров), что стало первым полетом ракетоплана X-15. С летчиком-испытателем и инженером North American Aviation Скоттом Кроссфилдом в кабине, испытательный полет без двигателя положил начало 10-летней работе, которая позволила достичь гиперзвуковых скоростей и исследовать верхнюю границу земной атмосферы.

Ракетно-исследовательский самолет X-15 был построен Лос-Анджелесским подразделением Североамериканской авиации для ВВС США, ВМС США и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства. Самолет предназначался для проведения исследовательских экспериментов в реальных условиях полета за пределами земной атмосферы.

Благодаря параллельной программе пилотируемых космических полетов «Меркурий» Соединенные Штаты быстро продвигались в космос, но им не хватало важных данных, необходимых для достижения этой цели. Программа Х-15 будет призвана получить знания об аэродинамическом нагреве, условиях входа в атмосферу, силах ускорения и торможения и реакциях человека на невесомость.

17 сентября 1959 года состоялся первый полет с двигателем. Несмотря на небольшое возгорание перекиси водорода в моторном отсеке, Кроссфилд легко достиг скорости 2,1 Маха и высоты 52 341 фута (15 954 метра).

Способный сжечь 18 000 фунтов (8 165 кг) жидкого кислорода и безводного аммиака всего за 85 секунд, единственный двигатель XLR99 был установлен для полета № 34, который 15 ноября 1960 года принял летчик-испытатель ВВС США Роберт Белый до 4,4 Маха и 77 450 футов (23 607 метров).

Пилот НАСА Джо Уокер достиг рекордной высоты 354 200 футов (67 миль или 108 километров) 22 августа 1963 года — миссия, в которой X-15 превзошел проектные характеристики и заработал крылья астронавта Уокера.

Новая версия, известная как X-15A-2, предназначена для полета со скоростью, в восемь раз превышающей скорость звука, на высоте 100 000 футов (30 480 метров) и создает потенциальные температуры более 2400 градусов по Фаренгейту (1316 градусов по Цельсию). , был передан ВВС США заводом в Лос-Анджелесе 19 февраля.64.

Конструктивные изменения для X-15A-2 включали два внешних сбрасываемых топливных бака, более длинную основную опору, удлиненную и опущенную переднюю опору, удлинение фюзеляжа на 29 дюймов, улучшенный дизайн лобового стекла, абляционный материал на внешней обшивке, съемный правый- ручная законцовка крыла для приема тестовых материалов, съемный нижний вертикальный киль для установки прямоточных воздушно-реактивных двигателей и помещения для фотоэкспериментов.