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路漫漫其修遠兮,少廢話,趕緊努力吧(上)

——————概覽美國 X 系列試驗飛行器

近年來我國在航空航天領域的發展十分迅速。殲20,殲31,運20,直20的問世和裝備部隊,以及呼之欲出的轟20,無不令國人振奮。甚至很多軍迷認為我們已經進入世界航空大國的行列。但實際上我的征途還才剛剛起步,追趕的路途依舊遙遠。今天我們就一起來看看,藍星最強者在航空航天領域做過的探索,檢視一下我們的差距到底有多大。

很多軍迷認為目前困擾我們只剩下航空發動機這一個問題,也就是大家常說的「心臟病」。但事實遠非如此。在飛行器設計領域,未知的技術障礙與難題比比皆是,即使是通過風洞、模擬器和計算機也只能構建出一個理想狀態下的模型而已,所以必須研製出專門用途的試驗機去探索那些未知領域。美國為了探索這些領域,從1945年開始了 X 系列試驗飛行器的研究工作,至今已經發展到編號X51,平均不到1年半就會研發一款新的飛行器問世。

受限於篇幅,不能詳盡介紹每一款機型。有興趣的軍迷朋友請自行百度:美國 X 系列試驗飛行器了解詳情。

X-1 作為這個系列的首發當然有著重要的地位。1945年首飛.X-1 作為這個系列的首發當然有著重要的地位。1945年首飛。

X-1 試驗飛機作為人類歷史上一種劃時代的飛機,不僅僅是因為它的速度超過了音速,也是因為它是世界上第一種純粹為了試驗目的而設計製造的飛機。X-1 最初設想來自於 20 世紀 30 年代末飛機設計領域所遇到的問題,當時建造的風洞已經不能滿足飛機在亞音速和超音速飛行條件下各種參數的正確搜集,因而研製一種專用的飛行試驗機勢在必行。

貝爾飛機公司製造的 3 架 X-1 機長 9.45 米,機高 3.35 米,翼展 8.53 米,其機身形狀與 12.7 毫米機槍子彈極其相似,這樣可在超音速飛行時保持機體的穩定。X-1 的機翼為平直翼,翼面厚度很小。XLR-11 火箭發動機為其提供動力,其燃料為液氧與酒精和水的混合物。X-1-1、X-1-2 於 1945 年相繼出廠開始了試驗飛行,與此同時 NACA(美國國家航空諮詢委員會,美國國家航空航天局 NASA 的前身)也加入了 X-1 項目的研製工作。

1947 年 10 月 14 日,試飛員查理斯.耶格爾駕駛 X-1-1 在 43,000 英尺的高空飛出了 1.06 馬赫的高速,從而邁出了人類超音速飛行的第一步。

其後的幾個機型也都是以高空高速為目標而發展的,只不過驗證的方向有所不同。

X-2試驗機:一種裝備火箭發動機、後掠翼的試驗用機,為了研究飛行器在高空高速飛行條件下的氣動力加熱對機體結構的影響,以及飛行穩定性和操控有效性。

X-3:外形就像一把短劍,是早期 X 系列試驗飛機中外形最流暢的。與 X-1、X-2 不同,X-3 是藉助自身的動力起飛和降落,能保持進行 2 馬赫巡航飛行。首次大量使用鈦合金,同時還進行了低展弦比、高翼載機翼的可行性研究。後來,F-104「星」戰鬥機的翼形就是取自 X-3。

X-4:用來驗證半無尾翼超音速飛行的可行性,許多人認為取消水平尾翼的設計將能避免超音速飛行時機翼和水平尾翼之間振蕩波的相互干擾。

而1951年試飛的X-5也是值得紀念的一款重要機型。

X-5 將研究的重點轉向了變後掠翼。X-5 在外形上大量借鑒了德國在二戰期間研製的 P.1101,都是機頭進氣、氣泡式座艙和下置發動機設計。X-5 的機翼可在 20~60 度之間變換,總共需要 20 秒鐘。當電動後掠裝置失效後,飛行員可使用手閘完成掠翼工作(X-5 只能在低於 40 度的後掠角度下安全著陸)。X-5 機長 10.18 米,機高 3.66 米,翼展為 6.34 米。

1951 年 6 月 20 日,X-5 在愛德華茲空軍基地完成了首飛。在第 9 次試飛中,X-5 首次成功完成了空中掠翼動作。由於艾立森 J35-A-17A 渦輪噴氣發動機安裝位置較低,X-5 經常會出現螺旋。1953 年 10 月 13 日,試飛員雷蒙德.帕普森在 X-5 的螺旋事故中沒有成功改出,最終機毀人亡。螺旋的頻繁出現並不是變後掠翼的問題,而是 X-5 機體設計上的缺陷造成的。

從上個世紀六十年代開始,逐漸成熟的變後掠翼開始大行其道。憑藉著 X-5 的豐厚技術積累,美國先後研製出了 F-111 戰鬥轟炸機、F-14 戰鬥機以及 B-1 轟炸機,所以可以這麼說,X-5 是美國變後掠翼飛機的共同「祖先」。

下面出場的是位重量級的選手:X-6

在那個核力量至高無上的年代裡,美國空軍甚至開始考慮將核反應堆作為飛機的動力來源,以獲得超長的飛行能力。X-6 項目正是在這種背景下出台的,按照美國空軍和美國原子能委員會的最初設想,X-6 以 B-36 轟炸機為基礎,安裝一台通用電氣 P-1 型核反應堆,其產生的熱能將帶動四台通用電氣 J47 渦輪噴氣發動機運轉,從而為 X-6 提供飛行動力。

等美國人開始認真考慮 X-6 計劃的時候,他們才發現這種飛機在未來的戰爭中只能成為懸在自己頭上的「核炸彈」,其安全性得不到很好的保證。很快 X-6 就被取消了,只留下一大堆原始方案圖紙。此時,作為 X-6 的前期研究技術儲備的 NB-36H 核動力飛機已經安全飛行了 47 次。

前蘇聯受此刺激,也在tu95上做了試驗了核動力飛機的嘗試。結局同上!!!

X-7 是世界上第一架採用衝壓噴氣發動機速度達到 3 馬赫的飛行器。

X-8是一種十分廉價的無制導探空火箭。裝備有 RTV-N10 型液體燃料火箭發動機和固體燃料助推器,最大速度可達 6 馬赫。

X-9為了測試導彈的常規航空動力學設計、無線電控制系統、火箭推進裝置等。

X-10 由北美航空公司研製,是專門為 MX-770(B/SM-64)「納瓦霍」洲際巡航導彈計劃而開發的一種超音速無人駕駛試驗飛行器,用來搜集空氣動力學設計、控制和自動導航系統的數據。(納瓦霍為美國一個印第安人部落名,其使用的語言十分複雜,因而在太平洋戰爭期間美軍曾招募了一批納瓦霍人作為密碼通訊員,電影《風語者》就是以此為背景拍攝的)

X-11 是 SM-65「阿特拉斯」洲際彈道導彈的前身,用以搜集後者研製過程中所必須的試驗技術數據,是發展「阿特拉斯」導彈的關鍵試驗設備。

X-12 的任務也是為「阿特拉斯」洲際彈道導彈的研製工作搜集試驗飛行數據。同時 X-12 是康維爾公司兩級火箭計劃實施的第二個產品,用以全面掌握使用洲際彈道技術。

從X-7到X-12我們可以看出美國的戰略重心發生了轉變,這段時間的X飛行器都是為導彈服務的。導彈可以攻擊對手,而己方也同樣可能受到對手導彈攻擊。在受到攻擊後保證己方的戰機可以繼續升空作戰就成為需要考慮的問題。於是垂直起降就成了X系列的研究方向。

X-13 是一種純粹使用噴氣發動機來完成垂直起降(VTOL)的試驗型飛機,它使用一台羅羅公司的「埃文」RA.28-49 型渦輪噴氣發動機,能夠很容易的在垂直與水平飛行狀態之間轉換。垂直起降技術現在看來已經不是什麼新鮮事了,但在二十世紀五十年代中期卻是相當前衛同時也是難度頗大的設計。

X-13 在技術上是成功的,但在實用性方面卻是失敗的。即便如此,X-13 的成功飛行還是證明了噴氣垂直起降飛機在技術上是可行的,為日後噴氣垂直起降飛機的發展提供了十分有益的借鑒。

X-14 也是一種驗證 垂直起降技術的飛機,與 X-13 不同的是它可以實施真正意義上的垂直起降而不是尾部立式起降,這樣就不需要使用地面回收裝置來幫忙了。X-14 主要用來驗證飛機在垂直起降工作狀態下,飛行操縱系統如何適應其配平的變化。

X-14 的機身和機翼分別取自兩種不同的飛機,所以它的外形看上去十分怪異。沒有安裝彈射座椅,X-14 的座艙是半開式的,飛行員可在緊急情況下迅速離開駕駛艙。從 1954 年 11 月首飛開始,唯一的一架 X-14 一直使用到了 1981 年,它是美國 X 系列試驗飛行器中「壽命」最長的一個。

X-15在絕對是一個值得被記住的型號。載人飛行器中非得最快飛的最高的機型,記錄保存至今。

X-15 高超音速研究項目是由 NASA 牽頭,聯合美國空軍、海軍和北美航空公司共同進行的。在近十年的時間裡,X-15 先後創造了 6.72 馬赫和 108,000 米的速度與升限的世界記錄,它的試驗飛行幾乎涉及了高超音速研究的所有領域,並為美國後來水星、雙子星、阿波羅有人太空飛行計劃和太空梭的發展提供了極其珍貴的試驗數據。在 X-15 整個試驗飛行過程中,研究人員根據其飛行數據總共撰寫了 765 份有價值的研究報告。

X-15 機長 15.30 米,機高 3.53 米,翼展 6.79 米,採用中單翼設計,最初裝備兩台 XLR-11 火箭發動機(後改為 XLR-99)。X-15 機身表面覆蓋有一層稱作 Inconel X 的鎳鉻鐵合金,可抵禦高速飛行時產生的 1,200 度高溫。由於火箭發動機燃料消耗量驚人,所以 X-15 必須由一架 B-52 載機帶入空中。從載機上釋放後,X-15 自身攜帶的燃料只能飛行 80~120 秒,因此餘下來的 10 分鐘左右只能是無動力滑翔。降落時,X-15 機身前部下方安裝有常規機輪,機身後部則為兩個著陸滑撬。

1964 年 2 月,兩架 X-15 被改裝為 X-15A-2。後者機身加長了 71 厘米,機翼下增加了兩個分別裝有液氨和液氧的罐體,它們可以為 X-15A-2 多提供 60 秒的飛行時間。X-15A-2 在 1967 年創造出了 6.72 馬赫的世界最快速度記錄。

X-16 是一種高空照相偵察飛機,但只作出了一個縮比模型後就被洛克希德公司更先進的 U-2 高空偵察機給拉下了馬。根據 美國空軍提出的要求,X-16 升限應該能達到 21,000 米左右,航程也應在 2,800 公里以上,同時具有亞音速飛行能力。

X-17 是一種三級固體燃料火箭,用來獲取製造再入大氣層運載工具所需的試驗數據。

X-18 是美國研製的第一種可傾轉翼飛機,說它是後來 XC-142 和 V-22「魚鷹」的「祖先」一點也不為過。

X-18 的機體是在蔡斯 YC-122C 運輸機的基礎上改進而來的,安裝的兩台艾立森 T40-A-14 渦輪螺旋槳發動機來自美國海軍的 XFY-1/XFV-1 立式起降戰鬥機。X-18 機長 19.20 米,機高 7.49 米,翼展 14.63 米。

1961 年 7 月,X-18 在它的第 20 次試驗飛行中一個傾轉翼發動機發生了故障,飛機隨即進入了螺旋。雖然 X-18 在墜毀前的一剎那被機組成員成功降落,但與地面碰撞後的機體還是有很大的損傷。這之後 X-18 再也沒有飛上藍天,只在地面上進行一些測試。最終 X-18 試驗項目被取消,唯一的一架也被拆解當作廢品賣掉了。


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