需要宇航員駕駛的飛機,美國X-15次軌道實驗機

FunLife 2021/12/13 檢舉 我要評論

上世紀50年代是一個瘋狂追求速度的年代,各航空大國已經熟練掌握了飛行器超音速飛行的奧秘,但這並不是終點,設計師正在瘋狂地追求高超音速飛行,美國的X-15火箭動力實驗機就是這樣一款追求速度和高度的產物。

X-15的名氣相對來說不是那麼大,但從技術上來說,設計師對X-15實驗機的評價非常高,它對美國的航空、航太技術都有巨大的影響,放到今天也不是一般國家能玩得轉的技術。X-15由北美航空公司研發製造,總共建造了3架原型機,飛行199次。

X-15是一款造型獨特、渾身黑漆且非常笨重的飛機,飛機長15.45米,梯形的機翼翼展很小,尾部安裝大尺寸垂尾。因為要高速飛行,空氣與機體高速摩擦會產生高溫,常規的鋁合金蒙皮根本無法適應,就算是不銹鋼也會出現變形,因此飛機採用的是鉻鎳鐵合金,它能承受1200~1300華氏度的高溫,不過它的缺點也很明顯,那就是它的重量太大,為此設計師在飛機內部採用重量更輕的鈦合金。

飛行員的工作環境與普通飛機不同,人體會承受巨大的低壓,當時已經意識到壓力服的重要性,X-15飛行員獲得了一套全新的壓力服,它包括供氧設備、通信設備等,事實上它就是後來美國NASA的宇航服原型,為了進一步保護飛行員,駕駛艙內還充滿了氮氣,可以減輕火災意外造成的傷害。

很多人都不知道的是,X-15飛行員的座椅技術居然源自拖拉機,當時設計生產農用設備的IHC公司進行過關于座椅的研究,原本長時間駕駛拖拉機是一件很辛苦的事,公司仔細地研究了座椅造型對人體的影響並研製了相應造型的座椅,X-15的設計師直接將產品複製了過來。

X-15採用一台XLR99-RM-2火箭發動機提供動力(第一架原型機是2台推力更小的火箭發動機),發動機用液態氧和液態氨驅動,運行的時候還會噴注乙炔用于穩定燃燒,在高空可以達到313kN的最大推力。

不過和其他火箭發動機一樣,X-15的發動機只能短暫的燃燒,標準發動機燃燒時間不足2分鐘,後來增加外部可拋棄油箱將燃燒時間增加到4分20秒,因此該機不採用自主起飛,而是掛載在B-52重型轟炸機下爬升到一定高空後投放,依靠強大的推力驅動飛機爬升衝刺,燃料耗盡後飛機在慣性的作用下繼續爬升一段距離,隨後下降返回地面。飛機後方採用兩具滑橇式起落架,機頭下方安裝另一具輪式起落架。

X-15在飛行中還存在另一個問題,在正常的飛機飛行高度因為大氣層的原因,駕駛員可以通過調整空氣舵面改變飛行姿態,可是到了20萬英尺(約61000米)高度後空氣舵面就不再有用,設計師在機頭和翼尖上安裝了過氧化氫蒸汽推進器,通過噴射的蒸汽調整姿態。

X-15是美國第一種載人近地軌道飛行器,它在飛行中不斷提升高度和速度,達到了6.85馬赫的最大飛行速度,這比設計預期要高一點點,最大飛行高度更是達到了108千米。

駕駛X-15並不是容易的事,飛行員身穿厚重的壓力服本就操作不便,在無動力的情況下滑翔落地需要嚴格按照流程操作飛機,時刻關注儀錶盤上的各種資料並做出相應的細微調整。總共有12名飛行員駕駛過X-15,其中8人因飛行高度達到80千米的而獲得NASA的承認並賦予宇航員的身份,這8人中就有後來登月的阿姆斯壯。

X-15對美國的航空、航太技術都起到了非常大的影響,例如後來的登月計畫就運用了一些X-15獲得的技術,其他如太空梭、壓力服、大氣層內高超音速飛行器等都與之有關。

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