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X-1試驗機

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貝爾X-1
編號46-062的X-1，綽號「迷人葛蘭妮號」。
概況
類型試驗火箭飛機
製造商貝爾航空公司
狀態退役
主要用戶美國陸軍航空隊
製造數量7
歷史
首飛1946年1月19日

貝爾X-1，原編號XS-1，是第一款有人駕駛的超音速飛機，由NACA和美國陸軍航空隊共同研製。它於1944年期間提出，在1945年期間設計和製造，並於1948年達成了1,000英里每小時（1,600公里每小時；870節）的速度。貝爾X-1A是貝爾X-1的衍生型號，具有更大的燃料容量，其在1954年超過了1,600英里每小時（2,600公里每小時；1,400節）。它是所謂「X」系列試驗機中的第一架。「X」系列試驗機是美國用於測試尖端技術的試驗機計劃，對外高度保密。

XS-1

研發歷史

XLR-11火箭發動機

1946年3月16日，美國陸軍航空隊試飛大隊和美國國家航空諮詢委員會（NACA，現為NASA）與貝爾公司簽訂了建造三架XS-1（「XS」為「超音速試驗機」的縮寫）的合同，NACA和美國陸軍航空隊將會使用這些飛機獲得有關高亞音速飛行的數據。XS-1是第一款專門為研究而建造的高速飛機，從來沒有大規模生產。

1946年1月25日，在佛羅里達州的Pinecastle空軍基地的一次滑翔中，貝爾公司的首席試飛員Jack Woolams成為了第一名XS-1的飛行員。1946年3月前Woolams又完成了9次滑翔，在此之後，XS-1被送回貝爾公司進行改進，改進後它將在加利福尼亞州愛德華茲空軍基地進行有動力飛行。1946年8月30日Woolams犧牲後，Chalmlers 「Slick」 Goodlin成為了貝爾公司X-1-1的首席試飛員。在1946年9月至1947年6月這段時間裏，他駕駛兩架X-1進行了26次成功的有動力飛行。美國陸軍航空隊對貝爾公司緩慢的進展很不滿，於是由貝爾公司來試飛編號46-062的X-1的合同被取消。在幾個月的談判後，最終決定由美國陸軍航空隊試飛大隊在1947年6月24日進行試飛。X-1-2（編號46-063）被NACA接管，為以後的生產型高性能飛機提供數據。[1][2][3]

1947年10月14日（即美國空軍成為一個獨立部門一個月之後），整個項目在第一次載人超音速飛行後結束了。這次飛行由美國空軍上校查克·葉格 駕駛編號46-062完成，他給這架飛機起了個綽號叫「迷人葛蘭妮號」（他妻子的名字）。這架火箭飛機掛在一架改進後的B-29機腹下升空，在空中啟動火箭發動機，然後滑翔到地面。XS-1的第50次飛行是X-1的第一次超音速飛行，最高速度1.06馬赫。但是，查克·葉格和其他許多人認為第49次飛行（也由葉格駕駛）才是，儀器記錄的最高速度是0.997馬赫，在事實上可能已經突破音障，因為當時的儀器不太精確，也沒有音爆的記錄。

作為X-1首次超音速飛行的的結果，國際航空聯合會決定將1948年的科利爾獎頒給X-1計劃中的3名主要參加人員。在白宮接受杜魯門總統頒獎的是Larry Bell, 查克·葉格和John Stack。許多年後，葉格透露他的父親，一個堅定的共和黨員，拒絕與民主黨的杜魯門握手。

現狀

46-062號現在華盛頓特區的國家航空航天博物館的飛行里程碑陳列室展出。在它旁邊的是聖路易斯精神號和太空船一號。46-063號，即X-1E，在NASADryden飛行研究中心總部大樓前展示。46-064號，在1951年11月9日的一次失火中被摧毀，在此之前它只在1951年7月20日滑翔過一次。[4]

影響及貢獻

X-1計劃的研究方法成為了之後研製「X」系列試驗機的樣板。1960年代，NACA研製X-1的方法和人員幫助打下了美國太空計劃的基礎。X-1計劃將戰後的美軍與工業部門和研究部門聯合了起來。X-1提供的數據使美國在20世紀後半葉保持空中霸主的地位。

值得注意的是，X-1的最初目的不是超越音速，而是要確定並最終展示可控制且能長時間飛行的飛機能否突破音障。如果音障是被一架俯衝時的飛機突破的，那麼便不能得知在這個速度下是否能獲得升力。

後來的X-1測試了超音速飛行的各個方面。其中有一次由葉格駕駛的X-1A不經意地示範了「慣性力偶」現象，在2馬赫以上的飛行中這是很危險的。葉格的豐富經驗救了他，但是貝爾X-2的飛行員Mel Apt卻在相似的環境下犧牲了。

爭論

有些人聲稱X-1的設計很大程度上是基於英國的Miles M.52噴氣機。理由是M.52計劃在原型機的首飛日期僅幾個月前被英國政府中止，貝爾公司得到了有關它的一切數據。但是在那時X-1的設計工作已經基本完成。XS-1從M.52獲得的最重要的部分是它的全動尾翼，這是控制一架超音速飛機的關鍵部分。後來的測試使人們意識到，如果M.52的試飛被批准，它可能成為第一架突破音障的飛機。

一個名叫Hans Guido Mutke的德國飛行員聲稱他才是第一個突破音障的人，他說這個記錄是他在1945年4月9日駕駛一架梅塞施米特Me-262噴氣戰機時打破的，但是他的說法備受爭議。有些人說在1947年10月1日，即X-1首飛兩星期前，George Welch駕駛一架XP-86佩刀式戰鬥機，在一次俯衝中突破了音障。儘管他很可能在1947年10月至11月間不止一次地突破音障（甚至可能真的在10月1日），但是仍然沒有足夠證據證明他是第一個駕駛飛機突破音障的人。

1947年10月14日，查克·葉格駕駛X-1突破音障

衍生型號

X-1的衍生型號被用來測試超音速飛行的不同方面。其中的X-1A型號在葉格的操作下無意中暴露出超音速飛行（2馬赫以上）中的一個危險特性：慣性耦合。葉格的飛行技術避免了事故的發生；但梅爾-阿普特（Mel Apt）在測試X-2試驗機時遭遇類似情形導致機毀人亡。

飛行中的X-1A

X-1A

美國空軍在1948年4月2日訂購了一架X-1A（編號48-1384）。這架飛機將會協助人們研究高度在90000英尺以上，速度在2馬赫以上時的現象，尤其是穩定性和空氣負載。這架飛機的第一次無動力飛行是在1953年2月14日，在愛德華茲空軍基地進行的，同年2月21日為該機第一次有動力飛行的日期。執行這兩次任務的飛行員是貝爾公司的Jean Ziegler。1954年8月，這架飛機被移交到NACA，在那裏它被加裝了彈射座椅。1955年8月8日，在準備與它的母機RB-50分離時這架飛機爆炸了。[4]

X-1B

美國空軍國家博物館裏的X-1B。

X-1B與X-1A類似，只是機翼略有不同。X-1B從1954年10月開始被美國空軍用於高速研究，其在1955年1月被移交給NACA。NACA繼續使用該飛機直到1958年1月，因為油箱出現裂縫迫使其停飛。X-1B總共完成了27次飛行。X-1B目前在美國俄亥俄州的美國空軍國家博物館進行展出。

X-1C

X-1C被用來測試在高亞音速和超音速飛行時的武器系統。但是，北美F-86佩刀式戰鬥機和F-100超佩刀式戰鬥機的誕生使人們不再需要專門的測試平台，於是還在設計中的X-1C被取消了。[5]

X-1D

X-1D（編號48-1386）是第二代超音速火箭飛機的第一架。其搭載平台為一架EB-50A，它將用於熱傳導相關研究。X-1D配備了一個新的低壓燃料系統，燃料容量略有提升。航電套件也有一些變動。1951年7月24日，X-1D在羅傑斯干湖（Rogers Dry Lake）上空成功試飛，這也是其職業生涯中唯一一次成功飛行。

X-1E

X-1E由X-1-2（編號46-063）經過大量改進而成。它將完成X-1D和X-1-3的任務，因為這兩架飛機在1951年爆炸了。

綽號「Little Joe」的X-1E與Joe Walker.

這些改進包括：

  • 一個渦輪泵燃料系統，它代替了46-062和46-063中的高壓氮燃料系統。對高壓氮燃料系統中金屬疲勞的擔心是X-1-2在第54次飛行後進行大修的原因。[6].
  • 一個擁有新外形的超薄機翼（翼根處厚度為3⅜英尺），這種基於X-3外形的機翼使X-1E能夠達到2馬赫的速度。
  • 用刀刃式玻璃取代了原來的溫室式玻璃。一個向上打開的座艙蓋取代了原來的側門，這導致了彈射座椅的加裝。
  • 增加了200個測量氣壓的端口和343個壓力計，為的是測量結構負荷和機體與機翼產生的熱量。[6]

X-1E在1955年12月15日首飛，這是由美國空軍試飛員Joe Walker操縱的一次無動力飛行。在完成了21次飛行，達到了2.212馬赫的最大速度後，Joe Walker於1958年離開了X-1E計劃。 NASA的John B. McKay在1958年9月取代了他。為了達到3馬赫的速度，X-1E又飛了五次。1958年11月，在第26次飛行之後，油箱上的裂縫使X-1E不得不退役。X-1E現在愛德華茲空軍基地的 NASADryden飛行研究中心總部大樓前展示。

技術數據

X-1 三視圖

參考資料：Bell Aircraft since 1935,<ref name="Pelletier">Pelletier, Alain J. Bell Aircraft since 1935 1st. Annapolis: Naval Institute Press. 1992: 83–90. ISBN 1-55750-056--8. 

基本信息

  • 機組：1
  • 長度：30英尺11英寸（9.42米）
X-1A, X-1B, X-1D: 35英尺8英寸（10.87米）
X-1C: 35.0英尺（10.67米）
  • 翼展：28英尺0英寸（8.53米）
X-1E: 22英尺10英寸（6.96米）
  • 高度：10英尺10英寸（3.30米）
  • 機翼面積：130平方英尺（12平方米）⠀
X-1E 115 sq ft（10.7 m2）
  • 翼型：'#1' NACA 65-110
#2, X-1A, X-1B, X-1D NACA 65-108
X-1E NACA 64A004
  • 空重：7,000英磅（3,175公斤）
X-1A, X-1B, X-1C, X-1D: 6,880磅（3,120公斤）
X-1E: 6,850磅（3,110公斤）
  • 總重：12,250英磅（5,557公斤）
X-1A, X-1B, X-1C, X-1D: 16,487磅（7,478公斤）
X-1E: 14,750磅（6,690公斤）
  • 發動機：1台Reaction Motors XLR11-RM-34-chamber liquid-fuelled rocket engine，6,000英磅力（27千牛頓）推力
X-1E: Reaction Motors RMI LR-8-RM-5 6,000 lbf（27 kN）

性能

  • 最大速度：1,612英里每小時（2,594公里每小時；1,401節）
X-1E: 1,450 mph（1,260 kn；2,330 km/h）
  • 最大速度：2.44
X-1E: M2.24馬赫
  • 續航時間：5分鐘
X-1A, X-1B, X-1C, X-1D: 4分40秒
X-1E: 4分45秒
  • 升限：70,000英尺（21,000米）
X-1A, X-1B, X-1C, X-1D: 90,000英尺（27,000米）
X-1E: 75,000英尺（23,000米）

參考文獻

  1. ^ Yeager, Chuck and Janos, Leo. Yeager: An Autobiography. Page 121 (paperback). New York: Bantam Books, 1986. ISBN 0-553-25674-2.
  2. ^ Wolfe, Tom, The Right Stuff. Pages 52-53 (hardcover). Farrar-Straus-Giroux, New York. 1979. ISBN 0-374-25033-2.
  3. ^ 存档副本. [2006-12-03]. （原始內容存檔於2007-04-02）. 
  4. ^ 4.0 4.1 Miller, Jay. (2001). The X-Planes: X-1 to X-45, Hinckley, UK: Midland. ISBN 1-85780-109-1.
  5. ^ 存档副本. [2006-12-03]. （原始內容存檔於2006-12-07）. 
  6. ^ 6.0 6.1 存档副本. [2007-01-29]. （原始內容存檔於2022-05-15）. 

參考書目

  • "Breaking the Sound Barrier". Modern Marvels (TV program). 2003.
  • Hallion, Dr. Richard P. "Saga of the Rocket Ships". AirEnthusiast Five, November 1977 – February 1978. Bromley, Kent, UK: Pilot Press Ltd., 1977.
  • Miller, Jay. The X-Planes: X-1 to X-45. Hinckley, UK: Midland, 2001. ISBN 1-85780-109-1.
  • Pisano, Dominick A., R. Robert van der Linden and Frank H. Winter. Chuck Yeager and the Bell X-1: Breaking the Sound Barrier. Washington, D.C.: Smithsonian National Air and Space Museum (in association with Abrams, New York), 2006. ISBN 0-8109-5535-0.
  • Winchester, Jim. "Bell X-1". Concept Aircraft: Prototypes, X-Planes and Experimental Aircraft (The Aviation Factfile). Kent, UK: Grange Books plc, 2005. ISBN 978-1-59223-480-6.
  • Wolfe. Tom. The Right Stuff. New York: Farrar, Straus and Giroux, 1979. ISBN 0-374-25033-2.
  • Yeager, Chuck, Bob Cardenas, Bob Hoover, Jack Russell and James Young. The Quest for Mach One: A First-Person Account of Breaking the Sound Barrier. New York: Penguin Studio, 1997. ISBN 0-670-87460-4.
  • Yeager, Chuck and Leo Janos. Yeager: An Autobiography. New York: Bantam, 1986. ISBN 0-553-25674-2.

外部連結

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參看

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