需要宇航員駕駛的飛機(jī),美國X-15次軌道實(shí)驗(yàn)機(jī)

上世紀(jì)50年代是一個(gè)瘋狂追求速度的年代,各航空大國已經(jīng)熟練掌握了飛行器超音速飛行的奧秘,但這并不是終點(diǎn),設(shè)計(jì)師正在瘋狂地追求高超音速飛行,美國的X-15火箭動(dòng)力實(shí)驗(yàn)機(jī)就是這樣一款追求速度和高度的產(chǎn)物。

X-15的名氣相對(duì)來說不是那么大,但從技術(shù)上來說,設(shè)計(jì)師對(duì)X-15實(shí)驗(yàn)機(jī)的評(píng)價(jià)非常高,它對(duì)美國的航空、航天技術(shù)都有巨大的影響,放到今天也不是一般國家能玩得轉(zhuǎn)的技術(shù)。X-15由北美航空公司研發(fā)制造,總共建造了3架原型機(jī),飛行199次。

X-15是一款造型獨(dú)特、渾身黑漆且非常笨重的飛機(jī),飛機(jī)長15.45米,梯形的機(jī)翼翼展很小,尾部安裝大尺寸垂尾。因?yàn)橐咚亠w行,空氣與機(jī)體高速摩擦?xí)a(chǎn)生高溫,常規(guī)的鋁合金蒙皮根本無法適應(yīng),就算是不銹鋼也會(huì)出現(xiàn)變形,因此飛機(jī)采用的是鉻鎳鐵合金,它能承受1200~1300華氏度的高溫,不過它的缺點(diǎn)也很明顯,那就是它的重量太大,為此設(shè)計(jì)師在飛機(jī)內(nèi)部采用重量更輕的鈦合金。

飛行員的工作環(huán)境與普通飛機(jī)不同,人體會(huì)承受巨大的低壓,當(dāng)時(shí)已經(jīng)意識(shí)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(shè)備、通信設(shè)備等,事實(shí)上它就是后來美國NASA的宇航服原型,為了進(jìn)一步保護(hù)飛行員,駕駛艙內(nèi)還充滿了氮?dú)猓梢詼p輕火災(zāi)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(shù)居然源自拖拉機(jī),當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)生產(chǎn)農(nóng)用設(shè)備的IHC公司進(jìn)行過關(guān)于座椅的研究,原本長時(shí)間駕駛拖拉機(jī)是一件很辛苦的事,公司仔細(xì)地研究了座椅造型對(duì)人體的影響并研制了相應(yīng)造型的座椅,X-15的設(shè)計(jì)師直接將產(chǎn)品復(fù)制了過來。

X-15采用一臺(tái)XLR99-RM-2火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力(第一架原型機(jī)是2臺(tái)推力更小的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)),發(fā)動(dòng)機(jī)用液態(tài)氧和液態(tài)氨驅(qū)動(dòng),運(yùn)行的時(shí)候還會(huì)噴注乙炔用于穩(wěn)定燃燒,在高空可以達(dá)到313kN的最大推力。

不過和其他火箭發(fā)動(dòng)機(jī)一樣,X-15的發(fā)動(dòng)機(jī)只能短暫的燃燒,標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)間不足2分鐘,后來增加外部可拋棄油箱將燃燒時(shí)間增加到4分20秒,因此該機(jī)不采用自主起飛,而是掛載在B-52重型轟炸機(jī)下爬升到一定高空后投放,依靠強(qiáng)大的推力驅(qū)動(dòng)飛機(jī)爬升沖刺,燃料耗盡后飛機(jī)在慣性的作用下繼續(xù)爬升一段距離,隨后下降返回地面。飛機(jī)后方采用兩具滑橇式起落架,機(jī)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(gè)問題,在正常的飛機(jī)飛行高度因?yàn)榇髿鈱拥脑颍{駛員可以通過調(diào)整空氣舵面改變飛行姿態(tài),可是到了20萬英尺(約61000米)高度后空氣舵面就不再有用,設(shè)計(jì)師在機(jī)頭和翼尖上安裝了過氧化氫蒸汽推進(jìn)器,通過噴射的蒸汽調(diào)整姿態(tài)。

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(dá)到了6.85馬赫的最大飛行速度,這比設(shè)計(jì)預(yù)期要高一點(diǎn)點(diǎn),最大飛行高度更是達(dá)到了108千米。

駕駛X-15并不是容易的事,飛行員身穿厚重的壓力服本就操作不便,在無動(dòng)力的情況下滑翔落地需要嚴(yán)格按照流程操作飛機(jī),時(shí)刻關(guān)注儀表盤上的各種數(shù)據(jù)并做出相應(yīng)的細(xì)微調(diào)整??偣灿?2名飛行員駕駛過X-15,其中8人因飛行高度達(dá)到80千米的而獲得NASA的承認(rèn)并賦予宇航員的身份,這8人中就有后來登月的阿姆斯特朗。

X-15對(duì)美國的航空、航天技術(shù)都起到了非常大的影響,例如后來的登月計(jì)劃就運(yùn)用了一些X-15獲得的技術(shù),其他如航天飛機(jī)、壓力服、大氣層內(nèi)高超音速飛行器等都與之有關(guān)。