[科普中國(guó)]-X-1

X系列相關(guān)介紹

英文字母 X 是“Experimental”這個(gè)單詞的縮寫(xiě)，即“試驗(yàn)的”之意，同時(shí)也蘊(yùn)涵著“未知的”深層含義。在飛行器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，未知的技術(shù)障礙與難題比比皆是，即使是通過(guò)風(fēng)洞、模擬器和計(jì)算機(jī)也只能構(gòu)建出一個(gè)理想狀態(tài)下的模型而已，所以必須研制出專門用途的試驗(yàn)機(jī)去探索那些未知領(lǐng)域。

為了探索航空航天領(lǐng)域眾多的未知領(lǐng)域，美國(guó)人開(kāi)始了 X 系列試驗(yàn)飛行器的研究工作。1945 年初，世界上第一架火箭動(dòng)力試驗(yàn)機(jī) XS-1（后來(lái)命名為 X-1）在美國(guó)軍方的資助下首飛成功。這之后，X-3、X-4、X-5 等一大批試驗(yàn)飛行器相繼飛上了藍(lán)天。在隨后近三十年的發(fā)展過(guò)程中，以 X 冠名的試驗(yàn)飛行器幾乎每年都要研制一種，其研制速度也快得驚人，這段時(shí)間因而也成為了 X 系列試驗(yàn)飛行器發(fā)展的黃金時(shí)期。

越南戰(zhàn)場(chǎng)上的節(jié)節(jié)失敗和蘇聯(lián)全球范圍內(nèi)的戰(zhàn)略緊逼，讓美國(guó)開(kāi)始進(jìn)入戰(zhàn)略調(diào)整階段。在這種大環(huán)境下 X 系列試驗(yàn)飛行器的研制計(jì)劃也陷入了停頓，從 1971 年至 1983 年美國(guó)沒(méi)有進(jìn)行任何一種 X 型試驗(yàn)機(jī)的研制工作。

強(qiáng)硬的里根總統(tǒng)上臺(tái)后，沉寂了多年的 X 系列試驗(yàn)飛行器計(jì)劃終于迎來(lái)了轉(zhuǎn)機(jī)，1984 年 X-29A 前掠翼試驗(yàn)機(jī)的首飛成功重新拉響了美國(guó)向未知航空航天領(lǐng)域前進(jìn)的號(hào)角。僅在上個(gè)世紀(jì)九十年代的十年間，就先后有 14 種 X 型試驗(yàn)飛行器投入研制，X 系列試驗(yàn)飛行器計(jì)劃的第二個(gè)黃金發(fā)展時(shí)期來(lái)到了。

研制歷程貝爾X --1飛機(jī)的設(shè)計(jì)幾乎是相當(dāng)保守的，所有認(rèn)為有疑問(wèn)的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和加工技術(shù)都被謹(jǐn)慎的回避了，也沒(méi)有采取后掠翼(盡管NACA早在1945年初就已導(dǎo)出了后掠翼的有關(guān)理論)，機(jī)身絕大部分的設(shè)計(jì)也是很常規(guī)的，比戰(zhàn)時(shí)美國(guó)任何一架戰(zhàn)斗機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度致少增加了50%。在沒(méi)有加速器的情況下，其完全機(jī)械操縱下計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為+I8g/一10g。尾翼的安裝角可以通過(guò)一個(gè)螺旋千斤頂來(lái)調(diào)整。

1945年夏末，就貝爾X-1飛機(jī)是單獨(dú)從地面起飛還是空中發(fā)射展開(kāi)了討論，由于動(dòng)力設(shè)計(jì)得比較保守，推力相對(duì)有限(以及超重)等原因，使得飛機(jī)的續(xù)航時(shí)間太短，以致于從地面起飛達(dá)不到檢測(cè)高度以及想要達(dá)到的飛行性能，因此，空中發(fā)射便成了唯一的選擇。于是，把X-1掛在一架B-29重型轟炸機(jī)的炸彈鉤上，升到30000英尺高空時(shí)拋下，開(kāi)始檢測(cè)飛機(jī)的飛行性能。1

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)貝爾飛機(jī)公司制造的 3 架 X-1 機(jī)長(zhǎng) 9.45 米，機(jī)高 3.35 米，翼展 8.53 米，其機(jī)身形狀與 12.7 毫米機(jī)槍子彈極其相似，這樣可在超音速飛行時(shí)保持機(jī)體的穩(wěn)定。X-1 的機(jī)翼為平直翼，翼面厚度很小。XLR-11 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為其提供動(dòng)力，其燃料為液氧與酒精和水的混合物。

超音速飛行1947 年 10 月 14 日，試飛員查理斯.耶格爾駕駛 X-1-1 在 43000 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。不久，X-1-2 在飛行試驗(yàn)中速度也超過(guò)了音速。1950 年 5 月 12 日，X-1-1 在耶格爾的駕駛下完成了最后一次試驗(yàn)光榮退休了。隨后，X-1-2 也停止了飛行開(kāi)始進(jìn)行改造。NACA 的工程師們?yōu)?X-1-2 設(shè)計(jì)了新的機(jī)翼和新型的渦輪泵燃油系統(tǒng)，另外還將試飛員從側(cè)面艙門進(jìn)入駕駛艙的設(shè)計(jì)改為向上開(kāi)啟的座艙蓋，這樣 X-1-2 就成為了 X-1E。X-1E 是用來(lái)驗(yàn)證薄翼氣動(dòng)特性的，它是第一架采用 4% 機(jī)翼厚度飛行成功的飛機(jī)。另外還有必要提一下 X-1-3，由于其燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，所以其理論最高速度可以達(dá)到 2.4 馬赫，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了前兩者。但這架 X-1-3 運(yùn)氣不太好，在一次試飛中由于燃料泄漏事故和載機(jī) B-50 一起在空中炸成了碎片。X-1 總共試驗(yàn)飛行了 157 次，最大飛行速度達(dá)到 1.45 馬赫，最大飛行高度 21000 米。2

型號(hào)演變貝爾飛機(jī)公司之后又建造了四架經(jīng)過(guò)改進(jìn)的 X-1，其中 X-1A 進(jìn)行動(dòng)力穩(wěn)定試驗(yàn)，X-1B 進(jìn)行空中載荷研究，X-1C 搭載機(jī)炮進(jìn)行武器測(cè)試（實(shí)體模型階段被取消），X-1D 則進(jìn)行傳熱研究。X-1D 和 X-1A 先后在試驗(yàn)過(guò)程中爆炸墜毀，事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)和 X-1-3 一樣都是因?yàn)橐貉跤拖渲衅じ飰|圈引起的，所以隨后 X-1B 和 X-2 機(jī)體上的皮革墊圈全部被除去。在多次速度為2馬赫的飛行試驗(yàn)后，X-1B 在 1957 年被改裝用來(lái)進(jìn)行反應(yīng)控制系統(tǒng)（RCS，Reaction Control System）的試驗(yàn)。它的翼尖上被裝上了數(shù)枚過(guò)氧化氫火箭，當(dāng)動(dòng)態(tài)壓力對(duì)于常規(guī)空氣動(dòng)力控制過(guò)小的時(shí)候，其后機(jī)身和機(jī)尾就會(huì)提供控制，這些成果為隨后 X-15 的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

X-1-1、X-1-2 于 1945 年相繼出廠開(kāi)始了試驗(yàn)飛行，與此同時(shí) NACA（美國(guó)國(guó)家航空咨詢委員會(huì)，美國(guó)國(guó)家航空航天局 NASA 的前身）也加入了 X-1 項(xiàng)目的研制工作。