航空技术前沿探索者——美国X系列技术验证机图谱(上)


在二战期间美国深深体会到航空技术带来的好处,因此为了在战后保持全球航空技术的优势地位,美国政府授权NACA开展航空尖端技术的探索型研究,在之后的五十多年里所取得一系列研究成果被应用到各个军用飞机型号的研发中,从而确保美国航空技术的领先地位。本图展示的就是贝尔公司研发的X-1型超音速飞行验证机,虽然采用了直机翼,但是配置了火箭发动机,并于1947年成为人类历史上第一架超越音速的飞机。

X-2验证机,由美国贝尔公司于上个世纪五十年代初期在X-1基础上研发一款用来探索2-3倍超音速飞行的验证机,首次采用了后掠机翼布局设计,从而对这种后掠翼的性能进行了详细试验研究。该型验证机全部采用不锈钢材质,最大速度达到2.87马赫,取得当是的世界飞行速度记录。

X-3验证机,美国道格拉斯公司研发的一款两倍超音速验证机,采用钛合金材质,高翼载荷短翼设计。这一款验证机的研究成果直接推动了F104战斗机的研发。

X-4验证机,美国诺斯罗普公司研发的一款无平尾验证机,这款验证机在全机械式控制系统下进行了验证飞行,最终得出结论,传统机械人工控制方式下无平尾飞机技术可靠性不足。当然日后电传操作系统应用成功之后,这种技术难题就被攻克了。

X-5验证机,美国贝尔公司研发的一款用来研究可变后掠翼的验证机,这款验证机也是美国第一款可变后掠机翼飞机,其技术研究成果奠定了日后F14战斗机的设计基础。

X-6验证机,美国康维尔公司承担的核动力飞机研制计划,也就是日后的B-36轰炸机核动力化改造计划,该计划原本建造2架样机,其中一架担任核防护技术研究,就是X-6验证机。

X-7验证机,美国洛克希德公司承担的高速飞行器研制计划中的样机,无人驾驶模式,配置冲压发动机动力系统,飞行速度突破了3倍音速,为美国日后的各型导弹和高速飞行器研制建立基础。

X-8验证机,与其说是飞机,倒不如说是一枚高速飞行导弹更合适,这款验证机采用液态燃料火箭发动机作为动力系统,通过轰炸机空投方式进行发射,最高速度能够达到六倍音速,用来帮助美国研究高速飞行状态下的空气动力和气动热问题。

X-9验证机,是美国贝尔公司为了研制ASM-A-2“淘气鬼”空对地核导弹空气动力学性能和控制系统,研发了一款缩比试验型样机。这款验证机由轰炸机空投发射,最大速度达到1.6马赫,射程只有80km。

X-10验证机,美国北美公司为了研发一款洲际巡航导弹而研制的一款无人驾驶技术验证机,其实用今天的标准来看就是一款可以超音速飞行的无人机,最大飞行速度达到2倍音速,全部使用无线电指令遥控进行。其实加上武器,这就是一款典型的攻击型无人机了。

X-11验证机,美国康维尔公司为研发洲际弹道导弹而研制的一款高空高速导弹验证机,其外形与现代弹道导弹极其类似,1957-1958年间进行了八次发射试验,成功次数为四次,成功概率50%。

X-12验证机,是X-11技术验证机的后续项目,同样由康维尔公司负责研发,目的是为了研究弹道导弹在地轨道的飞行情况。1958年间进行了九次发射,其中五次成功,成功概率优于X-11,并且还将一枚卫星送入到地球近地轨道。

X-13验证机,美国瑞恩航空牵头实施的针对垂直起降技术的研究计划,采用三角翼布局+三垂尾设计,配置一台劳斯莱斯涡喷发动机,全机重量3.7吨,推重比达到1.48。在试飞过程中X-13完成了垂直起飞、空中悬停、悬停转前飞、前飞转悬停的全周期飞行科目。

X-14验证机,美国贝尔公司负责进行的一项垂直起降技术研究计划,采用开放式座舱,配置两台涡喷发动机,全机重量1.9吨,垂直飞行过程不需要依赖任何辅助设备。在其试飞生涯中未发生任何一起事故,堪称奇迹。

X-15验证机,美国北美航空公司为美国空军进行的一项高空高超音速技术研究计划,验证机外形如同一枚带有短翼的导弹,配置两台涡喷发动机,座舱内容纳一名飞行员,由B-52轰炸机携带至空中进行投放,然后由飞行员驾驶冲向100km的高度,之后返回地面跑道。这一计划为后面研发航天飞机提供了重要的技术数据。


X-16验证机,美国贝尔公司为美国空军研发高空侦察机的一款验证机,全机采用轻量化设计,并同步委托普惠公司进行J57型涡喷发动机的研发。不过这一项目没有实施下去,第一架X-16验证机完成80%即停止,但是该项目所取得的技术成果全部应用到日后U-2高空侦察机上面。

X-17验证机,美国洛克希德公司牵头进行的一项弹道导弹返回大气层技术研究计划,该验证机本身就是一款小型弹道导弹,采用三级固体火箭发动机,最大射程400km,再入大气层的速度可以达到14.5倍音速。

X-18验证机,美国希尔航空公司负责研发的一款倾转旋翼运输机项目,采用两台涡轴发动机+共轴双桨动力模式,机翼则采用液压旋转装置,可以在飞行过程中旋转90度。该项目进行了大量的试验,获取了非常宝贵的试验数据,虽然该项目最后被终止研发,但是其所取得的成果为日后XC-142倾转旋翼运输机以及V-22鱼鹰直升机的成功奠定了基础。


X-19验证机,美国寇蒂斯-莱特公司负责的一项倾转旋翼直升机项目,与X-18不同,X-19采用了前后两个可倾转机翼布局,配置了四台涡轴发动机,全机重量达到6吨,最大前飞速度可以达到730km/h,超越当时所有直升机。不过这一项目进展并不顺利,寇蒂斯-莱特公司只制造了两架原型机,第一架原型机在试飞过程中坠毁,从而导致项目下马。

X-20验证机,美国波音公司研发的一款往返太空的“空天飞机”,外形如同一款三角形飞镖,内部容纳四名机组成员,自身配置一台火箭发动机。但是其发射却是使用一枚大型火箭来进行助推,在进入轨道后分离,之后依靠飞机自己的动力来飞行,最大速度达到28000km/h,返回地面时采用滑撬方式着陆。不过,该计划由于费用过高导致美国空军放弃后续研究支持。


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