Х 15 самолет

Содержание

X-15

Первое предложение о создании самолета, способного превысить скорость звука в пять и более раз (будущая программа Х-15), появилось в 1951 году в недрах правительственного Hационального управления по аэродинамике (NACA), предшественника NASA, которая была официально создана 1 октября 1958 года. Руководство HАСА, в принципе понимая важность этой проблемы, не проявляло особого рвения в реализации его. Это было и дорого, и технически сложно, и неизвестно чем все это могло кончиться. Однако отдельные сотрудники HАСА, по собственной инициативе, проводили исследования возможности создания летательных аппаратов подобного типа. Hовый импульс программа получила в 1953 году, когда этой же проблемой озадачились в Военно-воздушных силах и в Военно-морских силах США. Естественно, и авиация, и флот рассматривали этот самолет, в первую очередь, как боевую машину. Научные исследования стояли на втором плане, но, надо отдать должное американским военным, они прекрасно понимали, что не решив чисто научные проблемы, они не получат боевую машину. Однако уже к следующему году армейские круги осознали, что в одиночку им этот проект не поднять ни с научной, ни с финансовой точек зрения. Результатом этого осмысления стал меморандум о сотрудничестве между ВВС, ВМС и HАСА, подписанный 23 декабря 1954 года. Согласно этого меморандума создавался трехсторонний рабочий орган, получивший название Комитет Х-15, который координировал все работы по этой программе. На HАСА возлагались функции контроля за реализацией проекта в целом. ВВС брали на себя изготовление самолета и его приемные испытания на заводе-изготовителе. Затем самолет передавался HАСА, которая проводила программу исследований, с привлечением как своих пилотов, так и пилотов из Воздушных сил и Военно-морских сил. Как впоследствии указывали участники проекта, Комитет Х-15 имел, в большей степени, психологическое и политическое, чем какое-то практическое значение. Правда, это очень помогало в получении бюджетных денег. Когда следовала ссылка на трехсторонний комитет, как правило, деньги тут же выделялись. Именно с момента подписания меморандума можно говорить о рождении ракетного самолета Х-15. Среди американских компаний был объявлен конкурс. Официальное предложение на подачу заявок было разослано 12 авиационным компаниям 30 декабря 1954 г., а 4 февраля 1955г. четырем моторостроительным компаниям было предложено заключить контракт на производство ракетного двигателя. С компанией Норт Америкэн в ноябре 1955 г. был заключен контракт на производство трех самолетов Х-15 (NA-240), а с компанией Риэкшн Моторз Инк. (Reaction Motors Inc.) в сентябре 1956г. — на производство двигателя XLR-99.

Проект, представленный Hорт Америкэн, предусматривал строительство самолета длиной 15 метров с крыльями стреловидной формы с размахом всего-навсего 6,5 метров. Крылья предполагались относительно тонкими и небольшими по площади. Вес самолета составлял около 7 тонн, а после заправки топливом увеличивался до 16,5 тонн. На самолет предполагалось установить жидкостный ракетный двигатель с тягой 27 тонн. Так как продолжительность работы ракетного двигателя составляла всего 80-120 секунд, предполагалось, что на высоту 15 километров самолет будет доставляться с помощью специально переоборудованного для этих целей бомбардировщика B-52, а затем будет происходить разделение самолета-носителя и ракетного самолета, и дальнейший полет будет происходить с использованием ракетного двигателя. Два бомбардировщика Boeing B-52A были модифицированы для подвески ракетоплана под правой консолью крыла, между фюзеляжем и ближней к нему парой двигателей, получив обозначение NB-52A и NB-52B. Посадка производилась на скольжении.
Основными задачами, которые ставились перед программой Х-15 были следующие: создание мощного многократно используемого пилотируемого самолета для высотных скоростных полетов; исследование аэродинамических процессов при таких полетах; создание и проверка работоспособности систем управления для таких самолетов; исследования воздействия условий полета на организм человека; создание специальных костюмов для пилотов самолетов. С использованием самолета Х-15 предполагалось достигнуть скорость полета около М=6 и высоты 76000 метров.

Строительству и облету опытного образца предшествовали не только обычные аэродинамические и прочностные испытания, но также исследования аэродинамического нагрева (исследования проводились на моделях, выполненных в масштабе 1:15, в диапазоне чисел Маха 0,6-7,0) и специальная подготовка пилотов. Будущие пилоты самолета Х-15 должны были выполнить 2000 «полетов» на тренажере, пройти испытания на центрифуге, в условиях высоких и низких температур окружающей среды, малых давлений и в состоянии невесомости (испытания в условиях невесомости проводились на транспортном самолете).
Первый самолет Х-15 был построен в середине октября 1958 года и с завода доставлен на авиабазу Эдвардс в штате Калифорнии. Перевозка самолета сопровождалась большой помпой и вниманием средств массовой информации. Программа Х-15 привлекла большое общественное внимание, особенно после того как Советский Союз выиграл гонку за первый спутник, а гонка за первый полет человека в космос еще не началась. Второй экземпляр самолета Х-15 был готов к апрелю 1959 года, а третий - к июню 1961 года.
10 марта 1959 г. был совершен первый полет Х-15 на подвеске самолета Boeing NВ-52А. Первый испытательный полет состоялся 8 июня 1959 года. Самолет, который пилотировал летчик-испытатель фирмы North American Скотт Кроссфилд, был отделен от самолета-носителя Б-52 и начал свободный полет. Двигатель во время этого полета не включался, однако даже при этом самолет плохо слушался пилота и совершил несколько совершенно неожиданных разворотов. Лишь мастерство пилота позволило ему управлять машиной и совершить через 5 мин благополучную посадку на дне высохшего соленого озера, находящегося на территории авиабазы Эдвардс. Инженеры корпорации Hорт Америкэн достаточно быстро изменили систему управления самолета, что сделало полеты более безопасными. Следующий полет состоялся 17 сентября 1959 года и впервые производилось включение ракетного двигателя. Правда, штатный двигатель XLR-99 к тому времени еще не был готов и полет совершался с использованием двигателей XLR-11, которые ранее использовались на самолетах Х-1. Однако даже использование этого двигателя позволило достигнуть скорости свыше 2000 км/ч. Именно с этого момента начинаются интенсивные испытательные полеты самолета Х-15.

Однокамерный двигатель XLR-99 был опробован 15 ноября 1960 г.

Всю программу испытаний самолета Х-15 можно хронологически разделить на три этапа. Первый продолжался с 1959 по 1962 год. Уже на первом этапе удалось достигнуть всех тех целей, которые ставили перед собой организаторы и участники проекта. Была достигнута скорость 6 Махов, высота 75190 метров над поверхностью Земли, удалось получить большой объем научной информации по тепловым процессам и аэродинамике. В частности, исследователи установили поразительное соответствие между аэродинамическими процессами, полученными при моделировании и в условиях реального полета. Из других зримых и понятных результатов, например, было установлено, что увеличение скорости самолета с 3 до 6 Махов, приводит к увеличению температуры поверхности самолета в 8 раз. Физиологи установили, что нормальным для пилотов Х-15 является частота сокращений сердечной мышцы (пульс) от 145 до 180. Было получено много других интересных данных, однако поломки иногда портили настроение изготовителям и испытателям. К счастью обходилось без серьезных повреждений и без отсрочки программы испытаний.

Во время третьего полета второго опытного образца (5 ноября 1959) в одной из камер двигателя произошел взрыв. Во время вынужденной посадки Скотта Кроссфилда на дно высохшего соляного озера самолет потерпел аварию. Было повреждено хвостовое оперение и самолет вышел из строя на 3 месяца. Полеты (на первом опытном образце) были продолжены 23 января 1960 г.
Подобные неисправности происходили в будущем, но, используя реальный опыт С. Кроссфилда, другие пилоты отрабатывали данную нештатную ситуацию на тренажере. Приблизительно в это же время на заводе Hорт Америкэн, где собирался третий экземпляр, при наземных огневых испытаниях двигателя произошел взрыв. Пришлось двигатель восстанавливать. Третий экземпляр был облетан 20 декабря 1961 г.
Помехи для реализации программы исследований приносила и погода. Бывало, что над авиабазой Эдвардс, откуда стартовали самолеты, стояла прекрасная погода, но на большой высоте была облачность и полеты переносились. Тем не менее экспериментаторы медленно, но верно двигались вперед.

Источники информации:

Программа «X-15» / А.Железняков. Энциклопедия «Космонавтика» /
X-15. Hypersonic Research Program / NASA Dryden Flight Research Center /

testpilot.ru

От Фау-2 до Шаттла – экспериментальный пилотируемый NORTH AMERICAN X-15

Многоразовые космические аппараты, такие как американский «Шаттл» или советский «Буран» перевернули очередную страницу космической эпопеи, но мало кто представляет, сколько сил было затрачено на их создание. Невероятное число идей, работ, моделей, конструкций и опытных образцов, успешных и неудачных пусков …..

В Соединенных штатах достижение космического пространства на пилотируемых аппаратах начинается с изучения деталей ракет немецкой постройки Фау-2, которые были доставлены в Америку после окончания 2МВ. Первая американская «Фау-2» стартовала 10 мая 1946 года. Результат — 112 километров над уровнем моря. Далее, для изучения верхних слоев атмосферы проводили запуски ракет с рядом растений и насекомых для исследований влияния различных факторов, в основном радиации. В конце программы по исследованиям, стали запускать ракеты с мелкими грызунами и обезьянами. Данные исследования продолжались в течение 10 лет, но вследствие неудачных пусков и возвращений на землю блоков с исследовательскими компонентами, высота более 50 километров, оставалась практически неизученной. Для этого требовался пилотируемый высотный самолет. На то время, начало 50-х годов, на высоту более 50 километров не поднимались даже экспериментальные самолеты (ракетопланы) с двигателями ракетного типа. Самая большая покоренная высота такими машинами была 35 километров. В середине 50-х годов, NASA определилось с требованиями к высотному самолету – он предназначался для полета на высотах до 100 километров со скоростью до 7.2 тысячи км/ч. Для обеспечения этих требований надо было создать двигатель ракетного типа с силой тяги равной 27 тоннам. Самолет должен был обеспечить получения необходимых данных для построения и запуска суборбитального боевого аппарата «Dyna-Soar». Основное внимание на больших высотах требовалось сосредоточить на исследовании:

— аэродинамического нагрева корпуса;

— жаростойкости корпуса и конструкций;
— работы ракетного двигателя;
— обеспечение условий нахождения человека на больших высотах;
— радиации;
— геофизических характеристик.

Высотный экспериментальный аппарат (самолет) получает обозначение Х-15. Используя накопленный опыт запуска экспериментальных самолетов фирмы «Bell» — ракетных Х-1 и Х-2, которые запускались на высотах 10 километров с самолета В-29, Х-15 тоже получил носителя – реактивный бомбардировщик «В-52», который мог запустить его уже с большей высоты и на большей скорости. К носителю Х-15 подвешивали на спецпилоне, выполненном под правым крылом бомбардировщика. Именно такая подвеска Х-15, между фюзеляжем и двигателем В-52 , потребовало постоянное присутствие пилота в экспериментальном аппарате. На фюзеляже В-52 устанавливают приборы для наблюдений и кино-фотокамеры для записи. В конце 1955 года компания «North American» получила заказ на создание 3-х опытных образцов Х-15. Компания «Reaction Motors» получила заказ на создание двигателя ракетного типа согласно техзадания. XLR-99-RM-1 использовал в качестве топлива аммиак, а окислителем жидкий кислород. Но к началу испытаний первого Х-15, двигатель еще не был доработан и первый образец высотного Х-15 получил два РД «XLR-11».

Впервые North American X-15A представили в середине октября 1958 года, а через 5 месяцев состоялся первый полет в сцепке с Боингом В-52А. Для проведения испытаний 3-х опытных образцов Х-15 были переоборудованы 2 реактивных бомбардировщика В-52, которые получили название В-52А. Еще через три месяца состоялся первый самостоятельный полет-планирование Х-15 – самолет успешно планировал около пяти минут и совершил посадку. Самостоятельный полет на собственном работающем двигателе был совершен на втором экземпляре Х-15А, в середине сентября 1959 года. Второй экземпляр Х-15А при 3-м запуске потерпел аварию. 1-й экземпляр выполнял полеты до весны 1960 года, а 3-й экземпляр, совершивший первый вылет в конце 1961 года, добился в итоге рекордных характеристик полета – достиг высоты в 108 километров и добился скорости 6540 км/ч. Второй экземпляр экспериментального высотного самолета в 1962 году восстанавливают, он получает дополнительные топливные баки и сменил обозначение на Х-15А-2. На нем были поставлены рекорды скоростных характеристик полета, которые вплотную приблизились к семи Махам – 6.72 Маха. Всего на данных экспериментальных самолетах поставили более десятка рекордов по скорости и высоте.

Завершение исследований после совершенных тремя экспериментальными самолетами Х-15 191(199) полета происходит в феврале 1968 года. Пилоты-испытатели Х-15 получили звания летчиков-астронавтов, что не удивительно ведь пилоты Х-15, начинали совершать полет на высоте более 13 километров на скорости 900 км/ч, после чего пилот включал ракетный двигатель и под углом 8 градусов самолет набирал высоту. Через 1.5 минуты работы двигатель выключался – самолет имел скорость 1900 м/с и высоту 48 километров, после чего где-то 150 секунд самолет двигался по баллистической траектории, при которой пилот-испытатель находился в невесомости.

Конструкция и устройство Х-15
Экспериментальный высотный Х-15 — среднеплан с прямым трапециевидным крылом относительной толщины профиля 5 процентов, прямолинейной закругленной передней кромкой (угол стекловидности 25 градусов), тупой задней кромкой толщиной от 54 до 9.5 мм. Крыло изготовлено без кручения, с нулевым углом поперечной установки. Подвижными на крыле были выполнены только закрылки. Управление комбинированное реактивно-аэродинамическое. Аэродинамика – дифференциальный стабилизатор, подфюзеляжный киль и основной киль управляемого исполнения. Подфюзеляжный и основной киль состоят из неподвижной и поворотной секции. Поворотные (концевые) секции используются как рули управления. Концевая секция подфюзеляжного киля съемного типа – устанавливают ее после стыковки Х-15 на В-52А, перед посадкой Х-15 ее сбрасывает. Неподвижные части килей на концах имеют 4-х створчатые высокоэффективные тормозные щитки — при выставлении щитков на 90 градусов на скорости в 2 Маха, высота 18 километров – торможение достигает 5500 кГ (53.94 кН), на скорости 5 Махов, высота 46 километров торможение достигает 1000 кГ (9.8 кН). Особенностями оперения крестообразного типа есть относительная малая толщина стабилизаторных плоскостей и килевой профиль клиновидного типа. Реактивное управление обычно задействовалось на высотах более 36 километров — используется газообразные продукты разложения водородной перекиси и управляемые сопла. Выполненные в концевиках крыла сопла управляли креном, впереди на фюзеляже, управляющие тангажом и курсом. Для повышения безопасности в полете, реактивное управление курса и тангажа представляет собой сдвоенную систему.

Управление обоими системами раздельное – аэродинамика осуществляется обычными ручками управления и педалями, реактивная система управляется 2-мя боковыми рычагами, расположенными в кабине самолета.

Носовое исполнение фюзеляжа – конус с овальным сечением. В передней части фюзеляжа размещена кабина с эллиптическим фонарем монолитного исполнения. Остекление – две пластины толщиной 9.5 и 6.4 мм. Между ними воздушная прослойка 19 мм. Открытие кабины – фонарь вверх и назад. Кресло пилота катапультируемого типа с 2-мя поверхностями стабилизации и выдвижным экраном, который предохраняет пилота от высокого динамо-давления. Для нахождения пилота на больших высотах в кабине самолета, он обеспечивался высотным скафандром. Этот скафандр изготовлен из 5-ти слойной ткани, сверху покрытой краской алюминия. При авариях на большой высоте, самолет становится «капсулой» и только при входе его в плотную атмосферу, пилот начинал катапультирование. В первой фазе программы исследований верхних слоев атмосферы до 1960 года, опытные Х-15 имели острый обтекатель с удлиняющей иглой. После модификации самолетов, они получили тупой нос, который являлся оптимальным на больших скоростях. Центр и хвост фюзеляжа имеют две боковые гаргроты. В цилиндрической части фюзеляжа после кабины идет отсек оборудования, бак с окислителем, бак реактивной системы управления, бак горючего, двигатель. В гаргротах выполнена проводка, отдельные элементы вынесенного оборудования и ниши для стоек шасси. 3-х стоечное шасси убирается вперед. Стойка переднего исполнения имеет спаренные колеса, остальные стойки имеют стальные лыжи, которые периодически меняют после 5-6 приземлений. По аэродрому самолет перемещают, установив заднюю часть самолет на спецтележку.

Основные характеристики Х-15
— модификации Х-15А и Х-15А-2
— команда – 1 пилот;
— крыло 6.7 метра;
— высота 4.1 метра;
— длина 15.2 метра;
— вес пустой/максимальный – 6.3/15.4 тонны;
— РД — XLR99-RM-2 с тягой 25855 кгс;
— достигнутая скорость полета – 6.7 Маха;
— достигнутая высота – 108 километров.

Источники информации:
http://www.dogswar.ru/oryjeinaia-ekzotika/aviaciia/6069-eksperimentalnyi-sam.html
http://ru.wikipedia.org/wiki/North_American_X-15
http://karopka.ru/community/user/8179/?MODEL=265430
http://www.astronaut.ru/as_usa/text/rx15.htm?reload_coolmenus

topwar.ru

Гиперзвуковой самолет «Х-15». Битва за звезды-2. Космическое противостояние (часть I)

Гиперзвуковой самолет «Х-15»

Программе создания самолета, способного превысить скорость звука в пять и более раз, был дан серьезный толчок 23 декабря 1954 года, когда представители ВВС, ВМС и НАКА подписали Меморандум о сотрудничестве, согласно которому создавался трехсторонний рабочий орган, получивший название «Комитет Х-15» и координировавший все работы по этой программе.

На НАКА возлагались функции контроля за реализацией проекта в целом. ВВС брали на себя изготовление самолета и его приемные испытания на заводе-изготовителе. Затем самолет передавался НАКА, которая проводила программу исследований, с привлечением как своих пилотов, так и пилотов ВВС и ВМС.

Среди двенадцати американских авиакомпаний был объявлен конкурс на создание гиперзвукового самолета, четыре моторостроительные фирмы получили предложение разработать проект ракетного двигателя для него.

Победителем конкурса стала авиационная фирма «Норт Америкен». В ноябре 1955 года с ней был заключен контракт на производство трех самолетов «Икс-15» («Х-15», «NA-240»), а с компанией «Риэкшн Моторз Инк». («Reaction Motors Inc.») в сентябре 1956 года — на производство двигателя «XLR-99».

Проект, представленный «Норт Америкен», предусматривал строительство самолета длиной 15 метров с крыльями стреловидной формы и с размахом — 6,5 метра. Крылья предполагались относительно тонкими и небольшими по площади. Вес самолета составлял около 7 тонн, а после заправки топливом увеличивался до 16,5 тонны. На самолет предполагалось установить жидкостный ракетный двигатель с тягой в 27 тонн. Так как продолжительность работы ракетного двигателя не должна была превышать двух минут, на высоту в 15 километров его собирались доставлять с помощью специально переоборудованного для этих целей бомбардировщика «В-52», а затем должно было происходить разделение ракетоплана и самолета-носителя. Два бомбардировщика «В-52» («Boeing B-52A») были модифицированы для подвески ракетоплана под правой консолью крыла, между фюзеляжем и ближней к нему парой двигателей. При этом они получили обозначения «NВ-52А» и «NB-52B». Посадка производилась на скольжении. С использованием ракетоплана «Х-15» предполагалось достигнуть скорости полета около 6 Махов и высоты в 76 километров.

Первый ракетоплан «Х-15» был построен в середине октября 1958 года и с завода доставлен на авиабазу Эдвардс в штате Калифорния. Перевозка самолета сопровождалась большой помпой с привлечением средств массовой информации.

Программа «Х-15» привлекла общественное внимание, особенно после того, как Советский Союз выиграл «гонку» за первый спутник, и многим американцам казалось, что полеты «космического» самолета станут достойным ответом русским.

Второй экземпляр «Х-15» был готов к апрелю 1959 года, а третий — к июню 1961 года.

Первый испытательный полет состоялся 8 июня 1959 года.

Ракетоплан, пилотируемый летчиком-испытателем фирмы «Норт Америкен» Скоттом Кроссфилдом, отделился от самолета-носителя и начал свободный полет. Двигатель во время этого полета не включался, однако даже при этом самолет плохо слушался пилота и совершил несколько совершенно неожиданных разворотов. Лишь мастерство испытателя позволило ему сохранить управление машиной и через пять минут после отделения совершить благополучную посадку на дне высохшего соленого озера, находящегося на территории авиабазы Эдвардс.

Инженеры корпорации «Норт Америкен» учли проблемы первого полета, внеся изменения в систему управления самолета, что сделало дальнейшие испытания более безопасными.

Следующий полет состоялся 17 сентября 1959 года, и впервые производилось включение ракетного двигателя.

Правда, штатный двигатель «XLR-99» к тому времени еще не был готов и полет совершался с использованием двигателей «XLR-11», которые ранее использовались на самолетах «Х-1». Однако даже использование этого двигателя позволило достигнуть скорости свыше 2000 км/ч. Именно с этого момента начинаются интенсивные испытательные полеты самолета «Х-15».

В своем классическом варианте, фигурировавшем под обозначением «Икс-15А» («Х-15А»), представлял собой среднеплан с прямым трапециевидным крылом. Крыло выполнено без кручения, а угол его поперечной установки равен нулю. Единственными подвижными поверхностями крыла являлись закрылки. Система управления — комбинированного типа (реактивно-аэродинамическая). Аэродинамическими исполнительными элементами служили управляемый дифференциальный стабилизатор и управляемые кили (основной и подфюзеляжный). Каждый киль имел неподвижную (околофюзеляжную) и поворотную (концевую) секции. Подфюзеляжный киль был выполнен разъемным.

Его поворотная секция устанавливалась после подвески «Х-15» под самолетом-носителем и отбрасывалась перед посадкой. Неподвижные секции килей оканчивались четырехстворчатыми тормозными щитками большой эффективности.

Система аэродинамического управления дополнялась реактивным управлением, обеспечивающим требуемые летные характеристики самолета при полетах на высоте свыше 36 километров. Система реактивного управления работала на газообразных продуктах разложения перекиси водорода и была оснащена соплами, расположенными в концевых сечениях крыла (четыре сопла управления креном) и в передней части фюзеляжа (два сопла управления по тангажу и два управления по курсу).

Управление аэродинамической и реактивной системами осуществлялось независимо: аэродинамической — с помощью обычной ручки управления и педалей, а реактивной — двумя расположенными по бокам кабины рычагами.

Носовая часть фюзеляжа ракетоплана была выполнена в виде конуса с овальным сечением; в ней размещалась кабина пилота с монолитным эллиптическим фонарем, открывавшимся вверх-назад. Кабина была оснащена катапультируемым сиденьем с двумя стабилизирующими поверхностями и выдвижным экраном, предохраняющим пилота от воздействия большого динамического давления. Пилот выполнял полет в высотном скафандре, изготовленном из пятислойной ткани, покрытой алюминиевой краской. При аварии на больших высотах весь самолет до момента входа в плотные слои атмосферы защищал летчика, играя роль спасательной капсулы. При входе в плотные слои пилот должен был совершить обычное катапультирование.

Носовая часть фюзеляжа второго опытного образца сначала имела заостренный передний обтекатель с удлиняющей иглой. В 1960 году в результате проведенной модификации всем самолетам были приданы «тупые носы», более оправданные при полетах с большими скоростями.

Центральная и хвостовая части фюзеляжа (круглого сечения) были снабжены двумя боковыми гаргротами Цилиндрическая часть занята отсеком оборудования (за кабиной), баком окислителя, баком системы реактивного управления, баком горючего и двигателем. В боковых гаргротах находилась проводка, некоторые элементы оборудования и ниши уборки главных стоек шасси.

Шасси — трехстоечное, убираемое вперед. Передняя стойка — со спаренными колесами, главные — со стальными лыжами, заменяемыми после пяти-шести посадок. Для перемещения по аэродрому задняя часть фюзеляжа устанавливалась на специальной тележке.

Контрольно-измерительная аппаратура ракетоплана (массой около 600 килограммов) насчитывала 650 датчиков температуры, 104 датчика аэродинамических сил и 140 датчиков давления, показания приборов посредством телеметрии передавались на землю. Для обеспечения работоспособности конструкции в условиях аэродинамического нагрева планер был выполнен из нержавеющей стали, сплавов никеля, титана и других жаропрочных материалов. Наибольшее применение нашел сплав инконель-Х, сохраняющий свои прочностные характеристики до температуры 590 °C. Из него были выполнены обшивка, лонжероны крыла и переборки внутри баков, а также толстые носки крыла и оперения. Для лучшего отвода тепла с поверхности самолет был покрашен специальной черной силиконовой краской.

Конструкция самолета была рассчитана на семикратные перегрузки, однако выполнение маневров в атмосфере допускалось с перегрузкой не более 4 g.

Всю программу испытаний самолета «Х-15» можно хронологически разделить на три этапа.

Первый продолжался с 1959 по 1962 год. Уже тогда удалось решить все задачи, которые ставили перед собой организаторы проекта. Была достигнута скорость 6 Махов, высота 75190 метров над поверхностью Земли, удалось получить большой объем научной информации по тепловым процессам и аэродинамике. В частности, исследователи установили поразительное соответствие между аэродинамическими процессами, полученными при моделировании и в условиях реального полета. Случались и аварии. 5 ноября 1959 года, во время третьего полета второго опытного образца, в одной из камер двигателя произошел взрыв. Скотт Кроссфилд совершил вынужденную посадку на дно высохшего соляного озера. При этом было повреждено хвостовое оперение, и ракетоплан вышел из строя на три месяца. Подобные неисправности происходили и в будущем, но, используя полученный опыт, другие пилоты отрабатывали данную нештатную ситуацию на тренажере.

В 1962 году компания «Норт Америкен» получила заказ на доработку некоторых бортовых систем самолета для решения новых задач, а Комитет Х-15 начал разрабатывать новую программу испытаний. Следующий этап, который рассчитывался на период с 1963 по 1967 год, кроме новых научных исследований, предусматривал попытку достижения скорости в 7 Махов, достижение высоты полета более 80 километров, покрытие самолета специальными теплозащитными материалами, запуск с борта «Х-15» небольшого искусственного спутника Земли.

Новый уровень высоты (76 километров) был достигнут уже 30 апреля 1962 года во время 52-го испытательного полета.

Но так как это был не предел, исследователи составили дополнительную программу, которая предусматривала совершение еще более высотных полетов. Таких полетов состоялось 13. Во время них ракетопланы выходили на высоты более 80 километров, а это уже практически космическое пространство.

С другой стороны, время, проведенное пилотами в космосе, исчислялось всего лишь десятками секунд.

Примечательно, что и тут американские пропагандисты не упустили своего. Когда 17 июля 1962 года «Х-15» впервые забрался на высоту более 80 километров (если быть совсем точным, 95940 метров), число орбитальных пилотируемых космических полетов исчислялось единицами (два в Советском Союзе и четыре в США, два из которых были суборбитальными). И вполне естественно, что американцы за счет полетов на «Х-15» пытались обогнать СССР по числу космонавтов. В самих Соединенных Штатах конец спорам о статусе пилотов «Х-15» положило командование ВВС, официально приравнявшее их к астронавтам. Однако вне США эти полеты никто так и не признал космическими.

За 9 лет испытаний «Х-15» пилотировали 12 летчиков.

Благодаря полетам на «Х-15» они стали довольно известными людьми и участие в программе открыло перед всеми ними блестящие перспективы. Среди них был и Нейл Армстронг — человек, который первым ступил на Луну. Стал астронавтом и Джо Энгл, совершивший два полета на «Спейс Шаттле».

Но вернемся к ракетоплану. В ходе реконструкции второго опытного образца, он был оснащен двумя дополнительными топливными баками, фюзеляж удлинили на 0,74 метров, и на нем была произведена термозащитная обработка поверхности. Модернизированный самолет получил новое обозначение — «Икс-15А-2» («Х-15А-2»). Первый (планирующий) полет на нем был совершен 28 июня 1964 года.

В хвостовой части под фюзеляжем вместо снятой поворотной части нижнего вертикального оперения мог устанавливаться небольшой гиперзвуковой прямоточный воздушнореактивный двигатель фирмы «Марквардт», с которым даже выполнялись полеты. Однако он так и не был испытан в воздухе. 18 ноября 1966 года на «Х-15А-2» была достигнута рекордная скорость — 6840 км/ч (1,9 км/с). 3 октября 1967 года ракетоплан преодолел рубеж в 7273 км/ч (2,02 км/с, 6,72 Маха). До настоящего времени в авиации этот рубеж не превзойден, хотя Международная авиационная федерация (ФАИ) его и не зарегистрировала — «Х-15» взлетал не самостоятельно, а сбрасывался с самолета-носителя.

Форсированный ракетный двигатель «XLR-99», проработавший 141 секунду, позволил 22 августа 1963 года достигнуть и рекордной высоты — 107,9 километров.

Второй этап программы «Х-15» закончился трагически. 15 ноября 1967 года в ходе полета третьего опытного образца погиб пилот Майкл Адаме. Почему произошла эта катастрофа, неизвестно до сих пор. Вся телеметрическая информация погибла вместе с самолетом. Известно только, что еще при наборе высоты вышли из строя приборы и то, что видел пилот на индикаторах, не соответствовало реальности. Когда ракетоплан уже терпел бедствие, пилот по-прежнему получал информацию о нормальной работе всех систем.

Газеты, которые после подробного освещения первых полетов на долгие годы практически забыли о существовании «Х-15», теперь единодушно ополчились на руководителей программы за «безмерный риск», которому они подвергают пилотов.

Так или иначе, но в 1968 году судьба программы была поставлена на карту. Именно тогда начался и тут же закончился третий этап испытаний ракетоплана. Было совершено еще 8 полетов, но рекордные результаты превзойти не удалось.

Да такой цели и не ставилось. Руководители программы старались не рисковать, все еще надеясь на благоприятный исход. Однако финансирование на 1969 год не было выделено, и пришлось объявить о завершении программы. Всего состоялось 199 полетов.

В последние годы существования программы «Х-15» в специальной американской литературе обсуждалась концепция составной аэрокосмической системы на основе этого ракетоплана.

Было понятно, что энергетические возможности «Х-15» не позволяют ему самостоятельно выйти на орбиту.

Эксперты указывали, что для выведения «Х-15» на орбиту необходима система из четырех «последовательно возрастающих» ракетопланов со стартовым весом в 14 200 тонн!

При этом первая ступень без полезной нагрузки должна весить 12780 тонн, вторая — 1278 тонн, третья — 127,8 тонн и, наконец, четвертая — 12,78 тонны, а с полезной нагрузкой — 14,2 тонны, то есть столько, сколько весит «Х-15» с пилотом и научным оборудованием на борту. На орбите в таком случае ракетоплан должен оказаться совсем без топлива.

Общий груз, выведенный на орбиту такой системой, составит всего лишь 0,4 % от стартового веса.

Разумеется, на деле все это должно было выглядеть совсем не так. В качестве иллюстрации реальной аэрокосмической системы эксперты обычно рассматривают двухступенчатый вариант «В-52 плюс Х-15».

Как уже было сказано выше, отделение «Х-15» от носителя происходит на высоте 12–13 километров при скорости около 800 км/ч. Это максимум, что может дать практически существующая первая ступень со стартовым весом почти 230 тонн, оснащенная воздушно-реактивными двигателями.

В примере гипотетической ракетной системы из четырех ступеней, аналогичных ракетоплану «Х-15», завышены веса ступеней. В том числе второй ступени — 127,8 тонны. А вот оказывается, если взять эту ступень уже готовую с воздушнореактивными двигателями, то она будет весить почти в два раза больше и прирост скорости обеспечит в десять раз меньше, да притом еще только в наиболее выгодном для авиационных аппаратов диапазоне скоростей и высот. Прибавим к скорости 220 м/сек, обеспечиваемой первой ступенью системы «В-52 плюс Х-15», собственную характеристическую скорость второй ступени, то есть «Х-15», равную примерно 2300 м/с. Что окажется? Общий скоростной потенциал этого прообраза двухступенчатой воздушно-космической системы составит примерно 2500 м/с. Отсюда можно прийти к выводу, что наличие первой ступени в виде дозвукового самолета мало что дает для разгона космического аппарата.

Следовательно, рассуждают эксперты, дозвуковую ступень нужно заменить сверхзвуковой. Так появляется предложение использовать вместо системы «В-52 плюс Х-15» систему «ХВ-70 плюс Х-15». Здесь роль первой ступени вместо дозвукового бомбардировщика «В-52» играет экспериментальный сверхзвуковой самолет «ХВ-70 Валькирия», а второй ступени — модернизированный ракетоплан «Х-15».

Стартовый вес самолета «ХВ-70» примерно такой же, как и «В-52» (около 220 тонн), максимальная скорость — около 3300 км/ч, достижимая высота — около 20 километров. Казалось бы, эта первая ступень для воздушно-космической системы значительно лучше, чем дозвуковой самолет. Однако проведенный американскими специалистами анализ показал, что после подвески на «Валькирию» ракетоплана «Х-15» носитель «ХВ-70» не сможет развивать скорость, соответствующую 3 Махам. Даже без наружных подвесок (то есть при «чистой» аэродинамической конфигурации) на числах Маха, близких к трем, некоторые элементы конструкции «Валькирии» находятся под напряжениями, близкими к предельно допустимым. Прочности самолета может не хватить для того, чтобы нести на большой скорости наружную подвеску.

По мнению отдельных американских специалистов, есть основания полагать, что после подвески ракетоплана «Х-15» под самолет «Х-Би-70» последний вообще не смог бы летать со сверхзвуковыми скоростями…

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

Крылатые снайперы. Почему от дальней авиации не убежать и не спрятаться

МОСКВА, 23 дек — РИА Новости, Андрей Коц. Подняться в воздух с родного аэродрома, улететь за тридевять земель, уничтожить цель вне зоны видимости и без потерь вернуться домой. На это в Вооруженных силах способны только экипажи дальней авиации ВКС России, отмечающие в субботу свой профессиональный праздник. Именно 23 декабря 1913 года под Петербургом первый испытательный полет совершил самый мощный и тяжелый на тот момент бомбардировщик «Илья Муромец». Этот четырехмоторный гигант с тридцатиметровым размахом крыльев мог находиться в воздухе пять часов и был способен обрушить на головы противника почти полтонны бомб. РИА Новости публикует подборку вооружения, которым сегодня оснащаются потомки «Ильи Муромца» — боевые самолеты российской дальней авиации.

Х-15

Советскую аэробаллистическую ракету Х-15 класса «воздух — земля» приняли на вооружение в 1980 году в качестве ответа на американскую AGM-69 SRAW. Оба боеприпаса были предназначены для прорыва системы ПВО противника, уничтожения зенитных комплексов и стационарных наземных целей. Первоначально Х-15 несла термоядерную боевую часть мощностью около 300 килотонн, однако позже были созданы варианты в обычном оснащении. Ракету разработали в МКБ «Радуга» специально для существовавших на тот момент дальних бомбардировщиков Ту-22М3, Ту-95 и перспективных Ту-160.

Особенностью Х-15 является траектория ее полета. Самолет пускает ракету на удалении 50-280 километров от цели. Но Х-15 сразу после старта начинает не снижаться, а наоборот, набирать высоту. «Забравшись» по баллистической траектории на 44 тысячи метров, она круто меняет курс и устремляется вниз на умопомрачительной скорости около шести тысяч километров в час. Перехватить ее на этом этапе физически невозможно. Впрочем, широкого распространения ракета не получила из-за сравнительно малой дальности полета — ее целесообразно применять лишь по целям, не защищенным «дальнобойными» системами ПВО.

ria.ru

Ракетоплан North American X-15 — Блог «Вестника ПВО» — LiveJournal

X-15 — экспериментальный самолёт-ракетоплан США, оснащённый ракетными двигателями. Первый и на 40 лет единственный в истории пилотируемый гиперзвуковой летательный аппарат-самолёт, совершавший суборбитальные пилотируемые космические полёты.

Основная задача Х-15 — изучение условий полета на гиперзвуковых скоростях и входа в атмосферу крылатых аппаратов, оценка новых конструкторских решений, теплозащитных покрытий, психофизиологических аспектов управления в верхних слоях атмосферы. Общая концепция проекта была утверждена в 1954 г. В конкурсе на создание ракетоплана приняли участие четыре промышленные компании Bell Aircraft, McDonnell Douglas, Republic Aviation Company, North American Aviation, последняя в итоге стала победителем.

Высота полёта до 107 км, скорость до 6,72 М.

Стартовал по технологии воздушный старт со стратегического бомбардировщика «Б-52» (подвешивался под крылом), отцепка от носителя производилась на высоте порядка 15 км, приземлялся самостоятельно на авиабазе, расположенной на дне высохшего солёного озера. Общее время полёта от момента отделения от носителя до приземления составляло порядка 15 минут. Всего по программе Х-15 было выполнено 199 полётов.

Рекордным полётом, совершённым по программе Х-15, стал полёт пилота Джо Уокера (Joe Walker) 22 августа 1963 года.
В полёте достигнут неофициальный рекорд высоты, продержавшийся с 1963 до 2004. Максимальная скорость — 7274 км/ч. Максимальная высота — 107,96 км. Рекорд установлен самолётом X-15 #3, номер 56-6672. Профиль этого полёта выглядел приблизительно следующим образом: После отделения от самолёта-носителя жидкостный ракетный двигатель X-15 включился на 85 секунд. К моменту выключения двигателя ускорение составило порядка 4 G (39 м/с²). В апогее траектории аппарат вышел за пределы атмосферы, невесомость продолжалась около 4 минут. В течение этого времени пилот провёл запланированные исследования, сориентировал (с помощью струйных газовых рулей) аппарат для входа в атмосферу. При возвращении в атмосферу внешняя обшивка аппарата местами нагревалась до 650 °C. Перегрузки на участке возвращения в атмосферу достигли 5 G в течение 20 секунд. Общее время полёта от момента отделения от носителя до приземления составило 12 минут.

В США все эти полёты, а в мире (ФАИ) — те из них, в которых была превышена граница космоса в 100 км признаны суборбитальными пилотируемыми космическими полётами, а их участники — астронавтами.

Интересный факт: в группе пилотов Х-15 с ноября 1960 по июль 1962 был легендарный в будущем Нил Армстронг, совершивший на этих же самолётах № 1 и № 3 суммарно семь полётов, но в данную таблицу он не входит, поскольку так и не достиг рубежа высоты в 50 миль, максимально поднявшись в шестом полёте на 39,3 мили (63,2 км). Разочаровавшись в ракетопланах, он покидает проект, чтобы в сентябре, выдержав отборочный конкурс, стать астронавтом НАСА 2-го набора.

В Национальном музее авиации и космонавтики в Вашингтоне находится 1-й летный экземпляр ракетоплана X-15A-1 (бортовой № 56-6670), который совершил 82 полета с включением двигателей.

Другие фотографии из Музея авиации и космонавтики в Вашингтоне.
Текст взят с Википедии — http://ru.wikipedia.org/wiki/North_American_X-15

saidpvo.livejournal.com

Славный старт и трагическая гибель ракетоплана (12 фото)

Х-15 был первым и долгое время единственным пилотируемым гиперзвуковым летательным аппаратом, совершавшим суборбитальные пилотируемые космические полёты

В 1955 году учёные впервые запустили ракетоплан — аппарат, обладавший способностью лететь (и приземляться!) с выключенным двигателем со скоростью более 6000 км/ч и на протяжении 12 минут. Самолёт совершил всего 9 полётов, после чего случилась трагедия: ракетоплан внезапно стал неуправляемым и разрушился прямо в воздухе. Пилота-испытателя Майкла Адамса посмертно удостоили звания астронавта, а проект X-15 — закрыли.

Что ни говори, но эпоха 50-х — 60-х годов была временем, когда человечество серьезно раздвинуло границы возможного. В течении этого периода люди слетали на Луну, покорили Марианскую впадину, совершили прыжки с парашютом фактически из космоса и всерьез рассматривали возможность создания межпланетного ядерного взрыволета. Забавно, что лишь сейчас, в 21 веке, человечество смогло повторить некоторые (и то не все) из достижений 60-летней давности.

История известного ракетоплана Х-15 думаю отлично вписывается в ту эпоху. Еще до первого полета человека в космос, конструкторы стояли на своеобразном распутье — с одной стороны, существовала схема, ставшая сейчас общепринятой: космический корабль выводится на орбиту многоступенчатой ракетой, а затем после выполнения всех работ космонавты возвращаются на Землю в спускаемой капсуле.

С другой стороны, разрабатывался целый ряд проектов орбитальных самолетов, у которых были свои преимущества над схемой с одноразовым космическом кораблем. Концепцией аппарата, способного маневрировать в атмосфере и садиться на обычный аэродром особенно интересовались военные — в США в частности существовала программа боевого космоплана «Dyna Soar», сочетавшего в себе функции бомбардировщика, разведчика и истребителя. В СССР имелись аналогичные проекты.

Ракетоплан North American Х-15, работы над которым начались еще в середине 50-х, создавался в эту переломную эпоху с целью изучение условий в верхних слоях атмосферы и отработки технологий полета на гиперзвуковых скоростях и последующего возвращения на Землю крылатых аппаратов.

Его длина составляла 15 метров, размах крыльев 6.5 метров, вес 6620 килограмм (пустого) и 15400 килограмм (полностью заправленного). Основные достижения Х-15 связаны с ракетным двигателем XLR 99, чья максимальная тяга составляла 27 тонн. За 80 секунд работы, движок сжигал 7 тонн топлива, что позволяло достичь аппарату гиперзвуковых скоростей в 5-6 Мах.

Поскольку время работы двигателя было крайне ограничено по времени, X-15 запускался по технологии воздушного старта — заправленная машина с летчиком в кабине подвешивалась под правым крылом специально переоборудованного бомбардировщика B-52. Первый полет в режиме планирования состоялся в июне 1959 года, первый полет с работающим двигателем — 17 сентября того же года — то есть 55 лет назад.

Схема самых известных полетов Х-15 выглядела следующим образом. Ракетоплан сбрасывался с бомбардировщика летящего на скорости 900 км/ч на высоте около 13 500 метров. После отделения от В-52, летчик включал ракетный двигатель и выдерживал необходимый угол атаки. На этом этапе перегрузка могла доходить до 4G. Двигатель выключался через 85-90 секунд после запуска — к этому момент ракетоплан достигал скорости 1900 м/сек и высоты примерно 50 километров. После этого, самолет летел по баллистической траектории с углом атаки равным нулю и в это время летчик находился в состоянии невесомости. Максимальная продолжительность периода невесомости составляла 4 минуты.

Затем происходил вход в плотные слои атмосферы — при этом внешняя обшивка аппарата местами нагревалась до 650 градусов, а перегрузки достигли 5 G в течение 20 секунд (всего же конструкция самолета была рассчитана на перегрузки в 7G). Общее время полёта от момента отделения от носителя до приземления составляло 12 минут.<

Максимальная скорость X-15 была достигнута 3 октября 1967 года — она составила 7,274 километров в час (6.7 Мах). Если не ошибаюсь, этот рекорд до сих пор не превзойден — хотя конечно стоит отметить, что ФАИ официально его не зарегистрировала, так как Х-15 взлетал не самостоятельно.

Что касается максимальной высоты полеты, то дважды ракетоплан преодолевал отметку в 100 километров, которая считается той же ФАИ официальной границей между атмосферой и космосом. Оба раза за штурвалом был Джозеф Уокер. 19 июля 1963 года он поднялся на высоту в 106 километров, а месяцем спустя на высоту в 107.9 километра — лишь в 2004 году SpaceShipOne превзошел это достижение на 3 километра. Еще в 11 полетах Х-15 подымался на высоту свыше 50 миль (80 километров), которая на тот момент считалась в ВВС США границей космоса — соответственно, пилоты получили статус астронавтов. В остальном мире эти полеты космическими понятное дело никто не признал, но как бы то ни было, даже по нынешним меркам это достижение смотрится весьма солидно.

Всего на Х-15 летали двенадцать человек, в их которых был Нил Армстронг. В период с 1959 по 1968 год было осуществлено 199 полетов. Буковка X в обозначении аппарата обозначает экспериментальный, что предполагает повышенную опасность полетов на нем. Потому неудивительно, что за эти годы с ракетопланом несколько раз случались аварии, однако до поры до времени обходилось без жертв, а технику удавалось вернуть в строй. Но 15 ноября 1967 года произошла катастрофа — Х-15 под управлением Майкла Адамса погиб при входе в атмосферу. Считается, что из-за вышедших из строя приборов пилот потерял управление, после чего ракетоплан испытал перегрузку в 15G, на которую не был рассчитан и развалился на части.

Менее чем через год после этого программа была закрыта. К тому моменту «Dyna Soar», как и другие проекты орбитальных самолетов уже были благополучно похоронены. Ставка была сделана на схему с одноразовым космическим кораблем, и все усилия и ресурсы на тот момент времени были сосредоточены на лунной гонке. К тому же, пресса подняла шумиху вокруг катастрофы Х-15 и того, насколько аппарат опасен для пилотов, и в результате программа не получила дополнительного финансирования и в 1968 была официальна закрыта. Сейчас оба оставшихся ракетоплана выставлены в музеях.

Ныне данная программа служит еще одним напоминанием об эпохе начала космической эры и том, какие пути развития техники рассматривались в то время. В любом случае, за 9 лет полетов X-15 был накоплен огромный массив информации, который затем активно использовался при работе над Спейс Шаттлом, и думаю, еще найдет свое применение в будущем.

nlo-mir.ru

X-15, самолет, способный разгоняться до 7273 км/ч: 101 — LiveJournal

фото кликабельно

Постройка космических аппаратов многоразового использования типа Shuttle и «Буран» открыла новую страницу в пилотируемой космонавтике. Проектирование аппаратов такого типа потребовало гигантских конструкторских и исследовательских работ, связанных с проблемами, возникающими при полетах на больших высотах и скоростях.

В США подобные исследования начались осенью 1945 года, когда детали 100 немецких ракет Фау-2 (А-4) были доставлены в США. Первая ракета была запущена 10 мая 1946 года и достигла высоты 112 км. В течение 1947 года лаборатория космической медицины запустила сначала несколько ракет с растениями и насекомыми на борту с целью изучения влияния на них радиации, а затем и с мышами и обезьянами. Однако процент удачных пусков и возвращения на землю пущенных объектов оказался невелик, как и время нахождения приборных отсеков ракет на больших высотах. Исследования верхних слоев атмосферы с помощью ракет велись очень интенсивно вплоть до середины 50-х годов. Но несмотря на зто атмосфера выше 50 км по-прежнему оставалась наименее изученной областью.

Более всего для получения недостающей информации подошел бы пилотируемый самолет. Но машины с реактивными двигателями не поднимались на такую высоту, а экспериментальные ракетопланы фирмы Bell — аппараты Х-1 и Х-2 с ракетными двигателями — достигали только 35-километровой отметки.

В 1954 году в NASA закончилась разработка требований к новому ракетному самолету, предназначенному для исследования высот от 50 до 100 км и скоростью полета до 7200 км/ч. Для достижения таких характеристик требовался ракетный двигатель с тягой около 27 тонн. При испытаниях планировалось получить данные, которые можно было бы использовать при постройке боевого суборбитального аппарата Dyna-Soar. Не менее важным было получение сведений об аэродинамическом нагреве, жаростойкости конструкций, характеристиках дросселируемого ракетного двигателя, обеспечении жизненных условий, а также о космической радиации в верхних слоях атмосферы. Предполагалось также использовать новый самолет для геофизических исследований. Экспериментальному летательному аппарату присвоили обозначение Х-15.

Предыдущие модели экспериментальных ракетных самолетов Bell Х-1 и Bell Х-2 стартовали с модифицированного бомбардировщика В-29 на высоте около 10 000 м при скорости полета носителя 240 км/ч. Более тяжелый Х-15 решили запускать с реактивного бомбардировщика В-52, что позволяло увеличить высоту запуска и скорость полета в момент старта ракетоплана.

Х-15 подвесили на специальном пилоне под правым крылом бомбардировщика, между двигателем и фюзеляжем. Это потребовало тщательного изучения аэродинамики такой сцепки и стартовой траектории полета самолета Х-15. Кроме того, подвеска Х-15 под крылом предусматривала присутствие летчика в ракетоплане до начала рулежки, тогда как при испытаниях Х-1 и Х-2 летчик переходил из бомбоотсека носителя в ракетоплан лишь при достижении заданной высоты. Такая схема подвески Х-15 потребовала разработки методики безопасного катапультирования пилота при возникновении аварийных ситуаций, которая позволяла бы ему не задевать при этом переднюю кромку крыла самолета-носителя и его огромный киль. На фюзеляже бомбардировщика установили блистер для наблюдений и несколько камер для кино- и фотосъемки Х-15.

В декабре 1955 года фирме North American выдали заказ на постройку трех экземпляров самолета Х-15. Ракетный двигатель XLR-99-RM-1 (топливо — аммиак, окислитель — жидкий кислород) с максимальной тягой в космосе 27 т должна была предоставить фирма Reaction Motors. Когда постройка первого экземпляра самолета близилась к концу, двигатель еще не отработали. Пришлось устанавливать на Х-15 два двигателя XLR-11 с четырьмя камерами сгорания, использующих в качестве окислителя жидкий кислород и в качестве топлива водноспиртовую смесь.

Первый экспериментальный ракетоплан Х-15 после официальной презентации 15 октября 1958 года был передан в испытательный отдел фирмы North American. Постройку второго закончили в марте, а третьего — в августе 1959 года. На третьей машине вместо ЖРД XLR-99-RM-1 временно установили его макет.

Конструкция ракетоплана рассчитывалась на работу при температурах до 650 С и представляла собой в основном монокок или полумонокок из легированной стали, никелевого сплава «инконель X» и титана. В носовой части фюзеляжа находился герметизированный отсек с двойной обшивкой, в котором размещались летчик и оборудование. Наружная обшивка выполнялась из «инконеля X», подкрепляющие ее шпангоуты — из титановых сплавов, а внутренняя обшивка — из алюминиевых.

Центральная часть фюзеляжа была образована расположенным впереди крыла баком для окислителя, топливным баком и шпангоутами, к которым крепилось крыло. Основной конструкционный материал — «инконель X». Из него выполнялись торцевые стенки баков, а внутренние перегородки — из алюминиевых сплавов.

К хвостовой части фюзеляжа из «инконеля X» с подкрепляющей конструкцией из титанового сплава крепились оперение, шасси и двигатель. Крыло многолонжеронной конструкции с нервюрами в носке и хвостовой части. Передний и задний лонжероны имели плоские стенки, подкрепленные рифтами, у средних лонжеронов были гофрированные стенки. Панели обшивки крыла толщиной от 0,6 до 1,2 мм выполнялись с помощью механической обработки из «инконеля X» и имели приваренные по размаху накладки. Каркас и нервюры — из титанового сплава.

Горизонтальное и вертикальное оперение представляло собой двухлонжеронные кессонные балки, подкрепленные нервюрами. В носке крыла, а также в носках горизонтального и вертикального оперений имелись разделенные на отдельные отсеки теплопоглощающие элементы из «инконеля X». В обтекателях на боковой поверхности фюзеляжа размещались тросы управления, трубопроводы гидравлических систем и электрическая проводка приборов. Для уменьшения температурных напряжений в конструкции самолета Х-15 широко применялись гофрированные элементы.

Шасси трехопорное, с передней носовой опорой; состояло из передней двухколесной стойки, находящейся впереди кабины пилота, и двух основных стоек. Последние оснащались стальными лыжами, которые в полете находились в убранном положении. Выпускалось шасси под действием силы тяжести и воздушных нагрузок. Лыжи устанавливались на жестких стойках с воздушно-масляными амортизаторами, прикрепленными к верхним частям стоек, что обеспечивало последним некоторую свободу, когда шасси нагружалось весом самолета. Убиралось шасси наземным персоналом вручную.

Горизонтальное оперение обеспечивало как продольное, так и поперечное управление. Управление по курсу осуществлялось двумя поворотными килями, расположенными сверху и снизу фюзеляжа. Нижний киль сбрасывался перед посадкой и спускался на парашюте; после восстановления он мог использоваться повторно. В безвоздушном пространстве ракетоплан управлялся с помощью реактивных сопел, расположенных в носовой части фюзеляжа и на крыле. Автоматической системы управления на Х-15 не было, имелся только демпфер колебаний.

Ракетоплан имел уникальную систему управления с тремя ручками. Центральная — традиционная, она использовалась в обычных режимах полета. Две боковые
ручки с подлокотниками служили для управления в полете с большими продольными и вертикальными перегрузками, когда масса руки летчика могла вызвать непреднамеренное отклонение центральной ручки управления. Ручка реактивной системы управления располагалась на левом пульте в кабине летчика, а ручка управления аэродинамическими поверхностями — на правом пульте. Летчик Р.Уайт в полете, в котором он достиг высоты 66 140 м, управлял ракетопланом Х-15 с помощью только боковых ручек управления. Первая попытка обойтись в полете без центральной ручки управления чуть было не привела к потере ракетоплана, так как максимальная скорость отклонения стабилизатора, составлявшая 15 град/сек, оказалась малой для посадки. После этого система управления была переделана, и скорость отклонения увеличена до 25 град/сек.

Пилот ракетоплана был одет в герметичный скафандр, вентилируемый и над-дуваемый азотом. В случае падения давления в кабине наддув костюма соответствовал давлению на высоте 10 700 м. Азот, поступающий в костюм, нагревался с помощью небольшого электрического обогревателя.

Были трудности с фиксацией головы летчика, на которую в полете действовали опасные перегрузки, направленные вперед-вниз. Чтобы избежать при этом травм, конструкторы предполагали крепить шлем к заголовнику тросом, но потом на фонаре кабины сделали специальный упор для лобной части шлема, который удерживал голову пилота от движения вперед.

Для предотвращения обледенения и запотевания лобового стекла фонаря кабины в пространство между панелями остекления подавался нагретый азот и, кроме того, внутренняя панель имела электрообогрев. Лобовое стекло при входе в атмосферу могло накаляться до вишнево-красного цвета, так что система охлаждения кабины должна была работать безотказно.

Катапультируемое сиденье пилота обеспечивало безопасное покидание кабины при скорости полета до 4000 км/ч и на высоте до 36 500 м при любом положении самолета в пространстве. Сиденье также обеспечивало спасение летчика на малых высотах при скорости не более 170 км/ч. Катапультирование производилось с помощью порохового заряда, стабилизирующие кили и балки выдвигались автоматически. При освобождении и поднятии любой из двух специальных рукояток сбрасывался фонарь, после чего включался катапультирующий механизм сиденья.

Ракетоплан Х-15 по характеристикам управляемости подобен истребителям «сотой» серии, имевшим большую вертикальную скорость снижения при посадке и изменявшуюся балансировку в околозвуковом режиме полета. Летчики характеризовали Х-15 как типичный самолет с большим аэродинамическим качеством, по своим характеристикам устойчивости и управляемости не уступающий скоростным истребителям того времени.

Для тренировок будущих пилотов Х-15 использовался истребитель F-104. Этот самолет с выпущенными воздушными тормозами и двигателем, работающим на режиме малого газа, мог достаточно точно воспроизводить посадочные характеристики ракетоплана Х-15. Аэродинамическое качество этих летательных аппаратов при скорости полета 550 км/ч было почти одинаковым. На Х-15 закрылки и шасси обычно выпускались после выравнивания, а для воспроизведения поведения ракетоплана на F-104 приходилось ставить закрылки во взлетное положение и выпускать шасси задолго до выхода на глиссаду. Перед каждым полетом Х-15 пилоты тренировались в выполнении заходов на посадку на самолете F-104 в районе озера Роджерс и на все запасные посадочные площадки.

Первоначально предполагалось провести первый полет с включенной силовой установкой в феврале 1959 года. Однако 19 марта 1959 года состоялся лишь полет носителя с подвешенным к нему Х-15. При этом были обнаружены мелкие неполадки в системе связи и электросистеме. Успешным было только испытание системы слива топлива, которая проверялась с помощью окрашенной жидкости. Во время второго полета связь также была потеряна, а во время третьего наблюдались неполадки в работе вспомогательных силовых установок ракетоплана.

Первый свободный полет Х-15 состоялся 8 июня 1959 года. Ракетоплан отделился от самолета-носителя на высоте 11 600 м при скорости 830 км/ч. Летчик выполнил ряд плавных маневров (в частности, «восьмерку») для проверки эффективности управления закрылками. Подфюзеляжный киль был сброшен почти перед самой посадкой. Во время выравнивания при посадке самолет совершил ряд продольных колебаний, специально вызванных летчиком для проверки степени эффективности управления. Скорость в момент приземления была 288 км/ч. Длина пробега составила 1400 м.

В отличие от ракетопланов Bell Х-1 и Х-2, подвешивавшихся в бомбоотсеках самолетов В-29, Х-15 закреплялся на носителе под правым его крылом и при сбрасывании обдувался несимметрично, получая при этом крен вправо с переходом в пикирование. Поэтому пилоты перед отделением ракетоплана от носителя отклоняли элероны влево на 6-8╟, чтобы уменьшить опасный крен. Самый сложный участок Х-15 пролетал за 0,8 с; выходя из зоны завихрений В-52, он имел крен в 20╟. Нелегко было и летчикам носителя, которые постоянно жаловались на сложность взлета и посадки без закрылков, выпуску которых мешал подвешенный Х-15. Ввиду большой разницы в массах В-52 и Х-15, отделение ракетоплана мало сказывалось на носителе. Масса В-52 с подвешенным Х-15 при взлете составляла около 135 т. В момент отделения на высоте 13 000 м общая масса равнялась 118 т, из которых на долю Х-15 приходилось 15,4 т. Для облегчения балансировки в левое крыло самолета В-52 заправлялось больше топлива, чем в правое.

Поскольку во время взлета, набора высоты и полета к месту запуска испарялось значительное количество жидкого кислорода из бака Х-15, на В-52 имелось два бака с этим окислителем, один из которых емкостью 3800 л служил для пополнения баков на крейсерском режиме, а второй емкостью 1900 л — на режиме набора высоты. Запаса окислителя на В-52 хватало на совместный двухчасовой полет.

Первый свободный полет ракетного самолета с работающим двигателем состоялся 17 сентября 1959 года. После отделения от носителя на высоте 11 600 м Х-15 набрал высоту 15 000 м и через 10 минут совершил посадку. Второй полет с работающим двигателем после двукратной задержки по техническим причинам состоялся 17 октября 1959 года: Х-15 отделился от В-52 на высоте около 12 500 м и набрал высоту 18 000 м. В полете была достигнута скорость порядка 2250-2400 км/ч. Продолжительность полета составила около 10 минут. Самолет совершил посадку на дне высохшего озера Роджерс приблизительно в 105 км к северо-востоку от Лос-Анджелеса, посадочная скорость составляла при этом 320 км/ч.

В начале 1960 года начались полеты второго ракетного Х-15. Тогда же изменили и форму носовой части самолетов. Вместо иглообразной она стала тупой. На оконечности установили сферический датчик гиперзвукового потока для системы стабилизации.

К середине ноября 1961 года два Х-15 совершили 77 полетов, из них 44 с включенным ЖРД, 29 полетов с двумя маломощными ЖРД XLR-11 и 15 полетов с новым XLR-99, имеющим тягу 25,8 т. В 33 полетах самолет не отделялся от носителя В-52 либо в соответствии с заданием, либо из-за неполадок (отказ связи, системы герметизации, вспомогательной силовой установки, системы управления и т.д.). Первый полет с ЖРД XLR-99 был совершен 15 ноября 1960 года, на два года позже, чем предусматривалось планом, из-за трудностей при доводке двигателя.

Вся программа летных испытаний Х-15 состояла из двух частей — полетов на максимальную скорость и полетов на максимальную высоту. Результатом выполнения первой части стало достижение 9 ноября 1961 года на втором ракетоплане скорости 6548 км/ч на высоте 30 км.

Вторая фаза программы была начата в апреле 1962 года после изменения формы остекления самолета с прямоугольной на овальную. В двух полетах на правой панели лобового остекления образовались трещины из-за температурных напряжений при входе в атмосферу. После переделок 17 июля 1962 года состоялся полет, в котором третий ракетоплан Х-15 достиг высоты 107 906 м. Все пилоты, летавшие на Х-15 во второй части исследований, получили звание летчиков-астронавтов США. Первым таким астронавтом стал Р.Уайт, а последним — Дж.Уокер (впоследствии он на истребителе F-104 врезался в экспериментальный В-70).

Все рекордные полеты проходили по приблизительно одинаковому плану. Х-15 сбрасывался с носителя при скорости 900 км/ч на высоте около 13 500 м. После отделения от В-52 и включения двигателя летчик давал «газ» и выдерживал угол атаки 8╟, пока самолет не переходил в режим набора высоты с заданным углом (например, для полета на высоте 7500 м этот угол составлял 30″), после чего до выключения двигателя выдерживался постоянный угол тангажа. Двигатель выключался через 90 с после запуска при скорости 1900 м/сек на высоте 48 км. Далее самолет летел по баллистической траектории с углом атаки, равным нулю. В это время летчик находился в состоянии невесомости. Продолжительность периода невесомости около 2,5 мин. Вход в плотные слои атмосферы происходил с углом атаки около 15╟, который придавался самолету на высоте 60 км.

В 1962 году второй ракетоплан Х-15 модернизировали. Для увеличения продолжительности полета с включенным двигателем до 150 с его оборудовали двумя подвесными баками с топливом и окислителем общей емкостью 6123 л. Первый полет модернизированный Х-15А-2 совершил 28 июня 1964 года.

Около трети всех полетов сделаны в условиях, когда полностью или частично отказывала система стабилизации относительно одной из осей. В некоторых случаях полеты совершались несмотря на то, что заранее было известно о таких отказах. Основной их причиной являлись неполадки в электрической проводке и электронном блоке агрегата ручной установки передаточных чисел.

В высотных полетах случались отказы системы герметизации кабины. Однажды в полете со скоростью 5500 км/ч на высоте 30 500 м начала даже тлеть краска внутри кабины, да так, что дым затруднил пилоту обзор.

В ходе программы летных испытаний ракетоплана произошли и три крупные аварии. Первая — 5 ноября 1959 года во время полета второго экземпляра Х-15. Из-за взрыва нижнего двигателя XLR-11 и начавшегося пожара летчик был вынужден отключить этот двигатель и совершить посадку. Поскольку топливо сливалось во время снижения самолета по крутой траектории, его не удалось слить полностью, и посадочная масса ракетоплана оказалась больше допустимой. При быстром выпуске носовой стойки шасси в амортизаторе вспенилось масло и при контакте носового колеса с землей амортизатор не сработал, фюзеляж самолета за кабиной деформировался, и его нижняя поверхность стала касаться земли. Х-15 удалось отремонтировать, усилив фюзеляж дополнительными накладками (сверху и снизу) в месте его прогиба. Такие же изменения внесли в конструкцию двух других самолетов. Кроме того, доработали шасси.

Вторая авария произошла 7 июня 1960 года вследствие взрыва при наземный испытаниях ЖРД YLR-99, причиной которого стал чрезмерный наддув бака с жидким аммиаком в результате замерзания регулятора и предохранительного клапана. Чтобы предотвратить повторение подобных случаев, регулятор наддува топливного бака был модифицирован и установлен в более теплом месте. Модифицировали также предохранительный клапан и трубопроводы системы сбрасывания давления. Хвостовую часть поврежденного самолета полностью заменили, а носовую часть фюзеляжа восстановили, устранив значительные повреждения.

Третья авария, при которой третий самолет совершил вынужденную посадку и перевернулся, произошла 9 ноября 1962 года. После отделения от носителя и запуска двигателя в результате выхода из строя диода и трансформатора в системе управления топливным насосом тяга двигателя упала до 30 процентов от максимальной. Двигатель пришлось выключить, и летчик стал снижать машину для посадки на запасную площадку. Перед посадкой летчик хотел выпустить закрылки, однако система управления закрылками не сработала. После посадки при малой вертикальной скорости, приблизительно в момент, когда носовое колесо коснулось земли, левая стойка основного шасси сломалась, Х-15 скапотировал и разбился.

Полеты Х-15 прекратились в феврале 1968 года. Всего был выполнен 191 полет. Первый экземпляр машины передали в Национальный аэрокосмический музей, второй — в музей ВВС в Дейтоне.

Во время испытаний самолет достиг следующих рекордных скоростей и высот полета:

4 августа 1960 г. скорость 3514 км/ч,

12 августа 1960 г . высота 41605 м;

7 марта 1961 г. скорость 4264 км/ч,

31 марта 1961 г . высота 50 300 м;

21 апреля 1961 г. скорость 5033 км/ч;

12 сентября 1961 г. скорость 5832 км/ч;

9 ноября 1961 г. скорость 6548 км/ч,

30 апреля 1962 г. высота 77 720 м;

17 июля 1962 г. высота 95 935 м,

22 августа 1963 г. высота 107 906 м.

ЛТХ:

Модификация	X-15A
Размах крыла, м	6.71
Длина, м	15.24
Высота, м	4.12
Площадь крыла, м2	18.58
Масса, кг
пустого самолета	6350
максимальная взлетная	15422
Тип двигателя	1 РД Reaction Motors (Thiokol) XLR99-RM-2
Тяга,кгс	1 х 25855
Максимальная скорость , км/ч	6600
Динамический потолок, м	95900
Экипаж, чел	1

ссылка

отсюда

101.livejournal.com

Х 15 самолет – X-15