美国X系列试验机全揭秘(5)X-21X-25

美国X系列试验机全揭秘（5）：X-21——X-25译者：MadcatClan原作者：FromWikipedia发表时间：2011-09-09浏览量：4471评论数：0挑错数：0X系列试验机揭秘第五部分，这次你将看到为航天飞机计划奠定基础的“升力体”试验机和与弹射座椅相结合的单兵旋翼机。美国X系列试验机全揭秘（5）：X-21——X-25诺斯罗普X-21角色：试验用航空器首飞：1963年4月18日退役：1968年主要用户：美国国家航空航天局（NASA）建造数量：2诺斯罗普X-21A是一种设计用来测试机翼层流效应控制的试验机。X-21基于道格拉斯WB-66D机身建造。采用嵌入机翼式引擎以便给空气压缩机腾出空间。于1968年4月18日由NASA试飞员杰克·威尔斯驾驶进行了首飞。尽管试飞顺利完成，但大量错综复杂的层流效应依旧导致了整个计划被终止。设计与研发层流控制是一项能够明显改善摩擦系数使得航空器大大降低油耗，提升航程的技术。理论上讲，如果80%的机翼是由层状体组成则摩擦能减小25%。机体表面与空气摩擦产生的力，即粘滞曳力——在紊流边界层的粘滞曳力要比层流层大得多。层流控制主要依靠多孔材料、多重狭窄表面缝隙或小孔来移除部分在边界层流动的空气实现。X-21进行了两项主要改造，首先是将AllisonJ71引擎替换为“通用电气”XJ79-GE-13涡轮喷射引擎。X-21A试验机同时还由精密的层流控制系统组成，机翼上总共条有80000个槽，他们能将紊流边界层“吸入”，从而产生一个平滑的层流层。理论上这样能减少空气摩擦，使飞机能有更低的油耗和更大的航程。测试在测试中有孔材料的主要问题是槽孔会被碎屑、小虫甚至雨水堵住。在特定条件下，层流表面空气的急速冷却会产生冰晶扰乱层流。最终这个项目由于槽孔堵塞问题而被取消。无论如何，从X-21试飞中获取的实验数据还是很有价值的。包括不规则表面、边界层扰动效应以及恶劣环境大气中的冰晶对机翼的影响。*乘员:5*长度:75ft3in(22.94m)*翼展:93ft6in(28.51m)*高度:25ft7in(7.8m)*机翼面积:1,250ft2(116.17m2)*空载重量:45,828lb(20,783kg)*满载重量:83,000lb(37,727kg)*发动机:2×通用电气J79-GE-13涡轮喷射引擎,每个9,400lbf(41.9kN)推力*最大速度:487kn(560mph,896km/h)*航程:4,156NM(4,780mi,7,697km)*升限:42,500ft(12,957m)贝尔X-22角色：短距/垂直起降飞行器原型机制造商：贝尔航空首飞：1966年3月17日状态：1架在博物馆中展出主要用户：贝尔建造数量：2贝尔X-22是一种由四具管槽旋翼推进器驱动的短距起降航空器。可以选择倾斜机翼垂直起飞也可以选择将机翼倾斜45°进行短距起飞。这使得X-22相比前身X-18有更多的战术用途。X-22的继任者，贝尔XV-15的水平飞行速度达到了525km/h设计与研发1962年，美国海军请求建造两架旋翼推进器驱动短距/垂直起飞原型机。贝尔之前已经拥有建造垂直起降航空器的经验并且可以利用现成的样机进行进一步研发。四个机翼上的推进器均通过一个波互联系统进行同步，机动动作依靠倾斜旋翼实现。X-22于1966年3月17日首飞。相比其他斜旋翼飞机（比如贝尔XV-3），X-22从悬停状态过渡到水平飞行状态非常迅速。但是军方似乎对飞机的垂直\短距起降属性更感兴趣。1966年8月8日，由于动力系统中唯一无冗余部件的旋翼控制失效，第一架原型机不幸坠毁。飞行员生还并描述了事故原因。技术人员将飞机元件拆解用于建造第二架原型机。一号机的机身在之后仍旧用于飞行模拟器。第二架X-22首飞于1967年8月26日。同年早些时候，贝尔给飞机加装了可变飞行控制和可奈尔航空实验室制作的稳定系统以改善飞行表现。尽管X-22被认为是同类型飞机中最好的，但该项目依旧被取消了。设计要求的525km时速从未达成，第二架原型机被运往可奈尔航空实验室进行后续试验，直到1988年才正式退役。尽管管槽旋翼推进器被认为是可行的，但是之后再无任何美国军用航空器使用该设计。X-22现展出于尼亚加拉航空航天博物馆。*乘员:2*长度:39ft7in(12.07m)*翼展:39ft3in(尾部机翼)/22ft11in(前部机翼)(11.96m/7.01m)*高度:20ft8in(6.31m)*空载重量:10,478lb(4,763kg)*最大起飞重量:17,644lb(8,020kg)*发动机:4×通用电气YT58-GE-8D涡轮轴发动机,1,267hp(932kW)each*螺旋桨直径:2.13m(7ft)*最大速度:221knots(410km/h/255mph)*航程:445mi(712km)*实用升限:27,800ft(8,475m)马丁X-23PRIME角色：升力体试验机制造商：马丁·玛丽埃塔首飞：1966年12月21日退役：1967年4月19日主要用户：美国空军建造数量：3变型：马丁X-24马丁X-23APRIME（PrecisionReentryIncludingManeuveringreEntry）是一种美国空军于1960年代中期研制的小型再返回式升力体试验机。与ASSET（AerothermodynamicElasticStructuralSystemsEnvironmentalTests）不同，X-23主要用于研究在进入大气再返回时进行机动操作的效应如何。（升力体：一种让机身能够自己产生升力而不需依靠机翼飞行的飞行器外形。）图为ASSET设计每一架X-23都是由钛、铍、不锈钢以及铝制成。飞行器由两部分构成，尾部主要结构和一个可移除的“手套部分”。整个飞机结构均有马丁公司研发的厚度为20到70mm隔热罩覆盖，机鼻部分则由碳酚醛材料建造。X-23的气动控制由一对30平方厘米的襟翼实现，在大气层外则使用一套氮气反作用力控制系统。在返回地面过程中速度到达2马赫时一个气球式降落伞会展开以降低下落速度。展开的同时，它的绳索会将主装备间的上部结构剥离使得16.4m的主降落伞展开。之后X-23会在空中由一架经过特殊改装的JC-130B大力神运输机回收。飞行测试首架X-23于1966年12月21日在范登堡空军基地由一枚“阿特拉斯”火箭搭载升空。此次任务的模拟了低轨道零横程(cross-range)下的再返回。由于减速伞未能成功打开，首架X-23未回收失败坠入了太平洋。第二架X-23发射于1967年3月5日，此次飞行模拟了1053公里横程下极超音速条件下的再返回，这次同样因为主降落伞未能打开而使飞行器落入了太平洋。最后一次X-23飞行任务进行于1967年4月19日，此次任务模拟了从低地球轨道1143公里横程下的再返回。这次所有系统工作正常，X-23成功回收。一个美国空军评估小组表示X-23“随时可以再次上天”。但是此后该机型并未执行任何后续任务，现展出于美国空军博物馆。性能参数：*乘员:无*长度:6ft9in(2.07m)*翼展:3ft10in(1.16m)*高度:2ft1in(0.64m)*载重:890lb(405kg)*发动机:氮气反作用力推进器*最大速度:25马赫*航程:710miles(1,143km)马丁·玛丽埃塔X-24A角色：升力体试验机首飞：1969年4月17日退役：1975年11月26日主要用户：美国空军美国国家航空航天局建造数量：1原型：X-23变型：马丁·玛丽埃塔X-24B马丁·玛丽埃塔X-24A是一个美国空军与美国宇航局称为PILOT的联合研究项目产物（1963-1975）。该机型主要用于测试升力体概念，试验无动力重回大气层以及着陆。该概念被应用于后来的航天飞机。设计与研发X-24是NASA飞行研究中心与空军合作进行的一系列升力体试验机项目之一。升力体试验机主要用于验证这类由飞行员驾驶的无翼飞行器是否具有从太空返回地球并能像飞机一样在指定地点着陆的能力。X-24(型号：SV-5P)由马丁·玛丽埃塔公司制造，在加州爱德华兹空军基地进行试飞。X-24A是继NASAM2-F1（1964）、诺斯罗普HL-10(1966)、诺斯罗普M2-F2(1968)、诺斯罗普M2-F3（1970）之后的第四种升力体试验机。M2-F3与HL-10。下图为M2-F1X-24A外形呈“短粗胖”的泪滴状，加装了垂直尾翼用于飞行控制。1969年4月17日X-24A进行了首次无动力滑翔飞行。1970年3月19日进行了首次动力飞行。飞行器由一架改装过的B-52搭载爬升到45000英尺（13.7km）后投放，之后X-24A会根据任务不同直接滑翔降落或者启动火箭引擎继续爬升。X-24A共进行了28次飞行，最大飞行高度71,400英尺（21.8km），最大速度1036mph(1,667km/h)。SV-5J在了解到查克·耶格（X-1试飞员）希望能有一些喷射动力X-24A用于训练后，马丁公司主动设计建造了两架SV-5J样机。SV-5J是X-24A的喷射动力版本（原版为火箭动力），SV-5J的尺寸与原版机相同，只是用一具1360kgf推力的Pratt&WhitneyJ60-PW-1喷射引擎取代了X-24A的ReactionMotorsXLR-11-RM-13火箭引擎。马丁公司还建造了一件不能飞行的全尺寸SV-5J样机。但是马丁公司始终未能说服试飞员米尔顿·汤姆逊（X-15试飞员）驾驶SV-5J，即便是提供了20000美元的额外奖励之后。两架样机最终都未能上天。原版X-24A被改装为X-24B后，其中一架SV-5J最终被改回X-24A展出于美国空军博物馆。不可飞行的样机模型最终在某些好莱坞电影里被当做太空船。服役历史整个项目进行期间，X-24A共进行了28次飞行。它与HL-10共同证明了航天飞机可以进行无动力降落。1972年，X-24A被改装成与它外型完全不同的X-24B。“短粗胖”的X-24A被改成了“飞行熨斗”：机身上部鼓起，机身下部扁平，还拥有一个尖鼻和双三角翼。X-24A的布局被后来原定部署到国际空间站上的X-38“乘员返回载具”采用。*乘员:1*长度:24ft6in(7.47m)*翼展:11ft6in(3.51m)*高度:9ft7in(2.92m)*机翼面积:195ft2(18.1m2)*空载重量:6,360lb(2,885kg)*满载重量:10,700lb(4,853kg)*最大起飞重量:11,447lb(5,192kg)*发动机:1×ReactionMotorsXLR-11rs四燃烧室火箭引擎,可提供8,480lbf(37.7kN)推力*最大速度:1,036mph(1,667km/h)*航程:45miles(72km)*实用升限:71,407ft(21,763m)*机翼负载:59lb/ft2(288kg/m2)*推重比:0.70马丁·玛丽埃塔X-24B角色：升力体试验机制造商：马丁·玛丽埃塔首飞：1973年8月1日退役：1975年11月26日主要用户：美国空军美国国家航空和航天局建造数量：1（重新改造的X-24A）研发自：马丁·玛丽埃塔X-24A为了减少建造试验机的花费，空军将X-24A送回马丁·玛丽埃塔公司将其改造成“飞行熨斗”。X-24B首次滑翔飞行进行于1973年8月1日，首次动力飞行进行于1973年11月15日。X-24C1972-1978年间有多种X-24C方案浮出水面，其中最值得一提的是洛克希德“臭鼬工厂”设计的采用超音速冲压发动机的L-301，最大速度可达8马赫。服役历史X-24B的主要任务是验证无动机大气再返回时无动力精确返回操作的可行性。X-24B的最高速度达到了1873km/h，最大高度22.59km。X-24B的最后几次试飞中，飞行器有两次成功的爱德华兹空军基地的主跑道上，这标志着无动力大气再返回降落是可行的。这几次试飞成为了NASA航天飞机计划中的重要里程碑。X-24B现展出于美国空军博物馆。性能参数：*乘员:1*长度:37ft6in(11