X-1試驗機

贝尔X-1，原编号XS-1，是第一款有人驾驶的超音速飞机，由NACA和美国陆军航空队共同研制。它于1944年期间提出，在1945年期间设计和制造，并于1948年达成了1,000英里每小時（1,600公里每小時；870節）的速度。贝尔X-1A是贝尔X-1的衍生型号，具有更大的燃料容量，其在1954年超过了1,600英里每小時（2,600公里每小時；1,400節）。它是所谓“X”系列试验机中的第一架。“X”系列试验机是美国用于测试尖端技术的试验机计划，对外高度保密。 1946年3月16日，美国陆军航空队试飞大队和美国国家航空咨询委员会（NACA，现为NASA）与贝尔公司签订了建造三架XS-1（“XS”为“超音速试验机”的缩写）的合同，NACA和美国陆军航空队将会使用这些飞机获得有关高亚音速飞行的数据。XS-1是第一款专门为研究而建造的高速飞机，从来没有大规模生产。 1946年1月25日，在佛罗里达州的Pinecastle空军基地的一次滑翔中，贝尔公司的首席试飞员Jack Woolams成为了第一名XS-1的飞行员。1946年3月前Woolams又完成了9次滑翔，在此之后，XS-1被送回贝尔公司进行改进，改进后它将在加利福尼亚州爱德华兹空军基地进行有动力飞行。1946年8月30日Woolams牺牲后，Chalmlers “Slick” Goodlin成为了贝尔公司X-1-1的首席试飞员。在1946年9月至1947年6月这段时间里，他驾驶两架X-1进行了26次成功的有动力飞行。美国陆军航空队对贝尔公司缓慢的进展很不满，于是由贝尔公司来试飞编号46-062的X-1的合同被取消。在几个月的谈判后，最终决定由美国陆军航空队试飞大队在1947年6月24日进行试飞。X-1-2（编号46-063）被NACA接管，为以后的生产型高性能飞机提供数据。 1947年10月14日（即美国空军成为一个独立部门一个月之后），整个项目在第一次载人超音速飞行后结束了。这次飞行由美国空军上校查克·叶格 驾驶编号46-062完成，他给这架飞机起了个绰号叫“迷人葛兰妮号”（他妻子的名字）。这架火箭飞机挂在一架改进后的B-29机腹下升空，在空中启动火箭发动机，然后滑翔到地面。XS-1的第50次飞行是X-1的第一次超音速飞行，最高速度1.06马赫。但是，查克·叶格和其他许多人认为第49次飞行（也由叶格驾驶）才是，仪器记录的最高速度是0.997马赫，在事实上可能已经突破音障，因为当时的仪器不太精确，也没有音爆的记录。 作为X-1首次超音速飞行的的结果，国际航空联合会决定将1948年的科利尔奖颁给X-1计划中的3名主要参加人员。在白宫接受杜鲁门总统颁奖的是Larry Bell, 查克·叶格和John Stack。许多年后，叶格透露他的父亲，一个坚定的共和党员，拒绝与民主党的杜鲁门握手。 46-062号现在华盛顿特区的国家航空航天博物馆的飞行里程碑陈列室展出。在它旁边的是圣路易斯精神号和太空船一号。46-063号，即X-1E，在NASADryden飞行研究中心总部大楼前展示。46-064号，在1951年11月9日的一次失火中被摧毁，在此之前它只在1951年7月20日滑翔过一次。 X-1计划的研究方法成为了之后研制“X”系列试验机的样板。1960年代，NACA研制X-1的方法和人员帮助打下了美国太空计划的基础。X-1计划将战后的美军与工业部门和研究部门联合了起来。X-1提供的数据使美国在20世纪后半叶保持空中霸主的地位。 值得注意的是，X-1的最初目的不是超越音速，而是要确定并最终展示可控制且能长时间飞行的飞机能否突破音障。如果音障是被一架俯冲时的飞机突破的，那么便不能得知在这个速度下是否能获得升力。 后来的X-1测试了超音速飞行的各个方面。其中有一次由叶格驾驶的X-1A不经意地示范了“惯性力偶”现象，在2马赫以上的飞行中这是很危险的。叶格的丰富经验救了他，但是贝尔X-2的飞行员Mel Apt却在相似的环境下牺牲了。 有些人声称X-1的设计很大程度上是基于英国的Miles M.52喷气机。理由是M.52计划在原型机的首飞日期仅几个月前被英国政府中止，贝尔公司得到了有关它的一切数据。但是在那时X-1的设计工作已经基本完成。XS-1从M.52获得的最重要的部分是它的全动尾翼，这是控制一架超音速飞机的关键部分。后来的测试使人们意识到，如果M.52的试飞被批准，它可能成为第一架突破音障的飞机。 一个名叫Hans Guido Mutke的德国飞行员声称他才是第一个突破音障的人，他说这个记录是他在1945年4月9日驾驶一架梅塞施米特Me-262喷气战机时打破的，但是他的说法备受争议。有些人说在1947年10月1日，即X-1首飞两星期前，George Welch驾驶一架XP-86佩刀式战斗机，在一次俯冲中突破了音障。尽管他很可能在1947年10月至11月间不止一次地突破音障（甚至可能真的在10月1日），但是仍然没有足够证据证明他是第一个驾驶飞机突破音障的人。 X-1的衍生型号被用来测试超音速飞行的不同方面。其中的X-1A型号在叶格的操作下无意中暴露出超音速飞行（2马赫以上）中的一个危险特性：惯性耦合。叶格的飞行技术避免了事故的发生；但梅尔-阿普特（Mel Apt）在测试X-2试验机时遭遇类似情形导致机毁人亡。 美国空军在1948年4月2日订购了一架X-1A（编号48-1384）。这架飞机将会协助人们研究高度在90000英尺以上，速度在2马赫以上时的现象，尤其是稳定性和空气负载。这架飞机的第一次无动力飞行是在1953年2月14日，在爱德华兹空军基地进行的，同年2月21日为该机第一次有动力飞行的日期。执行这两次任务的飞行员是贝尔公司的Jean Ziegler。1954年8月，这架飞机被移交到NACA，在那里它被加装了弹射座椅。1955年8月8日，在准备与它的母机RB-50分离时这架飞机爆炸了。 X-1B与X-1A类似，只是机翼略有不同。X-1B从1954年10月开始被美国空军用于高速研究，其在1955年1月被移交给NACA。NACA继续使用该飞机直到1958年1月，因为油箱出现裂缝迫使其停飞。X-1B总共完成了27次飞行。X-1B目前在美国俄亥俄州的美国空军国家博物馆进行展出。 X-1C被用来测试在高亚音速和超音速飞行时的武器系统。但是，北美F-86佩刀式战斗机和F-100超佩刀式战斗机的诞生使人们不再需要专门的测试平台，于是还在设计中的X-1C被取消了。 X-1D（编号48-1386）是第二代超音速火箭飞机的第一架。其搭载平台为一架EB-50A，它将用于热传导相关研究。X-1D配备了一个新的低压燃料系统，燃料容量略有提升。航电套件也有一些变动。1951年7月24日，X-1D在罗杰斯干湖（Rogers Dry Lake）上空成功试飞，这也是其职业生涯中唯一一次成功飞行。 X-1E由X-1-2（编号46-063）经过大量改进而成。它将完成X-1D和X-1-3的任务，因为这两架飞机在1951年爆炸了。 这些改进包括： 一个涡轮泵燃料系统，它代替了46-062和46-063中的高压氮燃料系统。对高压氮燃料系统中金属疲劳的担心是X-1-2在第54次飞行后进行大修的原因。. 一个拥有新外形的超薄机翼（翼根处厚度为3⅜英尺），这种基于X-3外形的机翼使X-1E能够达到2马赫的速度。 用刀刃式玻璃取代了原来的温室式玻璃。一个向上打开的座舱盖取代了原来的侧门，这导致了弹射座椅的加装。 增加了200个测量气压的端口和343个压力计，为的是测量结构负荷和机体与机翼产生的热量。 X-1E在1955年12月15日首飞，这是由美国空军试飞员Joe Walker操纵的一次无动力飞行。在完成了21次飞行，达到了2.212马赫的最大速度后，Joe Walker于1958年离开了X-1E计划。 NASA的John B. McKay在1958年9月取代了他。为了达到3马赫的速度，X-1E又飞了五次。1958年11月，在第26次飞行之后，油箱上的裂缝使X-1E不得不退役。X-1E现在爱德华兹空军基地的 NASADryden飞行研究中心总部大楼前展示。 参考资料：Bell Aircraft since 1935,<ref name="Pelletier">Pelletier, Alain J. Bell Aircraft since 1935 1st. Annapolis: Naval Institute Press. 1992: 83–90. ISBN 1-55750-056--8.  基本信息 机组：1 長度：30英尺11英寸（9.42米） X-1A, X-1B, X-1D: 35英尺8英寸（10.87米） X-1C: 35.0英尺（10.67米） 翼展：28英尺0英寸（8.53米） X-1E: 22英尺10英寸（6.96米） 高度：10英尺10英寸（3.30米） 机翼面积：130平方英尺（12平方米）⠀ X-1E 115 sq ft（10.7 m2） 翼型：'#1' NACA 65-110 #2, X-1A, X-1B, X-1D NACA 65-108 X-1E NACA 64A004 空重：7,000英磅（3,175公斤） X-1A, X-1B, X-1C, X-1D: 6,880磅（3,120公斤） X-1E: 6,850磅（3,110公斤） 总重：12,250英磅（5,557公斤） X-1A, X-1B, X-1C, X-1D: 16,487磅（7,478公斤） X-1E: 14,750磅（6,690公斤） 发动机：1台Reaction Motors XLR11-RM-34-chamber liquid-fuelled rocket engine，6,000英磅力（27千牛頓）推力 X-1E: Reaction Motors RMI LR-8-RM-5 6,000 lbf（27 kN） 性能 最大速度：1,612英里每小時（2,594公里每小時；1,401節） X-1E: 1,450 mph（1,260 kn；2,330 km/h） 最大速度：2.44 X-1E: M2.24馬赫 续航时间：5分钟 X-1A, X-1B, X-1C, X-1D: 4分40秒 X-1E: 4分45秒 升限：70,000英尺（21,000米） X-1A, X-1B, X-1C, X-1D: 90,000英尺（27,000米） X-1E: 75,000英尺（23,000米） Yeager, Chuck and Janos, Leo. Yeager: An Autobiography. Page 121 (paperback). New York: Bantam Books, 1986. ISBN 0-553-25674-2. Wolfe, Tom, The Right Stuff. 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