North American X-15

Die North American X-15 is 'n hipersoniese vuurpylaangedrewe vliegtuig wat deur die Amerikaanse Lugmag en die Nasionale Lugvaart- en Ruimte-administrasie (NASA) bedryf is as deel van die X-tuigreeks eksperimentele vliegtuie. Die X-15 het in die 1960's snelheids- en hoogterekords opgestel, die rand van die buitenste ruimte oorgesteek en teruggekeer met waardevolle data wat in vliegtuig- en ruimtetuigontwerp gebruik word. Die X-15 se hoogste snelheid, 7 274 km/h; (2 021 m/s), is op 3 Oktober 1967 behaal, toe William J. Knight teen Mach 6,7 op 'n hoogte van 31 120 m gevlieg het. Dit het die amptelike wêreldrekord opgestel vir die hoogste snelheid ooit aangeteken deur 'n bemande, kragaangedrewe vliegtuig, wat steeds staan.

Tydens die X-15-program het 12 vlieëniers gesamentlik 199 vlugte voltooi. Agt van hierdie vlieëniers het altesaam 13 vlugte gevlieg wat aan die Amerikaanse Lugmag se ruimtevaartkriterium voldoen het deur die hoogte van 80 km te oorskry en wat hierdie vlieëniers as ruimtevaarders gekwalifiseer het. Twee vlugte, deur die dieselfde burgerlike vlieënier, het aan die FAI-definisie vir die buitenste ruimte van 100 kilometer voldoen. Die vyf Amerikaanse lugmagvlieëniers het onmiddelik vir ruimtevaardervlerke gekwalifiseer terwyl Nasa se ruimtevaardervlerke eers in 2005, 35 jaar na die laaste X-15-vlug, aan die drie burgerlike vlieëniers toegeken is.

 Ontwerp en ontwikkeling 
duimnael|regs|X-15 nadat die vuurpylenjin afgevuur is
duimnael|regs|X-15A-2, met verseëlde ablatiewe laag, valtenks en stustraalmotortoetsstel
Die X-15 is gebaseer op 'n konsepstudie van 'n hipersoniese navorsingsvliegtuig deur Walter Dornberger vir die Nasionale Advieskomitee vir Lugvaartkunde (NACA). Die versoeke om voorstelle is op 30 Desember 1954 vir die vliegtuigromp en op 4 Februarie 1955 vir die vuurpylenjin gepubliseer. Die X-15 is deur twee vervaardigers gebou: North American Aviation is in November 1955 vir die vliegtuigromp en Reaction Motors is in 1956 vir die bou van die enjins gekontrakteer.

Soos baie X-reeksvliegtuie, is die X-15 ontwerp om na die verlangde hoogte gedra en van onder die vlerk van 'n B-52-moederskip gelanseer te word. Die vliegtuie genaamd Airforce NB-52A, "The High and Mighty One" (reeks 52-0003) en NB-52B, "The Challenger" (reeks 52-0008, ook bekend as Balls 8) het as draervliegtuie vir alle X-15-vlugte gedien. Die loslating van die X-15 vanaf NB-52A het op 'n hoogte van ongeveer 13,7 km en teen 'n snelheid van ongeveer 805 km/h plaasgevind. 

Die X-15 se romp was lank en silindries met agterste bedekkings wat die voorkoms daarvan afgeplat het en het dik dorsale en ventrale wigvormige vinstabiliseerders gehad. Dele van die romp (die buitenste laag) was van hittebestande nikkellegering (Inconel-X 750) gemaak. Die intrekbare landingstel het bestaan uit 'n neuswiel en twee glyplate agter. Die glyplate het nie verder as die ventrale vin gestrek nie, wat vereis het dat die vlieënier die onderste vin net voor landing moes afgooi. Die onderste vin is hierna per valskerm herwin.

 Kajuit- en vlieënierstelsels 
duimnael|links|Kajuit van 'n X-15
Die X-15 was die produk van navorsing met die oog op ontwikkeling en daar is tydens die verloop van die program verskeie veranderinge aan al die stelsels aangebring, asook tussen die verskillende modelle. Die X-15 is onder verskeie verskillende scenario's bedryf, insluitend die koppeling aan 'n lanseervliegtuig, loslating, hoofenjinaanskakeling en versnelling, ballistiese vlug in die dun lug/ruimte, hertoetrede tot die dikker lug, sweef na landing met die enjin afgeskakel en direkte landing sonder om die hoofvuurpyl aan te skakel. Die hoofvuurpyl is slegs vir 'n relatief kort deel van die vlug aangeskakel maar het die X-15 tot sy hoë snelhede en hoogtes aangedryf. Sonder die hoofvuurpyl se stukrag het die X-15 se instrumente en beheervlakke funksioneel gebly, maar die vliegtuig kon nie sy hoogte handhaaf nie.

Aangesien die X-15 ook beheer moes word in 'n omgewing waar daar te min lug vir aërodinamiese vlugbeheeroppervlakke was, het dit 'n reaksiebeheerstelsel gehad wat vuurpylstuwers gebruik het. Daar was twee verskillende X-15-vlieënierbeheeropstellings: een opstelling het drie stuurstokke gebruik, die ander opstelling een stuurstok.

Die X-15-tipe het veelvuldige stuurstange vir die vlieënier gehad: 'n tradisionele stuurstang in die middel met 'n 3-as-stuurstang aan die linkerkant wat bevele na die reaksiebeheerstelsel gestuur het en 'n derde stuurstang aan die regterkant wat tydens hoë gravitasie maneuvers gebruik is om die middelstang te versterk. Benewens vlieënierinsette, het die X-15 "Stabiliteitsverbeteringstelsel"-insette na die aërodinamiese kontroles gestuur om die vlieënier van hulp te wees om oriëntasiebeheer te handhaaf. Die Reaksiebeheerstelsel (RCS) kon in twee modusse bedryf word – met die hand of outomaties. Die outomatiese modus het 'n funksie genaamd "Reaction Augmentation System" (RAS) gehad wat gehelp het om die voertuig op hoë hoogte te stabiliseer. Die RAS is tipies vir ongeveer drie minute van 'n X-15 se vlug gebruik voor dit outomaties afgeskakel het.

Die alternatiewe beheeropstelling het die MH-96-vlugbeheerstelsel gebruik, wat een stuurstang in plaas van drie toegelaat het en die vlieënierinvoer vereenvoudig het. Die MH-96 kon outomaties aërodinamiese en vuurpylbeheer kombineer, afhangende van hoe doeltreffend elke stelsel was om die vliegtuig te beheer.

Onder die vele kontroles was die vuurpylenjin se versneller en 'n kontrole vir die afgooi van die ventrale stertvin. Ander kenmerke van die kajuit het verhitte vensters ingesluit om ysvorming te voorkom en 'n voorste kopstut vir periodes van hoë vaartvermindering.

Die X-15 het 'n uitskietstoel gehad wat ontwerp is om teen snelhede tot Mach 4 (4 500 km/h) en/of 'n hoogte van 37 km te werk, hoewel dit nooit tydens die program gebruik is nie. In die geval van uitskieting, was die sitplek ontwerp om vinne te ontplooi, wat gebruik is totdat dit 'n veiliger spoed/hoogte bereik het om die hoofvalskerm te ontplooi. Die vlieëniers het drukpakke gedra, wat met stikstofgas onder druk gebring kon word. Bo die hoogte van 11 km is die kajuit met stikstofgas onder druk geplaas, terwyl suurstof vir asemhaling afsonderlik aan die vlieënier voorsien is.

 Aandrywing 
duimnael|regs|X-15-stert met 'n XLR-99
Die aanvanklike 24 aangedrewe vlugte het twee Reaction Motors XLR11-vloeibare-aandryfmiddelvuurpylenjins gebruik, wat geleidelik verbeter is om 'n totaal van 71 kN stukrag te lewer in vergelyking met die 27 kN wat een XLR11 in 1947 verskaf het om die Bell X-1 die eerste vliegtuig te maak wat vinniger as die spoed van klank kon vlieg. Die XLR11 het etielalkohol en vloeibare suurstof gebruik.

Teen November 1960 het Reaction Motors die XLR99-vuurpylenjin beskikbaar gestel, wat 250 kN stukrag gelewer het. Die oorblywende 175 vlugte van die X-15 het XLR99-enjins gebruik, in 'n enkelmotorkonfigurasie. Die XLR99 het watervrye ammoniak en vloeibare suurstof as aandryfmiddel gebruik en waterstofperoksied om die hoëspoedturbopomp aan te dryf wat aandryfmiddels aan die enjin gelewer het. Dit kon 6 804 kg aandryfmiddel in 80 sekondes verbrand; Jules Bergman het sy boek oor die program "Ninety Seconds to Space" getitel om die totale aangedrewe vlugtyd van die vliegtuig te beskryf.

Die X-15-reaksiebeheerstelsel, vir maneuvrering in die laedruk/digtheidsomgewing, het hoëtoetsperoksied gebruik, wat in die teenwoordigheid van 'n katalisator in water en suurstof ontbind en 'n spesifieke impuls van 140 s (1,4 km/s) kon verskaf. Die hoëtoetsperoksied is ook gebruik as brandstof vir 'n turbopomp wat gebruik is vir die hoofenjins en 'n hulpkrageenheid. Bykomende tenks vir helium en vloeibare stikstof het ander funksies verrig; die binnekant van die romp is met heliumgas gesuiwer, en vloeibare stikstof is as koelmiddel vir verskeie stelsels gebruik.

 Wigstert en hipersoniese stabiliteit 
duimnael|X-15 geheg aan sy B-52-moederskip met 'n T-38 wat naby is
Die X-15 het 'n dik wigstert gehad om dit in staat te stel om bestendig teen hipersoniese snelhede te vlieg. Dit het 'n beduidende hoeveelheid basisweerstand teen laer snelhede veroorsaak;die stomp punt aan die agterkant van die X-15 kon net soveel weerstand produseer as 'n F-104 Starfighter.

Stabiliteit teen hipersoniese snelhede is verbeter deur sypanele wat vanaf die stert verleng kon word om die algehele oppervlakte te vergroot en hierdie panele het ook as lugremme gedien.

 Operasionele geskiedenis 
duimnael|thumbtime=17|Nuusfilm wys 'n toetsvlug van die X-15 in 1959
Voor 1958 het amptenare van die Amerikaanse Lugmag en NACA 'n wentelende X-15-ruimtetuig, die X-15B, bespreek wat vanaf 'n SM-64-Navahomissiel na die buitenste ruimte gelanseer sou word. Dit is gekanselleer toe NACA NASA geword en eerder die Mercury-program aanvaar het.

Teen 1959 sou die Boeing X-20 Dyna-Soar-ruimtesweeftuigprogram die Amerikaanse Lugmag se verkose manier word om militêre bemande ruimtetuie na 'n wentelbaan te lanseer. Hierdie program is in die vroeë 1960's gekanselleer voordat 'n operasionele tuig gebou kon word. Verskeie konfigurasies van die Navaho is oorweeg, en 'n ander voorstel het 'n Titan I-stadium behels.

Daar is X-15's gebou, wat 199 toetsvlugte uitgevoer het; die laaste op 24 Oktober 1968.

Die eerste X-15-vlug was slegs 'n sweefvlug, sonder dat die vuurpylenjin aangeskakel is, op 8 Junie 1959 deur Scott Crossfield. Crossfield het ook die eerste vuurpylaangedrewe vlug op 17 September 1959 voltooi en sy eerste vlug met die XLR-99-vuurpylmotor op 15 November 1960 voltooi. Twaalf toetsvlieëniers het die X-15 gevlieg. Onder hulle was Neil Armstrong, later 'n NASA-ruimtevaarder en die eerste man wat voet op die Maan gesit het, en Joe Engle, later 'n bevelvoerder van NASA-ruimtependeltuigmissies.

In 'n voorstel in 1962 het NASA oorweeg om die B-52/X-15 as 'n lanseringsplatform vir 'n Blue Scout-vuurpyl te gebruik om satelliete, wat tot 68 kg weeg, in 'n wentelbaan te plaas.

In Julie en Augustus 1963 het vlieënier Joe Walker die 100 km in hoogte oorskry en saam met NASA-en Sowjetruimtevaarders die eerste mense geword wat hierdie lyn oorgesteek het op pad na die buitenste ruimte. Die Amerikaanse Lugmag het ruimtevaardervlerke toegeken aan enigiemand wat 'n hoogte van 80 km bereik, terwyl die FAI die beperking van die ruimte op 100 kilometer gestel het.

Op 15 November 1967 is die Amerikaanse Lugmag-toetsvlieënier majoor Michael J. Adams tydens X-15-vlug 191 dood toe die X-15-3, AF-reeksnommer 56-6672, 'n hipersoniese tolbeweging gemaak het terwyl dit gedaal het en toe hewig geossilleer het namate aërodinamiese kragte na binnedringing van die atmosfeer toegeneem het. Aangesien sy vliegtuig se vlugbeheerstelsel die beheervlakke tot hul maksimum perke bedryf het, is die versnelling opgebou tot 150 m/s² vertikaal en 78 m/s² lateraal. Die vliegtuig se romp het op 'n hoogte van 18 km uitmekaargebreek, wat die X-15 se wrakstukke oor 130 km² versprei het. Op 8 Mei 2004 is 'n monument opgerig by die kajuit se ligging, naby Johannesburg, Kalifornië. Die Lugmag se ruimtevaardervlerke is postuum aan majoor Adams toegeken vir sy laaste vlug in X-15-3, wat 'n hoogte van 81,1 km bereik het. In 1991 is sy naam by die Astronaut-gedenkteken gevoeg.
duimnael|X-15-2=ongeluk by Mud Lake, Nevada.

Die tweede vliegtuig, X-15-2, is herbou na 'n landingsongeluk op 9 November 1962 wat die vliegtuig beskadig en die vlieënier, John McKay, beseer het. Die nuwe vliegtuig, herdoop tot X-15A-2, het 'n nuwe 73 cm-rompverlenging gehad om vloeibare waterstof te dra. Dit het ook 'n paar hulpbrandstoftenks onder sy romp en vlerke gehad en 'n volledige hittebestande ablatiewe laag is bygevoeg. Dit het op 25 Junie 1964 vir die eerste keer gevlieg. Dit het sy maksimum spoed van 7 274 km/h in Oktober 1967 bereik met vlieënier William "Pete" Knight van die Amerikaanse Lugmag in beheer.

Vyf hoofvliegtuie is tydens die X-15-program gebruik: drie X-15-vliegtuie en twee gemodifiseerde NB-52-"niestandaard"-bomwerpers:
 X-15-1 – 56-6670, 81 vryvlugte
 X-15-2 (later X-15A-2) – 56-6671, 31 vryvlugte as X-15-2, 22 vryvlugte as X-15A-2; 53 in totaal
 X-15-3 – 56-6672, 65 vryvlugte, insluitend die Vlug 191-ramp
 NB-52A – 52-003 met die bynaam Die Hoë en Magtige Een (uit diens gestel in Oktober 1969)
 NB-52B – 52-008 met die bynaam Die Uitdager, later Balls 8 (uit diens gestel in November 2004)

Daarbenewens het F-100-, F-104- en F5D-agtervolgingsvliegtuie en C-130- en C-47-vervoervliegtuie die program ondersteun.

Die 200ste vlug oor Nevada is aanvanklik vir 21 November 1968 geskeduleer om deur William "Pete" Knight gevlieg te word. Talle tegniese probleme en die voorkoms van slegte weer het hierdie voorgestelde vlug ses keer vertraag en dit is op 20 Desember 1968 permanent gekanselleer. Hierdie X-15 (56-6670) is van die B-52 losgemaak en toe vir 'n onbepaalde tyd gestoor. Die vliegtuig is later aan die Smithsonian Air & Space Museum geskenk vir uitstalling.

 Galery 

 Vliegtuie op uitstalling 

Albei oorblywende X-15's word tans by museums in die Verenigde State uitgestal. Daarbenewens word drie modelle en albei B-52 Stratofortress's wat as moederskepe gebruik is, ook uitgestal.
 X-15-1 (AF reeksnr. 56-6670) word uitgestal in die National Air and Space Museum "Milestones of Flight" galery, Washington, D.C.
 X-15A-2 (AF reeksnr. 56-6671) word uitgestal in die National Museum van die Amerikaanse Lugmag, by die Wright-Patterson-lugmagbasis naby Dayton, Ohio, nadat dit in Oktober 1969 uit diens gestel is. Die vliegtuig word in die museum se Navorsings- en Ontwikkelingsgalery uitgestal saam met ander "X-vliegtuie", insluitend die Bell X-1B en Douglas X-3 Stiletto.

 Grootskaalmodelle 
 Dryden Flight Research Center, Edwards-lugmagbasis, Kalifornië (gemerk met AF-reeksnommer 56-6672)
 Pima Air & Space Museum, langs die Davis-Monthan-lugmagbasis Tucson, Arizona (gemerk met AF-reeksnommer 56-6671)
 Evergreen Aviation & Space Museum, McMinnville, Oregon (gemerk met AF-reeksnommer 56-6672). 'n Volskaalse houtmodel van die X-15 word saam met een van die vuurpylenjins vertoon.

 Stratofortress-moederskepe 
duimnael|regs|NB-52B Balls 8 styg met 'n X-15 onder 'n vlerk op
 NB-52A (AF-reeksnommer 52-003) word uitgestal by die Pima Air & Space Museum langs die Davis–Monthan-lugmagbasis in Tucson, Arizona. Dit het die X-15-1 30 keer, die X-15-2 11 keer en die X-15-3 31 keer gelanseer sowel as die M2-F2 vier keer, die HL-10 11 keer en die X-24A twee keer.
 NB-52B (AF-reeksnommer 52-008) word permanent uitgestal buite die noordhek van die Edwards-lugmagbasis, Kalifornië. Die vliegtuig het die meerderheid van die X-15-vlugte gelanseer.

 Rekordvlugte 
duimnael|Belangrike snelheids- en hoogtekenmerke van die X-15

 Hoogste vlugte 
Gedurende 13 van die 199 X-15-vlugte het agt vlieëniers bo 80 km gevlieg en sodoende as ruimtevaarders gekwalifiseer volgens die Amerikaanse Gewapende Magte se definisie van die ruimtegrens. Al vyf Lugmagvlieëniers het hoër as 80 km gevlieg en daar is terselfdertyd militêre ruimtevaardervlerke aan hulle toegeken vir hul prestasies, insluitend aan Adams, wat die onderskeiding postuum ontvang het na die vlug 191-ramp.Jenkins (2000), Appendix 8, p. 117. Die ander drie was egter NASA-werknemers en het destyds nie 'n vergelykbare toekenning ontvang nie. In 2004 het die Federale Lugvaartadministrasie sy eerste kommersiële ruimtevaardervlerke aan Mike Melvill en Brian Binnie, vlieëniers van die kommersiële SpaceShipOne, 'n ander ruimtetuig met 'n vlugprofiel vergelykbaar met die X-15's s'n, toegeken. Na aanleiding hiervan het NASA sy burgerlike ruimtevaardervlerke in 2005 aan Dana (toe lewend), en aan McKay en Walker (postuum) terugwerkend toegeken.Forrest S. Petersen, die enigste vlootvlieënier in die X-15-program, het nooit die vliegtuig bo die vereiste hoogte geneem nie en dus nooit ruimtevaardervlerke verdien nie. 

Van die 13 vlugte het slegs twee, vlugte 90 en 91, onder leiding van Walker, die hoogte van 100 km wat deur die FAI gebruik word om die Kármán-lyn aan te dui, oorskry.

+ X-15 vlugte hoër as 80 km Vlug Datum Maks. spoed Hoogte Vlieënier Vlug 91 22 Augustus 1963  (Mach 5,58)  Joseph A. Walker Vlug 90 19 Julie 1963  (Mach 5,50)  Joseph A. Walker Vlug 62 17 Julie 1962  (Mach 5,45)  Robert M. White Vlug 174 1 November 1966  (Mach 5,46)  William H. "Bill" Dana Vlug 150 28 September 1965  (Mach 5,33)  John B. McKay Vlug 87 27 Junie 1963  (Mach 4,89)  Robert A. Rushworth Vlug 138 29 Junie 1965  (Mach 4,94)  Joe H. Engle Vlug 190 17 Oktober 1967   (Mach 5,53)  William J. "Pete" Knight Vlug 77 17 Januarie 1963  (Mach 5,47)  Joseph A. Walker Vlug 143 10 Augustus 1965  (Mach 5,20)  Joe H. Engle Vlug 197 21 Augustus 1968  (Mach 5,01)  William H. Dana Vlug 153 14 Oktober 1965  (Mach 5,08)  Joe H. Engle Vlug 191 15 November 1967   (Mach 5,20)  Michael J. Adams†† fataal

 Vinnigste aangetekende vlugte 

+ X-15 tien vinnigste vlugte Vlug Datum Topspoed Hoogte Vlieënier Vlug 188 3 Oktober 1967  (Mach 6,70)  William J. "Pete" Knight Vlug 175 18 November 1966  (Mach 6,33)  William J. "Pete" Knight Vlug 59 27 Junie 1962  (Mach 5,92)  Joseph A. Walker Vlug 45 9 November 1961  (Mach 6,04)  Robert M. White Vlug 97 5 Desember 1963  (Mach 6,06)  Robert A. Rushworth Vlug 64 26 Julie 1962  (Mach 5,74)  Neil A. Armstrong Vlug 137 22 Junie 1965  (Mach 5,64)  John B. McKay Vlug 89 18 Julie 1963  (Mach 5,63)  Robert A. Rushworth Vlug 86 25 Junie 1963  (Mach 5,51)  Joseph A. Walker Vlug 105 29 April 1964  (Mach 5,72)  Robert A. Rushworth

 Vlieëniers 

+ X-15-vlieëniers en hul prestasies tydens die program Vlieënier Werkgewer Jaar begindeelneem aan X-15 Totalevlugte AL-ruimte-vlugte FAI-ruimte-vlugte Maks.Mach Maks.spoed Maks.hoogte Michael J. Adams† Amerikaanse Lugmag 1966 7 1 0 5,59   Neil A. Armstrong NASA 1960 7 0 0 5,74   Scott Crossfield North American Aviation 1959 14 0 0 2,97   William H. Dana NASA 1965 16 2 0 5,53   Joe Engle Amerikaanse Lugmag 1963 16 3 0 5,71   William J. Knight Amerikaanse Lugmag 1964 16 1 0 6,7   John B. McKay NASA 1960 29 1 0 5,65   Forrest S. Petersen Amerikaanse Vloot 1958 5 0 0 5,3   Robert A. Rushworth Amerikaanse Lugmag 1958 34 1 0 6,06   Milton O. Thompson NASA 1963 14 0 0 5,48   Joseph A. Walker†† NASA 1960 25 3 2 5,92   Robert M. White Amerikaanse Lugmag 1957 16 1 0 6,04  
† Sterf in ongeluk met X-15-3
†† Sterf in 'n groepformasie-ongeluk op 8 Junie 1966.

 Spesifikasies 
regs|300px|duimnael|Drieaansigskets
duimnael|X-15-deursnitskets

Ander konfigurasies sluit die Reaction Motors XLR11 toegeruste X-15 en die langer weergawe in.

 Verwysings 

Kategorie:Eksperimentele vliegtuie