X-1试验机

**貝爾 X-1**，原編號 XS-1，是第一款有人駕駛的超音速飛機，由 NACA 和美國陸軍航空隊共同研製。它於 1944 年期間提出，在 1945 年期間設計和製造，並於 1948 年達成了 1,000 英里每小時（1,600 公里每小時；870 節）的速度。貝爾 X-1A 是貝爾 X-1 的衍生型號，具有更大的燃料容量，其在 1954 年超過了 1,600 英里每小時（2,600 公里每小時；1,400 節）。它是所謂「X」系列試驗機中的第一架。「X」系列試驗機是美國用於測試尖端技術的試驗機計劃，對外高度保密。

## XS-1

### 研發歷史

1946 年 3 月 16 日，美國陸軍航空隊試飛大隊和美國國家航空諮詢委員會（NACA，現為 NASA）與貝爾公司簽訂了建造三架 XS-1（「XS」為「超音速試驗機」的縮寫）的合同，NACA 和美國陸軍航空隊將會使用這些飛機獲得有關高亞音速飛行的數據。XS-1 是第一款專門為研究而建造的高速飛機，從來沒有大規模生產。

1946 年 1 月 25 日，在佛羅里達州的 Pinecastle 空軍基地的一次滑翔中，貝爾公司的首席試飛員 Jack Woolams 成為了第一名 XS-1 的飛行員。1946 年 3 月前 Woolams 又完成了 9 次滑翔，在此之後，XS-1 被送回貝爾公司進行改進，改進後它將在加利福尼亞州愛德華茲空軍基地進行有動力飛行。1946 年 8 月 30 日 Woolams 犧牲後，Chalmlers 「Slick」 Goodlin 成為了貝爾公司 X-1-1 的首席試飛員。在 1946 年 9 月至 1947 年 6 月這段時間裡，他駕駛兩架 X-1 進行了 26 次成功的有動力飛行。美國陸軍航空隊對貝爾公司緩慢的進展很不滿，於是由貝爾公司來試飛編號 46-062 的 X-1 的合同被取消。在幾個月的談判後，最終決定由美國陸軍航空隊試飛大隊在 1947 年 6 月 24 日進行試飛。X-1-2（編號 46-063）被 NACA 接管，為以後的生產型高性能飛機提供數據。

1947 年 10 月 14 日（即美國空軍成為一個獨立部門一個月之後），整個項目在第一次載人超音速飛行後結束了。這次飛行由美國空軍上校查克・葉格
駕駛編號 46-062 完成，他給這架飛機起了個綽號叫「迷人葛蘭妮號」（他妻子的名字）。這架火箭飛機掛在一架改進後的 B-29 機腹下升空，在空中啟動火箭發動機，然後滑翔到地面。XS-1 的第 50 次飛行是 X-1 的第一次超音速飛行，最高速度 1.06 馬赫。但是，查克・葉格和其他許多人認為第 49 次飛行（也由葉格駕駛）才是，儀器記錄的最高速度是 0.997 馬赫，在事實上可能已經突破音障，因為當時的儀器不太精確，也沒有音爆的記錄。

作為 X-1 首次超音速飛行的的結果，國際航空聯合會決定將 1948 年的科利爾獎頒給 X-1 計劃中的 3 名主要參加人員。在白宮接受杜魯門總統頒獎的是 Larry Bell, 查克・葉格和 John Stack。許多年後，葉格透露他的父親，一個堅定的共和黨員，拒絕與民主黨的杜魯門握手。

### 現狀

46-062 號現在華盛頓特區的國家航空航天博物館的飛行里程碑陳列室展出。在它旁邊的是聖路易斯精神號和太空船一號。46-063 號，即 X-1E，在 NASADryden 飛行研究中心總部大樓前展示。46-064 號，在 1951 年 11 月 9 日的一次失火中被摧毀，在此之前它只在 1951 年 7 月 20 日滑翔過一次。

### 影響及貢獻

X-1 計劃的研究方法成為了之後研製「X」系列試驗機的樣板。1960 年代，NACA 研製 X-1 的方法和人員幫助打下了美國太空計劃的基礎。X-1 計劃將戰後的美軍與工業部門和研究部門聯合了起來。X-1 提供的數據使美國在 20 世紀後半葉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，而是要確定並最終展示可控制且能長時間飛行的飛機能否突破音障。如果音障是被一架俯衝時的飛機突破的，那麼便不能得知在這個速度下是否能獲得升力。

後來的 X-1 測試了超音速飛行的各個方面。其中有一次由葉格駕駛的 X-1A 不經意地示範了「慣性力偶」現象，在 2 馬赫以上的飛行中這是很危險的。葉格的豐富經驗救了他，但是貝爾 X-2 的飛行員 Mel Apt 卻在相似的環境下犧牲了。

### 爭論

有些人聲稱 X-1 的設計很大程度上是基於英國的 Miles M.52 噴氣機。理由是 M.52 計劃在原型機的首飛日期僅幾個月前被英國政府中止，貝爾公司得到了有關它的一切數據。但是在那時 X-1 的設計工作已經基本完成。XS-1 從 M.52 獲得的最重要的部分是它的全動尾翼，這是控制一架超音速飛機的關鍵部分。後來的測試使人們意識到，如果 M.52 的試飛被批准，它可能成為第一架突破音障的飛機。

一個名叫 Hans Guido Mutke 的德國飛行員聲稱他才是第一個突破音障的人，他說這個記錄是他在 1945 年 4 月 9 日駕駛一架梅塞施米特 Me-262 噴氣戰機時打破的，但是他的說法備受爭議。有些人說在 1947 年 10 月 1 日，即 X-1 首飛兩星期前，George Welch 駕駛一架 XP-86 佩刀式戰鬥機，在一次俯衝中突破了音障。儘管他很可能在 1947 年 10 月至 11 月間不止一次地突破音障（甚至可能真的在 10 月 1 日），但是仍然沒有足夠證據證明他是第一個駕駛飛機突破音障的人。

## 衍生型號

X-1 的衍生型號被用來測試超音速飛行的不同方面。其中的 X-1A 型號在葉格的操作下無意中暴露出超音速飛行（2 馬赫以上）中的一個危險特性：慣性耦合。葉格的飛行技術避免了事故的發生；但梅爾 - 阿普特（Mel Apt）在測試 X-2 試驗機時遭遇類似情形導致機毀人亡。

### X-1A

美國空軍在 1948 年 4 月 2 日訂購了一架 X-1A（編號 48-1384）。這架飛機將會協助人們研究高度在 90000 英尺以上，速度在 2 馬赫以上時的現象，尤其是穩定性和空氣負載。這架飛機的第一次無動力飛行是在 1953 年 2 月 14 日，在愛德華茲空軍基地進行的，同年 2 月 21 日為該機第一次有動力飛行的日期。執行這兩次任務的飛行員是貝爾公司的 Jean Ziegler。1954 年 8 月，這架飛機被移交到 NACA，在那裡它被加裝了彈射座椅。1955 年 8 月 8 日，在準備與它的母機 RB-50 分離時這架飛機爆炸了。

### X-1B

**X-1B** 與 X-1A 類似，只是機翼略有不同。X-1B 從 1954 年 10 月開始被美國空軍用於高速研究，其在 1955 年 1 月被移交給 NACA。NACA 繼續使用該飛機直到 1958 年 1 月，因為油箱出現裂縫迫使其停飛。X-1B 總共完成了 27 次飛行。X-1B 目前在美國俄亥俄州的美國空軍國家博物館進行展出。

### X-1C

**X-1C** 被用來測試在高亞音速和超音速飛行時的武器系統。但是，北美 F-86 佩刀式戰鬥機和 F-100 超佩刀式戰鬥機的誕生使人們不再需要專門的測試平台，於是還在設計中的 X-1C 被取消了。

### X-1D

**X-1D**（編號 48-1386）是第二代超音速火箭飛機的第一架。其搭載平台為一架 EB-50A，它將用於熱傳導相關研究。X-1D 配備了一個新的低壓燃料系統，燃料容量略有提升。航電套件也有一些變動。1951 年 7 月 24 日，X-1D 在羅傑斯干湖（Rogers Dry Lake）上空成功試飛，這也是其職業生涯中唯一一次成功飛行。

### X-1E

X-1E 由 X-1-2（編號 46-063）經過大量改進而成。它將完成 X-1D 和 X-1-3 的任務，因為這兩架飛機在 1951 年爆炸了。

這些改進包括：

* 一個渦輪泵燃料系統，它代替了 46-062 和 46-063 中的高壓氮燃料系統。對高壓氮燃料系統中金屬疲勞的擔心是 X-1-2 在第 54 次飛行後進行大修的原因。.
* 一個擁有新外形的超薄機翼（翼根處厚度為 3⅜ 英尺），這種基於 X-3 外形的機翼使 X-1E 能夠達到 2 馬赫的速度。
* 用刀刃式玻璃取代了原來的溫室式玻璃。一個向上打開的座艙蓋取代了原來的側門，這導致了彈射座椅的加裝。
* 增加了 200 個測量氣壓的埠和 343 個壓力計，為的是測量結構負荷和機體與機翼產生的熱量。

X-1E 在 1955 年 12 月 15 日首飛，這是由美國空軍試飛員 Joe Walker 操縱的一次無動力飛行。在完成了 21 次飛行，達到了 2.212 馬赫的最大速度後，Joe Walker 於 1958 年離開了 X-1E 計劃。 NASA 的 John B. McKay 在 1958 年 9 月取代了他。為了達到 3 馬赫的速度，X-1E 又飛了五次。1958 年 11 月，在第 26 次飛行之後，油箱上的裂縫使 X-1E 不得不退役。X-1E 現在愛德華茲空軍基地的 NASADryden 飛行研究中心總部大樓前展示。

## 技術數據

參考資料：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**

* **機組：**1
* **長度：**30 英尺 11 英寸（9.42 公尺）

　
: : **X-1A, X-1B, X-1D:** 35 英尺 8 英寸（10.87 公尺）

　
: **X-1C:** 35.0 英尺（10.67 公尺）

* **翼展：**28 英尺 0 英寸（8.53 公尺）

　
: : **X-1E:** 22 英尺 10 英寸（6.96 公尺）

* **高度：**10 英尺 10 英寸（3.30 公尺）
* **機翼面積：**130 平方英尺（12 平方公尺）⠀

　
: : **X-1E** 115 平方英尺（10.7 平方公尺）

* **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 英磅（3,120 公斤）

　
: **X-1E:** 6,850 英磅（3,110 公斤）

* **總重：**12,250 英磅（5,557 公斤）

　
: : **X-1A, X-1B, X-1C, X-1D:** 16,487 英磅（7,478 公斤）

　
: **X-1E:** 14,750 英磅（6,690 公斤）

* **發動機：**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 英磅力（27 千牛頓）

**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 英里每小時（1,260 節；2,330 公里每小時）

* **最大速度：**2.44

　
: : **X-1E:** M2.24 馬赫

* **續航時間：**5 分鐘

　
: : **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 公尺）

　
: : **X-1A, X-1B, X-1C, X-1D:** 90,000 英尺（27,000 公尺）

　
: **X-1E:** 75,000 英尺（23,000 公尺）

## 參考文獻