美國六十年代神秘手搓升力體曝光,PPT變現之路爲何如此艱難?
上期聊過的X-20,儘管最後沒造出真機,但並不完全是技術上的原因,在這方面和我國當年一些夭折的飛機項目其實有異曲同工之“妙”。在X-20之後美國的研究並沒有中斷,其中有關升力體飛行器的試驗和相關研究一直持續到70年代末期,研製出了一系列升力體試驗飛行器。
B-52空投一架升力體試驗機
傳統飛船採用的彈道式返回艙,在重返大氣層時本質上就是一個拋物線運動,返回着陸的全程對突發情況沒有任何抵抗能力,特別是着陸位置除了依賴計算精度和時機之外全靠人品,基本可以說“扔到哪兒是哪兒”。而升力體飛行器則在大氣層內採用可控的滑翔飛行,雖然和傳統飛機直升機還是沒得比,但至少比飛船返回艙卻要強得不止一丟丟。之所以去掉機翼不用普通飛機的構型,則是因爲再入段產生的高溫對大面積的機翼是一個非常嚴峻的考驗。
飛船返回艙上面的火箭主要是調整姿態
因此還是在X-20論證期間,爲了實現重返大氣層後的可控飛行等問題,NASA於1962年就開始建造M2-F1升力體飛行器的原型機。這架飛行器非常“簡陋”,預算只有30000美元,內部是鋼管、外面覆蓋一層膠合板——這兩部分都是NASA的技工和工程師手搓出來的,尾翼、操縱系統和起落架等部件是直接拆了一架賽斯納150,M2-F1剛開始的地面滑跑試驗是用一輛敞篷車作爲牽引,只能短暫離開地面。
用敞篷跑車拖飛機,心疼我們的老航校
隨後的飛行試驗是用一架C-47牽引到空中3700米高度釋放,而後滑翔着陸。爲了保證飛行員安全,M2-F1上面安裝了彈射座椅和一具小火箭發動機,但這具火箭也只是在最後階段爲飛行員爭取一點滑翔距離,並不能提供飛行動力。滑翔時間一般持續2分鐘,速度達到180-190公里/小時。
M2-F1在C-47的拖曳下飛行
M2-F1的飛行測試從1963年8月開始,持續到1966年8月結束,期間一共進行了400多次地面牽引和77次試飛,證明了升力體構型飛行器在大氣層內滑翔着陸的可行性。
飛行中的M2-F1,機頭下方的牽引繩很醒目
在M2-F1試飛結束以後,以其爲基礎到70年代末,NASA又陸續製造了M2-F2、M2-F3、HL-10、HL-20等幾款升力體試驗飛行器,又和空軍共同研製出了X-24試驗機。這裡面除了最後的HL-20只有一個模型以外,其餘都生產出了真機,也進行了相關試飛。
HL-20只有一個模型
M2-F2/3 和HL-10,這三款都是諾斯羅普負責研發,都可以看作是全功能版的M2-F1,在外形上差別不大,但採用全金屬結構,機體大小和內部設備更加完善,另外在控制舵面的設置上有一些改動。M2-F3是在M2-F2基礎上進一步改善了橫向控制特性。
M2-F1(白色)和M2-F2(銀色)
三者都是有動力的設計,計劃是由更大更快的B-52拖到空中釋放、而後啓動火箭發動機衝刺到更高的高度,最後滑翔降落。但後來1967年M2-F2在滑翔試飛的最後階段撞毀,因而最終動力版的試飛由M2-F3接替。
X2-F2墜毀現場,飛行員奇蹟般的活了下來,但右眼終身失明
三者都是爲了驗證升力體構型的氣動特性和操控特點。這裡面的HL-10飛到了27000米高度,同時操控特性也是這幾者之中最好的。所以在後來航天飛機的研製中,原本一直準備採用HL-10的氣動外形,後來因爲這種構型不便於在機身內設置燃料箱,這才採用了更傳統的三角翼。而現代戰鬥機上常見的側杆駕駛技術則是在M2-F3上進行了最早的驗證。
HL-10,機頭用玻璃罩有利於着陸時觀察地標
M2-F3,可以找找和HL系列的不同
X-24是與M2-F2並行的一個項目,由馬丁公司負責生產,它有三個版本:最初的X-24A和前面的M2-F2等在構型上大同小異、都採用圓潤無機翼升力體,內置火箭發動機,機體大小也和前面幾個相差不大,只是在細節上有些不同。
圓頭圓腦的X-24A
X-24B主要是空軍飛行實驗室爲了驗證高升阻比的新氣動外形,爲了節約成本,用原來的X-24A進行改裝而成。實飛證明X-24B的氣動外形更加穩定可控,而X-24A則被X-38繼承,成爲後來國際空間站載人返回飛行器X-38的驗證機,不過X-28最後也被放棄。
X-24B(右)比X-24A外形有很多改動
最後一種是馬丁公司應查克·耶格爾的要求,生產了兩架帶有噴氣動力的X-23A,稱爲SV-5J,但即使馬丁公司開出了2萬美元的高額賞金,NASA的試飛員米爾特·湯普森也不敢上去飛。因此SV-5J最後一次都沒飛成。但後來由於火箭版的X-24A改成了B型,因而有一架SV-5J又改了回去,以X-24A的名義放在美國空軍博物館外面展出。
就是這一架
湯普森前面沒有提到過,實際他名聲還是挺大的。上期提到的X-20項目首批選中的8名飛行員,他就是其中之一,他也是後來首批試飛X-15高超音速飛機的飛行員之一,還是首個試飛M2-F1和M2-F2的飛行員,在這類升力體飛行器上的飛行經驗可以說相當豐富,連他都不敢飛,別人就更不用說了。
米爾特·湯普森正準備進入M2-F2的駕駛艙
但在當時,升力體概念主要應用是在航天領域,由於在動力模式、氣動效率等方面的限制,這種構型在一般航空器上並沒有什麼優勢。前面這一系列試驗機,主要目標也就是驗證有人駕駛的升力體飛行器在大氣層中低速飛行時的操控等問題,到了70年代美國航天飛機項目不斷推進,這一系列試驗預期目標陸續達成,成果也逐漸得到應用,後續也就沒下文了。
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