向前扫描 ： 格鲁曼公司 X - 29A 向前扫描机翼研究飞机的开发和飞行测试
弗雷德里克 · 约翰森 弗雷德里克 · 约翰森 国会图书馆在出版物中编目数据弗雷德里克 · A · 约翰森向前扫 ： 格鲁曼 X - 29A 前掠翼研究飞机 / 弗雷德里克 · 约翰森的开发和飞行测试。页面厘米包括书目参考。1.格鲁曼 X - 29A （ 喷气式飞机 ） - 设计和建造。一、标题。 TL686. G78J65 2013629.133 '349 -- dc232013008254美国国家航空航天局版权所有 © 2013 。本卷中表达的观点是作者的观点 ， 不一定反映美国政府或美国国家航空航天局的官方立场。本出版物可在以下网站免费下载 3作者 ： Rogers E.Smithv第一章 X - 29 的背景第 2 章从概念到飞行路线 41第 3 章初次飞行测试 77第 4 章 ： 程序扩展 105第 5 章 X - 29 后续计划 143第 6 章项目管理和指导 187第 7 章 ： 经验教训和研究传播 199附录 1:X - 29 飞行年表 ， 1984 - 1992 年227附录 2:X - 29 三视图270附录 3:格鲁曼 X - 29 的详细说明271附录 4:前掠翼设计和 X - 29 飞行试验的里程碑280附录 5:X - 29 首字母缩写和缩写283Acknowledgments288 4罗杰斯 · 史密斯 ， X - 29 NASA 研究飞行员。 （ NASA ） 5前言罗杰斯 · E · 史密斯X - 29 当然是一架不寻常的飞机，具有真正独特的轮廓。它结合了许多功能，挑战了当时的技术，并为开发人员和负责记录其功能和设计目标的测试人员团队提出了特殊问题。1982 年，我加入了美国国家航空航天局 （ NASA ） 的德莱登飞行研究中心，该中心位于加利福尼亚州爱德华兹的罗杰斯干湖岸边著名的美国空军测试中心，担任研究测试飞行员。结果，我当时处于正确的位置，并成为负责测试这架令人惊叹的飞机的特殊团队的早期成员。这项分配给 X - 2a9 测试计划在很多方面都是我实现个人梦想的最后一步 - 成为一名试飞员。作为一名飞行员和一名航空工程师的热情推动了我的旅程 ： 在我看来，成为一名试飞员的基础。当我到达 NASA Dryde 时，我在加拿大国家研究委员会，最重要的是在纽约州布法罗的康奈尔航空实验室 （ 后来的 Calspa ） 担任飞行员工程师。被分配到惊人的和具有挑战性的 X - 29 计划真的是一个梦想成真。飞行测试在任何程序是一个团队游戏。X - 29 计划涉及行业和政府中许多非常有才华的人的贡献。在这个激动人心的计划中，能够成为该团队的成员近十年，并进行了近 100 次 （ 实际上是 97 次 ） 试飞，这是一种荣幸。在这个简短的介绍中，更不用说在完整的书中，提到 X - 29 计划的所有贡献者是不可能的。然而，来自格鲁曼飞机公司的这种独特技术演示器的设计者和建造者值得特别赞扬。没有他们的远见和动力，我们航空史上的这个特殊计划是不可能的。我在 NASA Dryde 的组织也必须以其作为负责任的测试组织对测试计划的出色管理而著称。写一本关于这个项目的书是一个艰巨的挑战 ， 这个项目持续了大约十年 ， 涉及测试一架包含许多飞机的飞机 6向前扫旨在协同工作以实现非常有效的机动飞行的技术。本书中详细描述的所有现有技术都旨在最大程度地减少机动飞行过程中阻力增加的损失。收集必要的飞行数据以评估实现这一设计目标的程度 - 有效和安全 - 需要测试团队在测试程序路径的每个步骤中的创新和创造力。正如本书所描述的那样，X - 29 团队完成了这项任务，并沿此设计创建的先前未探索的路径创建了许多新的和必要的飞行测试技术。很高兴也很荣幸能写一本书的前言，这本书讲述了非常特殊的 X - 29 测试程序的技术故事。我想请读者欣赏该程序是近 30 年前飞行的，在这种情况下必须注意注意到的问题。例如，当我在 1982 年加入该计划时，我读了几封技术专家的来信，他们警告我们不要试图驾驶这架飞机，因为它太不稳定。作为参考，基本的 X - 29 飞机在音高上比 Wright Flyer 更加不稳定。最后 ， 请记住 ， 在历史背景下 ， 不可能对参与这项测试计划取得成功的所有组织和个人给予适当的荣誉。我相信 ， 为了正确完成这项任务 ， 我们尽了一切合理的努力。正如我之前提到的 ， 飞行测试仍然是一个团队游戏。现在 ， 我邀请你们来看看这个团队在一个涉及真正独特的 X - 29 的相对快节奏的测试计划中所完成的 “大局 ” 。Rogers E. Smith Mammoth Lakes, CA 2012 年 3 月 5 日 8罗克韦尔概念 ， 用于配备 FSW 鸭式技术演示器。 （ 美国空军 ） 9CHAPTER 1X - 29 的背景飞机设计比许多其他学科更能说明 “形式遵循功能 ” 一词。“物理定律需要它。航空设计师总是达到前进，拉伸能力，只要重力的限制和材料的限制将允许他们的天才探索。1970 年代新兴的计算机飞行控制和复合材料结构革命使设计人员能够实现迄今为止不可能的梦想 ： 具有增强的机动性和效率的前掠翼 （ FSW ） 战斗机。前掠翼的好处早已被理解。前掠翼和后掠翼都在跨音速范围内产生显著的阻力减小。由于空气在前掠翼上向内流动, 与传统的后掠翼上的外侧流动不同, 前掠翼的尖端在更高的迎角下保持不失速, 保持了机动性和可控性。FSW 技术有几种设计。1937 年未飞行的布加迪 R - 100 的雕刻，极简主义轮廓包括由比利时资深设计师 Lois de Moge 创建的适度前掠的机翼平面。他较早的设计声称获得了三项认可的速度记录，并且在 1930 年代后期，据说 de Moge 希望最好地提高新兴的 Messerschmitt 战斗机团队的速度要求。在德国占领导致飞机消失之前，串联发动机 R - 100 并未在法国飞行，直到战后，它不再是喷气式飞机时代的速度竞争者。1X - 29 之前的前进扫描 ： 一个想法的介绍对 FSW 技术优势的惊人的先见之明的封装为实验性 Junkers Ju 287 喷气轰炸机的设计提供了信息。从 1943 年开始 ， 向后掠翼设计旨在超过 0.8 马赫 ， 从而超过盟军战斗机 ， Ju 287 设计团队迅速预测 ， 机翼扫将产生不可接受的慢速飞行特性。容克斯 向前扫2由汉斯 · 沃克领导的团队解释了现有的德国机翼扫掠数据 ， 并得出结论 ， 前掠将赋予 Ju 287 可管理的低速特征。任何不利的特征都将转移到轰炸机 FSW 范围的高速端 ， 在那里人们相信这些问题将更容易驯服。2前翼扫掠优势的关键是气流经过机翼时向内移动。使用后掠翼，气流向外侧和后部移动。前掠机翼的内侧气流具有空气动力学效应, 即使在机翼根部失速之后, 也能在机翼的外侧部分处保持附加气流, 从而在较慢的速度下产生更大的副翼可控性。德国风洞测试证实了容克斯团队的激进想法，同时也揭示了早期高速 FSW 设计的主要障碍 ： 机翼结构容易产生潜在的灾难性扭转载荷，从而以较高的速度抬起尖端的前缘。对于轰炸机设计，FSW 的几何形状允许在机翼前梁前方的一个无阻碍的大型炸弹舱，该区域的重心很小 （ c 。Procedre) 随着炸弹的释放而转移。J 287 的概念非常有前途，以至于将全面的前掠翼迅速与 Heiel He 177A 轰炸机的改装机身配合，以进行低速飞行探索。安装了 J 388 尾翼组件，并采取了使试验台飞行的古怪举动，据说该原型机使用了德国人从一对被击落的美国 Cosolidate - Vltee B - 24 Liberator 轰炸机中蚕食的双前轮。起落架不可伸缩，以节省使摆动齿轮适应拼布试验台所需的时间和工程。主车轮来自 Jers J 352，是另一种现成的权宜之计。四架 Jers Jmo 004 涡轮喷气发动机为 J 287 提供了动力，其中两架悬挂在前掠翼下方，另一对悬挂在前机身靠近机头的下脸颊上。第一次飞行是在 1944 年 8 月 16 日。为了使 J 287 升空，在起飞过程中，辅助可抛弃火箭包紧贴在每个喷气机舱上。J 287 是尾部拖曳滑道的早期雇主。3FSW Jers 从德国莱比锡附近的布兰迪斯机场完成了 17 次飞行，并验证了机翼计划形式的低速优势。为了进行全尺寸的流动可视化飞行，J 287 确认了 FSW 设计在高迎角下流动分离的性质，在内侧气流退化后，使外部面板带有附加气流。机翼设计的一个怪癖是将偏航应用于非正统的 J 287 时倾向于掉落机翼。它的低速特征被映射，大 J 287 接下来潜入每小时 404 英里，随之而来的气动弹性问题正如预测的那样。解决方法是建造第二架轰炸机，其预期的六个涡轮喷气发动机在每个机翼下方各聚集三个，稍稍向中，向前突出以提供质量平衡。但是，在 1944 年夏天，德国人的 FSW 轰炸机计划的优先事项发生了逆转，当时人们重新强调了战斗机的生产，以打击不断增长的盟军。 X - 29 的背景3轰炸机在头顶。J 287 / He 177 混合动力试验台在德国 Rechli 的盟军轰炸中遭到严重破坏，但在第二个示例中，工作仍在继续，前掠机翼与轰炸机机身配合，起落架缩回机身以保持机翼的结构完整性。1945 年，未完成的第二架飞机被苏联人没收，并与工程师汉斯 · 沃克及其团队成员一起被带走，他们及时完成了在 1947 年俄罗斯飞行的组装。4因此 ， 结束了对 FSW 技术世界的最雄心勃勃的尝试。某些优势是显而易见的 ， 但是结构和控制方面的障碍仍有待以后的时代解决。 Ju 287 的机翼跨越了近 66 英尺 ， 与原型上的 60 英尺机身配合 ， 后来在生产规范上被拉伸了约一英尺。在战争期间，美国S.俄亥俄州赖特菲尔德的陆军空军研究了设计师乔治 · 科尼利厄斯倡导的 FSW 概念，后者较早设计了轻型飞机 “绿头鸭 ”，具有前掠翼，于 1943 年 8 月首次飞行，显示出一些希望进一步发展。Dr.考特兰 · 珀金斯，后来成为美国助理国务卿S.空军 （ 美国空军 ），审查科尼利厄斯的想法，并在回忆录博士珀金斯回忆说 ： “俯冲机翼的特性非常好，很有可能在大迎角下拥有稳定的飞机。. "5尽管 Corelis 滑翔机并未导致生产，但其概念引起了 Wright Field 的兴趣和研究。Wright Field 的设计部门创建了理论飞机设计，以构建风洞模型。FSW 模型具有带有垂直鳍的圆形机身。副翼位于机翼的外侧部分，升降舵占据了内侧部分。在 Wright Field 的 5 英尺测试部分风洞中进行了测试，激进模型 “证实了我们的所有预测 ”，Peris 回忆道。“它具有良好的纵向和横向控制力，具有出色的方向稳定性，并且在失速时纵向稳定。. "6该模型导致建造了两个载人 FSW 滑翔机 Cornelius XFG - 1 ， 它们被描述为 “轻松愉快的飞行 ” ， 其中一个可能的困难是失速 / 旋转恢复 ， 这是国家航空咨询委员会 （ NACA ） 兰利研究实验室的旋转隧道测试表明。7试飞员 Arthr Reitherma 在这些滑翔机中的第一个滑翔机中丧生，削弱了对该类型的兴趣，其他战时陆军空军 FSW 战斗机概念随后乞讨。珀金斯说，在这个战时研究期间，他和他的同事们了解了 FSW 分歧问题。“当遇到阵风时，回扫机翼上的载荷会使机翼外部面板向下扭转，从而减轻载荷。这是一个阵风缓解。另一方面，前进翼将以相反的方式行动。机翼上的载荷会扭曲外面板，以增加载荷。它具有机翼的结构发散可能性和强度，因此必须增加其重量。 向前扫4提议的 P - 51 野马的北美 FSW 衍生产品 ， 由机头的 Allison 活塞发动机和尾锥的西屋发动机提供动力。 （ 弗雷德里克 · 约翰森绘制 ）承受这一点。由于离开水平尾翼而产生的任何重量优势都被机翼重量的增加所吸收。 ”8 在大西洋两岸 ， FSW 设计的优势和局限性在战争期间得到了提炼。北美航空探索 FSW 技术，以延长其著名的 P - 51 野马战斗机设计
