X - 15 研究结果

NASA SP - 60研究结果有一个选定的参考书目Wendell H. Stillwell科学和技术信息司1国家航空航天局华盛顿特区.IAX - 15 F或出售SUPERINTENDENT OFDOCUMENTS, U. S. GOVERNMENTPRINTINGOFFICE, WASHINGTON, D. C., 20402-P：55CENTS IForeword自从莱特兄弟第一次飞行以来，已经有六十多年的时间了，人类对地球表面上方三维空间的探索已经延伸到了大气层之外。在这个戏剧性的追求中，壮观而令人兴奋的事件已经得到了很好的宣传。在这些实际飞行的里程碑背后，科学研究方面的成就鲜为人知，使这种进步成为可能。尽管 X - 15 在具有新闻价值的里程碑中占有一席之地，但从一开始，它对科学研究的贡献就成为该计划中更重要，更有意义的部分。这是对 X - 15 计划的半技术总结。是针对其成就中不太公开的方面。1964 年是 X - 15 飞行研究计划开始十周年，这是自 X - 15 首次飞行以来的第五年。该计划首次获得批准时，其目标在空气动力学加热，速度，高度，稳定性和控制研究以及生物航天学方面得到了明确说明。尽管这些目标已经基本实现，但现在看来，三架 X - 15 可能还会飞行五年，作为利用 X - 15 性能进行新实验的试验台，它仍然提供了超过两倍的速度和三倍的高度能力。尽管该计划在实现其计划目标方面取得了最大的成功，并继续在航空航天研究中发挥重要作用，但许多显着的好处却具有不同的性质 - 在 X - 15 计划获得批准时更加无形且有些不可预见。在我国太空计划的最初几年，该计划在很大程度上基于水星计划之前五年开发的无人导弹技术，X - 15 一直正确地看待飞行员在未来载人航天计划中的作用。它为简化运营概念指明了道路 ， 这些概念应该iii X - 15 研究结果在这些未来的任务中提供高度的冗余和更大的成功机会。工业和政府中所有不得不面对设计和硬件建设问题并使其工作的人都获得了对现在进入飞行阶段的最新计划以及未来航空和航天工作的巨大价值的经验。这个国家。X - 15 计划和 Mercry 计划代表了解决某些问题的双管齐下的方法。载人太空飞行。而水星是X - 15 展示了人类在太空中有效发挥作用的能力 ， 使人类在近太空环境中控制高性能车辆的能力。同时 ， 在技术和相关问题上获得了相当多的新知识提升折返。吸取的教训已经被应用于我们新的载人航天计划。飞行员在这些计划中发挥着更大的作用。当然 ， 鉴于 X - 15 的反复发射 ， 通过其努力 ， 通过其两名机组人员的唯一努力从月球表面发射月球游览模块的问题必须显得更加实际和可行。飞行员和 B - 52 号航母上的发射操作员，如果仅将其与精心的发射程序和大量安全地埋在 bloc 堡中的人员进行比较，情况就会如此。迄今为止，这是所有其他发射操作的典型。未来的太空计划很可能包括以 X - 15 展示的方式进行升空再入和更常规的地球着陆。爱德华兹,加利福尼亚州PAULF. BIKLE, 导演11 月 1 日,1964NASA 飞行研究中心iv 7C本体章节页前言iii年表vi1X 的作用–1512第一个高超音速飞机93开发一个Concept174FlightResearch335超音速气动特性高超音速Flight476A 高超音速结构597的动态Flight718人机Integration839A 飞翔实验室95参考书目103索引117 Chronology六月1952NACA 空气动力学委员会建议增加对 10 马赫和 12 至 50 英里高度飞行的研究。还建议 NACA 努力定义与太空飞行相关的问题 ， 以达到从地球重力逃逸的速度。七月1952NACA 执行委员会采纳了空气动力学委员会的建议。九月1952开始了关于太空飞行和相关问题研究的初步研究。二月1954NACA 研究飞机项目小组会议讨论了需要一种新的研究飞机来研究高超音速和太空飞行。March1954实验室要求提交有关新研究飞机最重要的研究目标和设计要求的意见。May1954NACA 团队建立了新型研究飞机的特征 ， 该飞机随后成为 X - 15 。1954 年 7 月提交给空军和海军的新研究飞机的提案。12 月1954由空军 ， 海军和 NACA 代表签署的 “新型高速研究飞机联合项目 ” 谅解备忘录。12 月1954空军向承包商发出邀请参加 X - 15 设计竞赛。九月1955北美航空公司选择开发三架 X - 15 研究飞机。二月1956Reaction Motors ， Inc. 授予了 XLR - 99 火箭发动机的开发合同。12 月1956X - 15 模型完成。九月1957设计配置装置。施工开始。1958 年 10 月1 号飞机的工厂推出。6 月 8 日,1959第一次滑翔飞行 ， 1 号飞机。9 月 17 日,1959第一次动力飞行 ， 2 号飞机。11 月 15 日,1960首次使用 XLR - 99 发动机飞行。2 月 7 日,1961最后一次使用临时火箭发动机飞行。3 月 7 日,1961第一次飞往 4 马赫。6 月 23 日,1961第一次飞往 5 马赫。10 月 11 日,1961上面的第一次飞行200 000 英尺。11 月 9 日,1961首次飞往6 马赫。12 月 20 日,1961第一次飞行3 号飞机。7 月 17 日,1962上面的第一次飞行300 000 英尺。11 月 9 日,19622 号飞机在紧急着陆时受损。6 月 27 日,1963第 50 次飞行超过 4 马赫。1 月 28 日,1964第 100 次飞行系列。6 月 25 日,1964重建的 2 号飞机的第一次飞行。8 月 12 日,1964第 50 次飞行5 马赫。8 月 14 日,1964第 75 次飞行4 马赫。10 月 15 日,19641 号飞机第 50 次飞行 ； 第 119 次飞行。vi NC H A P T E R1X - 15 的作用自从右翼兄弟解决了持续、受控飞行的基本问题 ， 就像在太空的最初几年一样 ， 对我们的大气层也有过这样的攻击。年龄。男人扩展并加快了他的旅行内the广阔的周围的空气海洋Earth直到他实现飞行外面它的局限性。这一非凡的成就是长期努力利用空气的力量的高潮 ， 这样他就可以探索他所生活的大气的三维海洋。那段历史向他表明 ， 在探索他空灵的海洋之前 ， 他必须首先探索空气动力。关于这个世界的知识是在人类发展理论和实验技术的同时出现的，这些理论和实验技术帮助他理解了空气在车辆穿过它时的复杂反应。最早的理论之一来自达芬奇，他试图解释鸟类的飞行。艾萨克 · 牛顿爵士在他的许多成就中，首先将空气动力的可能解释转化为数学形式。后来，粗略的实验开始提供可测量的答案，以补充气流理论。有时，理论在实验证据的基础上站不住脚。通常，理论和实验都给出了不完整的答案。但是人学会了运用这些知识。每当有足够的理论可以回答一些问题，并且有足够的经验证据可以回答其他问题时，他就在飞行中前进，通常超过了他对自己如何做到这一点的充分理解。虽然莱特兄弟在第一次飞行之前已经学到了很多答案。人们仍在试图发现解释它的所有理论1 X - 15 研究结果2在它成为历史之后很久。每一次开创性的飞行都刺激了其他飞机的建造 ， 以及进一步的理论和实验研究。从所有这些努力中 ， 我们已经详细了解了飞行的空气动力学 ， 这是建立航空进步的基础。这个基础的耐久性没有比世界上最先进的飞机 X - 15 火箭飞机更明显的了。对于牛顿在 1726 年发表的数学理论 - 长期打折，因为它不能应用于低速气流 - 现在被用来帮助理解 X - 15 在每小时 4000 英里的速度下遇到的空气动力。X - 15 计划正在以尚未实现的方式增加空气动力学的历史基础，有时是可测量的，通常是无形的。它不仅使驾驶飞行速度提高了一倍 ； 它为进入太空的非轨道飞行铺平了道路。它已将驾驶飞行推向 67 英里的高度，超过大气海洋的 99.999% 。尽管 X - 15 为这个曾经令人恐惧的地区提供了许多新知识，但事实证明，它从那里返回的旅程更加富有成果。重返大气层使空气动力学和太空飞行的影响更加复杂，其操纵比以往任何时候都更需要飞行员和飞机。然而，尽管付出了沉重的负担，但折返飞行已经掌握，许多以前的未知数不再存在。今天，经过 120 次飞行，以 3000 英里 / 小时以上的速度累积飞行时间为两个小时，这三架 X - 15 飞机显示出超越人类完全理解的效果。皱纹和带扣破坏了曾经光滑的机身。其他地方的差距已经缩小。在机翼的皮肤被锤回原位的地方可以看到疤痕。经过多次开创性飞行，三架 X - 15 显得又旧又累。其中一个具有垂直尾巴，具有锋利的前缘，与其他尾巴完全不同。它们都没有它第一次飞行的垂直尾巴。隐藏了其他更改，例如增加了机身和垂直尾翼的结构，以及现在有助于操作控件的电子设备。这些变化来自分三个阶段进行的大规模攻击。第一个阶段包括早期飞行 ， 探索主要研究领域的界限。第二个阶段包括有条不紊的飞行 ， 以填写必要的细节。现在大部分是 X - 15 的作用3X - 15 原始配置的三个视图，实现了 6.06 马赫的最大速度和 354 200 英尺的最大高度。它的发射重量为 33 000 磅。； 着陆重量，14 700 磅。着陆前必须抛弃其垂直尾部的下半部分，因为正如小的正面视图所示，否则当起落架伸出时，它将突出到起落架下方。060051此剖面图显示了 X - 15 令人眼花缭乱的推进力 ， 加压和在太空中的姿态控制所需的罐装量。液氧容量为 1003 加仑 ； 无水氨容量为 1445 加仑。YLR - 99发动机过氧化氢无水氨罐 (燃料)液氧罐 (氧化剂)液氮辅助动力装置姿态火箭过氧化氢氦气罐弹射座椅 X - 15 研究结果4历史。在第三阶段，也就是当前阶段，X - 15 飞机更多地被用作研究工具，而不是研究飞行器。这个新角色包括在大气层覆盖的地球上进行科学实验，进入没有卫星或火箭可以有效探索的区域。X - 15 还可以作为新部件和子系统的试验台，使它们经受高超音速飞行环境。Although not all the results of the program are in yet, many important questions have been answered, some of the major ones during design and construction. A structure was developed that has withded - repeated flight into a searing flows that has heating large结构的面积到樱桃红 1300o F. 有时由于不均匀的加热，结构以一种意想不到的方式做出了反应。热点导致不规则扩张，以及那些皱纹和屈曲。但是，尽管这些影响是明显可见的，但它们始终是本地化的，只是减慢了飞行过程的速度，从未停止过。由此可以更清晰地了解空气动力载荷和空气动力加热产生的应力的综合影响。它还显示了气流 ， 结构的弹性特性和空气的热力学特性之间的相互作用。 X - 15 是第一架从超音速推动到高超音速的飞机速度 ， 气流的河流将前缘加热到 1300° F.它为关注高超音速理论但仅限于现有地面设施的冷流结果的研究人员提供了第一个完整的高超音速飞行数据。这些冷结果在预测飞机结构中的热流的几种理论之间几乎没有达成一致。从 X - 15 数据中，研究人员发现理论和实验技术存在很大的错误。这个重要的结果开始了对外部皮肤附近的气流的详细测量和分析，试图找到原因。尽管热流的完整故事仅在一般情况下才为人所知，但现有的理论已被修改，以便在高超音速下对其产生可靠的预测。此外, 可以可靠地计算支撑、减慢和稳定 X - 15 的力。X - 15 数据还表明，小规模风洞试验准确地预测了全尺度空气动力，但很