Sztylet Douglas X-3 - Douglas X-3 Stiletto

Szpilka X-3
Douglas X-3 NASA E-1546.jpg
Rola Eksperymentalne samoloty
Producent Douglas
Projektant Schuyler Kleinhans, Baily Oswald i Francis Clauser
Pierwszy lot 15 października 1952
Na emeryturze 23 maja 1956
Status Zachowane w Muzeum Narodowym Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych
Główni użytkownicy Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych
NACA
Liczba zbudowany 1

Douglas X-3 Stiletto był 1950 Stany Zjednoczone eksperymentalny samolot odrzutowy z kadłubem smukłą i długi nos stożkowym, produkowany przez Douglas Aircraft Company. Jego główną misją było zbadanie cech konstrukcyjnych samolotu przystosowanego do stałych prędkości naddźwiękowych , w tym po raz pierwszy zastosowano tytan w głównych elementach płatowca . Douglas zaprojektował X-3 z celem osiągnięcia maksymalnej prędkości około 2000 mil na godzinę, ale był poważnie za słaby do tego celu i nie mógł nawet przekroczyć Mach 1 w locie poziomym. Chociaż samolot badawczybyło rozczarowaniem, projektanci Lockheed wykorzystali dane z testów X-3 dla Lockheed F-104 Starfighter, który używał podobnego trapezoidalnego skrzydła w udanym myśliwcu Mach 2.

Projektowanie i rozwój

Douglas X-3 Stiletto był najsmuklejszym z wczesnych eksperymentalnych samolotów, ale jego osiągnięcia badawcze nie były takie, jak pierwotnie planowano. Pierwotnie był przeznaczony do zaawansowanych testów napędu turboodrzutowego Mach 2, ale w dużej mierze należał do kategorii eksploratorów konfiguracji, ponieważ jego osiągi (ze względu na nieodpowiednie silniki) nigdy nie spełniły swoich pierwotnych celów osiągów. Samolot miał ambitny cel — wystartować z ziemi o własnych siłach, wznieść się na dużą wysokość, utrzymać stałą prędkość przelotową 2 Macha, a następnie wylądować o własnych siłach. Samolot miał również przetestować wykonalność skrzydeł o niskich wydłużeniach oraz zastosowanie tytanu na dużą skalę w konstrukcjach samolotów. Konstrukcja Douglasa X-3 Stiletto jest przedmiotem amerykańskiego patentu nr 172,588 przyznanego 13 lipca 1954 r. Frankowi N. Flemingowi i Haroldowi T. Luskinowi i przydzielonemu firmie Douglas Aircraft Company, Inc.

Konstrukcja pary X-3 została zatwierdzona 30 czerwca 1949 r. Podczas prac rozwojowych planowane silniki Westinghouse J46 X-3 nie były w stanie sprostać wymaganiom ciągu, wielkości i masy, więc zastąpiono silniki turboodrzutowe Westinghouse J34 o niższym ciągu , produkując jedynie 4900 funtów-siła (22 kiloniutony) ciągu z dopalaczem zamiast planowanych 7000 lbf (31 kN). Pierwszy samolot został zbudowany i dostarczane do Edwards Air Force Base , w Kalifornii , w dniu 11 września 1952 r.

X-3 charakteryzował się niezwykłym, smukłym, opływowym kształtem z bardzo długim, delikatnie zwężającym się nosem i małymi trapezoidalnymi skrzydłami . Celem było stworzenie możliwie najcieńszego i najbardziej smukłego kształtu, aby osiągnąć niski opór przy prędkościach naddźwiękowych. Wydłużony nos miał umożliwić dostarczenie sprzętu testowego, podczas gdy częściowo zakopany kokpit i przednia szyba zostały zaprojektowane tak, aby złagodzić skutki warunków „ termicznego gąszczu ”. Niskie wydłużenie, nieskośne skrzydła zostały zaprojektowane z myślą o dużej prędkości, a później zespół projektowy Lockheed wykorzystał dane z testów X-3 dla podobnego projektu skrzydła F-104 Starfighter. Z powodu problemów zarówno z silnikiem, jak i płatowcem, częściowo ukończony drugi samolot został odwołany, a jego komponenty zostały wykorzystane jako części zamienne.

Historia operacyjna

X-3 w locie

Pierwszy „przeskok” X-3 został wykonany 15 października 1952 roku przez pilota testowego Douglasa Billa Bridgemana . Podczas testu szybkich taksówek Bridgeman podniósł X-3 z ziemi i przeleciał około jednej mili (1,6 km), zanim osiadł z powrotem na dnie jeziora. Oficjalny pierwszy lot Bridgeman odbył się 20 października i trwał około 20 minut. Do końca testów Douglasa w grudniu 1953 r. wykonał w sumie 26 lotów (licząc przeskoki). Pokazały one, że X-3 był bardzo słaby i trudny do kontrolowania; jego prędkość startowa była niezwykle wysoka — 260 węzłów (300 mph; 480 km/h). A poważniej, X-3 nie zbliżył się do planowanej prędkości maksymalnej. Jego pierwszy lot naddźwiękowy wymagał, aby samolot zanurkował pod kątem 15°, aby osiągnąć 1,1 Macha. Najszybszy lot X-3, wykonany 28 lipca 1953, osiągnął poziom 1,208 Macha w 30° nurkowaniu. Rozważano plan przebudowy X-3 z silnikami rakietowymi, ale ostatecznie odrzucono.

Wraz z zakończeniem programu testowego wykonawcy w grudniu 1953, X-3 został dostarczony Siłom Powietrznym Stanów Zjednoczonych . Słabe osiągi X-3 oznaczały, że powstał tylko skrócony program, aby zdobyć doświadczenie ze skrzydłami o niskim wydłużeniu. Podpułkownik Frank Everest i major Chuck Yeager wykonali po trzy loty. Mimo że pilotowali je piloci Sił Powietrznych, były one zaliczane do lotów NACA . Podczas ostatniego lotu Yeagera w lipcu 1954 NACA przygotowała plany ograniczonej serii lotów badawczych z X-3. Początkowe loty dotyczyły stabilności wzdłużnej i sterowania, obciążeń skrzydeł i ogona oraz rozkładu ciśnienia.

Pilot NACA Joseph A. Walker wykonał swój lot kontrolny w X-3 23 sierpnia 1954 r., a następnie przeprowadził osiem lotów badawczych we wrześniu i październiku. Pod koniec października program badawczy został rozszerzony o testy stabilności bocznej i kierunkowej. W tych testach X-3 został gwałtownie przechylony przy prędkościach transsonicznych i naddźwiękowych, ze sterem utrzymywanym w środku. Pomimo swoich wad, X-3 był idealny do tych testów. Masa jego silników, paliwa i konstrukcji była skoncentrowana w długim, wąskim kadłubie, podczas gdy jego skrzydła były krótkie i przysadziste. W rezultacie X-3 był „ładowany” wzdłuż kadłuba, a nie skrzydeł. To było typowe dla samolotów myśliwskich, które były wówczas opracowywane lub testowane.

Testy te doprowadziłyby do najbardziej znaczącego lotu X-3 i prawie utraty samolotu. 27 października 1954 Walker wykonał gwałtowny przewrót w lewo z prędkością 0,92 Macha na wysokości 9100 metrów. X-3 potoczył się zgodnie z oczekiwaniami, ale także przechylił się o 20° i odchylił o 16°. Samolot wirował przez pięć sekund, zanim Walker był w stanie odzyskać nad nim kontrolę. Następnie przygotował się do następnego punktu testowego. Walker zanurzył X-3, przyspieszając do 1,154 Macha na 32356 stóp (9,862 m), gdzie wykonał gwałtowny przewrót w lewo. Samolot opadł i zarejestrował przyspieszenie -6,7 g (-66 m/s²), a następnie wzniósł się  do +7  g (69 m/s²). W tym samym czasie X-3 ślizgał się po bokach, co daje obciążenie 2  g (20 m/s²). Walker zdołał opanować X-3 i pomyślnie wylądował.

X-3 Stiletto na wystawie w hangarze badawczo-rozwojowym Muzeum Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych , 2005 r.

Oględziny po locie wykazały, że kadłub został poddany maksymalnemu obciążeniu. Gdyby przyspieszenie było większe, samolot mógłby się zepsuć. Walker i X-3 doświadczyli „ sprzężenia bezwładności toczenia ”, w którym manewr w jednej osi spowoduje niekontrolowany manewr w jednej lub dwóch innych. W tym samym czasie w podobnych incydentach brało udział kilka północnoamerykańskich F-100 Super Sabre . NACA rozpoczęła program badawczy, aby zrozumieć problem i znaleźć rozwiązania.

W przypadku X-3 lot sprzęgu tocznego był punktem kulminacyjnym jego historii. Samolot był uziemiony przez prawie rok po locie i nigdy więcej nie badał stabilności przechyłu i granic kontrolnych. Walker wykonał kolejne dziesięć lotów między 20 września 1955 a ostatnim 23 maja 1956. Samolot został następnie wycofany do Muzeum Narodowego Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych .

Chociaż X-3 nigdy nie spełnił swojej intencji dostarczania danych aerodynamicznych podczas rejsu Mach 2, jego krótki serwis miał wartość. Pokazał niebezpieczeństwa związane z bezwładnością toczenia i dostarczył danych z wczesnych testów w locie na temat tego zjawiska. Jego małe, mocno obciążone, nieskośne skrzydło zostało użyte w myśliwcu Lockheed F-104 i był to jeden z pierwszych samolotów, w których zastosowano tytan. Wreszcie, bardzo wysokie prędkości startu i lądowania X-3 wymagały udoskonalenia technologii opon.

Produkcja

Zamówiono dwa samoloty, ale zbudowano tylko jeden, wykonując 51 lotów testowych.

Samolot na wystawie

Specyfikacje (X-3)

X-3 Stiletto 3 Zobacz schemat WIKI-EN NASA.png

Dane z samolotu McDonnell Douglas od 1920 r. Tom 1

Ogólna charakterystyka

  • Załoga: 1
  • Długość: 66 stóp 9 cali (20,35 m)
  • Rozpiętość skrzydeł: 22 stóp 8 cali (6,91 m)
  • Wysokość: 12 stóp 6 cali (3,82 m)
  • Powierzchnia skrzydła: 166,5 stóp kwadratowych (15,47 m 2 )
  • Proporcje obrazu: 3
  • Masa własna: 14 345 funtów (6,507 kg)
  • Masa brutto: 20 800 funtów (9 435 kg)
  • Maksymalna masa startowa: 22 400 funtów (10160 kg)
  • Zespół napędowy: 2 x Westinghouse XJ34-WE-17 turboodrzutowe dopalania, 3370 lbf (15,0 kN) ciąg każdy suchy, 4900 lbf (22 kN) z dopalaczem

Występ

  • Maksymalna prędkość: 613,5 kn (706,0 mph, 1136,2 km / h) na 20 000 stóp (6100 m)
  • Maksymalna prędkość: Mach 0,987
  • Zasięg: 432 mil morskich (497 mil, 800 km)
  • Wytrzymałość: 1 godzina przy 512,7 kn (590,0 mph; 949,5 km / h) przy 30 000 stóp (9100 m)
  • Pułap obsługi: 38 000 stóp (12 000 m) bezwzględnie
  • Prędkość wznoszenia: 19 000 stóp/min (97 m/s)
  • Skrzydło ładowania: 124,9 lb / sq ft (610 kg / m 2 )
  • Siła nacisku/waga : 0,476

Zobacz też

Samoloty o porównywalnej roli, konfiguracji i epoce

Powiązane listy

Bibliografia

  • Przewodnik po Muzeum Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych . Wright-Patterson AFB, Ohio: Stowarzyszenie Sił Powietrznych, wydanie 1975.
  • Winchester, Jim. „Douglas X-3”. Samoloty koncepcyjne: prototypy, samoloty X i samoloty eksperymentalne . Kent, Wielka Brytania: Grange Books plc, 2005. ISBN  978-1-84013-809-2 .

Linki zewnętrzne