X-15试验机

北美X-15（North American X-15）是一架由北美航空所承制开发的火箭动力实验机。X-15可能是在贝尔X-1之后，美国空军／NASA／美国海军X系列试验机中最重要的一架。在1960年代，X-15打破了许多速度与高度的记录，由于其飞行高度到达大气层的边缘，为之后的研究提供了重要的资料。它同时也是美国建造的第一个有人亚轨道飞行器。

X-15
概况
类型	火箭飞机
制造商	北美航空
状态	博物馆收藏
主要用户	美国空军 NASA
制造数量	3
历史
起役日期	1959年9月17日
首飞	1959年6月8日
退役日期	1968年12月

查克·叶格与X-15模型

在整个X-15计划的飞行项目中，有13架次到达了80公里以上的高度，这是美国空军所制订宇宙飞行的标准高度，驾驶这13架次的八名飞行员因此获得宇航员的身份。另外还有两名飞行员获颁NASA的宇航员之翼勋章（英语：Astronaut Badge）。^[1]

一些权威的航空学研究者设定的太空的起始高度比美国空军和NASA的标准高度都低，所以还有许多X-15飞行员也可被视作宇航员。在距地球19英里（31千米）的上空是适航大气层（英语：aeropause），这里的环境与太空基本相同，而许多X-15飞行员驾驶飞机都到达此高度以上。

另外还有两架次（由同一飞行员驾驶）到达国际航空联合会的宇宙飞行标准高度，即到达62.1英里高度（100公里）。

历史

X-15用滑橇降落

对机身的请求在1954年12月30日公布，1955年2月4日公布对火箭发动机的请求。1955年11月北美航空公司签订了制造机身的合约，反应发动机（英语：Reaction Motors）在1956年签订了制造发动机的合约。

与其他X系列试验机一样，X-15首先是挂在一架B-52机翼下被带到空中，然后火箭发动机开始工作。它的机身很长且为圆柱形。向后的整流片使机身看起来很平。背部及腹部的楔形垂直尾翼很厚。可收起的起落架包括机鼻起落架和两个滑橇。初始型X-15A的两具XLR-11火箭发动机提供36千牛顿推力，后来的XLR-99在海平面提供254千牛顿推力，在最高高度提供311千牛顿。

1958年之前，美国空军和美国国家航空咨询委员会（NACA，也就是NASA的前身）的官员提出了轨道运行式X-15（X-15B）的方案，这种X-15将会被一具SM-64纳瓦荷式火箭（SM-64 Navaho missile）送入太空。在NACA成为NASA之后这个方案被抛弃，取而代之的是水星计划。1959年，X-20Dyna-Soar太空滑翔机计划成为美国空军军用载人太空飞行器的优先计划。X-20计划在1960年代早期被中止。

X-15的首飞是在1959年6月8日，飞行员为史考特·克劳斯菲尔德（Scott Crossfield），这次飞行实际上是一次无动力滑翔。同年9月17日进行了第一次有动力飞行。1960年11月15日进行了第一次使用XLR-99发动机的飞行。

整个项目中一共建造了三架X-15，它们总共飞了199次，最后一次在1968年10月24日。原计划是在1968年11月21日，内华达州史密斯兰奇（Smith Ranch），由威廉·奈特（William J. Knight）进行第200次飞行。技术与天气的原因使这次飞行被延后了至少六次，直到1968年12月。最后因为天气原因，此次飞行在1968年12月20日被中止。地面人员将X-15从B-52上拆下，准备将它无限期地储存起来。一架存放在华盛顿特区的美国国家航空航天博物馆，一架存放在俄亥俄州代顿莱特派特森空军基地（Wright-Patterson AFB）内的国立美国空军博物馆（National Museum of the United States Air Force）。编号56-6672的第三架X-15则是于1967年11月15日坠毁。

一共有12名飞行员驾驶过X-15，包括第一个登上月球的人尼尔·阿姆斯壮和约瑟夫·恩格。

1963年7月和8月，驾驶X-15两次到达100公里以上高度，成为第一个两次进入太空的人。

1967年11月15日第三架X-15在下降时开始尾旋，重力加速度到达15G（147 m/s²），飞机在空中解体，残骸散布在50平方英里的范围内，飞行员麦可·亚当斯（Michael J. Adams）不幸在这起意外中牺牲。2004年6月8日，人们在加州兰兹堡（Randsburg）附近、那架X-15座舱被发现的地方，为他竖立了一个纪念碑。除此之外亚当斯也被追绶宇航员之翼（Astronaut Wings）勋章。1991年，他的名字被放入佛罗里达州肯尼迪太空中心的宇航员纪念馆。

第二架X-15在一次降落事故后被重建，它被加长了约0.74米，机身下加挂了两个副油箱，而且被进行了隔热处理。这架新飞机被命名为X-15A-2。它的首飞日期为1964年6月28日，最终设定了一项新的速度记录：7,274 km/h（4520mph或2021m/s）。

一直到2004年太空船一号（SpaceShipOne）的第三次试飞之前，除了航天飞机以外还没有飞行器能打破X-15的高度记录。当然，无人空射火箭，例如“飞马座”火箭，经常超越X-15的速度与高度记录。被广泛报导的X-43A超高音速飞机的新速度记录，只是无人机新的记录。这架小得出奇的飞机在2004年11月16日在29公里高度上达到了接近10马赫的速度（10620km/h或6600mph或2.95km/s）。

数据

Orthographically projected diagram of the North American X-15.

诸元

• 乘员：1
• 长度： 50.7 ft（15.45 m）
• 翼展： 22.3 ft（6.8 m）
• 高度： 13.5 ft（4.12 m）
• 机翼面积： 200 ft²（18.6 m²）
• 空重： 14,600 lb（6,620 kg）
• 装载燃料及飞行员后： 34,000 lb（15,420 kg）
• 最大起飞重量： 34,000 lb（15,420 kg）
• 动力：1x Thiokol XLR99-RM-2液体燃料火箭发动机，70,400 lbf（313 kN）推力（30公里高时）使用液氧与液氨推进剂。由于氨分子过于稳定很难烧，燃烧不稳定的声音巨大，使用一个复杂的喷注器强行向燃料中加注乙炔。

性能

• 最高速度： 4,520 mph (7,274 km/h) Mach 6.85
• 航程： 280 miles（450 km）
• 最高飞航纪录： 67 miles (108 km), 354,330 ft
• 爬升速度： 60,000 ft/min（18,000 m/min）
• 机翼负荷： 829 kg/m²（170 lb/ft²）
• 推重比：2.07
• 序列号：（X-15计划中用到了五架飞机，包括三架X-15和两架NB-52）
  • X-15A-1 - 56-6670, 82次有动力飞行
  • X-15A-2 - 56-6671, 53次有动力飞行
  • X-15A-3 - 56-6672, 64次有动力飞行
  • NB-52A - 52-003（1969年10月退役）
  • NB-52B - 52-008（2004年11月退役）

挂在NB-52B机翼下方，漆成白色的X-15

破纪录的飞行

高度纪录

在美国，对于一个人要到达怎样的高度才能被称为“宇航员”两种说法。美国空军决定颁给任何到达80公里高的人宇航员之翼勋章，但是国际航空联合会将太空定义在100公里以上的高度。13架次的X-15到达了80公里高，其中两个架次到达了100公里。驾驶飞机进入与太空环境相似的“适航大气层”的飞行员们应该得到赏识，也许他们可以作为将来的中级或初级宇航员，尽管他们没有被官方授予“宇航员”称号。

到达80公里高的架次

架次	日期	最高速度	高度	飞行员
62	1962年6月17日	6,167 km/h	95,940 m	罗伯特·迈克尔·怀特
77	1963年1月17日	5,918 km/h	82,810 m	约瑟夫·艾伯特·沃克
87	1963年6月27日	5,512 km/h	86,870 m	罗伯特·A·拉什沃斯（英语：Robert A. Rushworth）
90	1963年7月19日	5,971 km/h	106,010 m	约瑟夫·艾伯特·沃克
91	1963年8月22日	6,106 km/h	107,960 m	约瑟夫·艾伯特·沃克
138	1965年6月29日	5,523 km/h	85,527 m	约瑟夫·恩格
143	1965年8月10日	5,713 km/h	82,601 m	约瑟夫·恩格
150	1965年9月28日	6,006 km/h	90,099 m	约翰·B·麦凯（英语：John B. McKay）
153	1965年10月14日	5,720 km/h	81,230 m	约瑟夫·恩格
174	1966年11月1日	6,035 km/h	93,543 m	Bill Dana（英语：William H. Dana）
190	1967年10月17日	6,206 km/h	85,500 m	Pete Knight（英语：William J. Knight）
191	1967年11月15日	5,745 km/h	81,080 m	Michael J. Adams（英语：Michael J. Adams）†
197	1968年8月21日	5,541 km/h	81,530 m	Bill Dana（英语：William H. Dana）

^†坠毁

速度纪录

前十速度纪录

架次	日期	最高速度	高度	飞行员
45	1961年11月9日	6,587 km/h	30,968 m	尼尔·阿姆斯壮
59	1962年6月27日	6,605 km/h	37,704 m	约瑟夫·艾伯特·沃克
64	1962年7月26日	6,420 km/h	30,145 m	尼尔·阿姆斯壮
86	1963年6月25日	6,294 km/h	34,077 m	约瑟夫·艾伯特·沃克
89	1963年7月18日	6,317 km/h	31,943 m	Robert A. Rushworth（英语：Robert A. Rushworth）
97	1963年12月5日	6,466 km/h	30,785 m	Robert A. Rushworth（英语：Robert A. Rushworth）
105	1964年4月29日	6,286 km/h	30,968 m	Robert A. Rushworth（英语：Robert A. Rushworth）
137	1965年6月22日	6,338 km/h	47,518 m	John B. McKay（英语：John B. McKay）
175	1966年11月18日	6,840 km/h	30,145 m	Pete Knight（英语：William J. Knight）
188	1967年10月3日	7,274 km/h	58,552 m	Pete Knight（英语：William J. Knight）

X-15飞行员

飞行员	隶属于	飞行 次数	在美国空 军进行的 太空飞行	在国际航空 协会进行的 太空飞行	最高 马赫数	最高 速度 （km/h）	最高 高度 （m）
迈克尔·詹姆斯·亚当斯††	美国空军	7	1	0	5.59	6,151	81,077
尼尔·阿姆斯壮	NASA	7	0	0*	5.74	6,420	63,246
Scott Crossfield（英语：Albert Scott Crossfield）	北美航空	14	0	0	2.97	3,154	24,725
Bill Dana（英语：William H. Dana）	NASA	16	2	0	5.53	6,272	93,543
约瑟夫·恩格	美国空军	16	3	0*	5.71	6,257	85,527
Pete Knight（英语：William J. Knight）	美国空军	16	1	0	6.70	7,274	85,496
John B. McKay（英语：John B. McKay）	NASA	29	1	0	5.65	6,217	90,099
福里斯特·S·彼得森	美国海军	5	0	0	5.3	5,794	31,029
Robert A. Rushworth（英语：Robert A. Rushworth）	美国空军	34	1	0	6.06	6,466	86,868
Milt Thompson（英语：Milton O. Thompson）	NASA	14	0	0	5.48	5,993	65,258
约瑟夫·艾伯特·沃克	美国空军	25	3	2	5.92	6,605	107,960
罗伯特·迈克尔·怀特	美国空军	16	1	0	6.04	6,587	95,936

^† Iven Kincheloe（英语：Iven Kincheloe）上尉在1957年9月被选中成为空军的X-15试飞员（Bob White（英语：Bob White）上尉作为他的替补），但是在X-15试飞前的一次F-104事故中牺牲。

^††在第191架次中牺牲。

*这两名飞行员在离开X-15计划后到达了100公里高（尼尔·阿姆斯特朗在双子星座计划和阿波罗计划中进入太空，而约瑟夫·恩格则是在航天飞机计划中达成）。

参考

1. Jenkins, Dennis R. Space Shuttle: The History of the National Space Transportation System 3rd. Voyageur Press. 2001. ISBN 978-0-9633974-5-4.

• Robert Godwin，ed., X-15（The NASA Mission Reports），（Apogee Books, 2001）ISBN 978-1-896522-65-4
• Milton O. Thompson and Neil Armstrong，At the Edge of Space: The X-15 Flight Program（Smithsonian Institution Press，1992）ISBN 978-1-56098-107-7
• Richard Tregaskis，X-15 Diary: The Story of America's First Space Ship（iUniverse.com, 2000）ISBN 978-0-595-00250-4
• Hypersonics Before the Shuttle: A Concise History of the X-15 Research Airplane - NASA report (PDF format) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• X-15 research results with a selected bibliography - NASA report (PDF format) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Flight experience with shock impingement and interference heating on the X-15-2 research airplane 1968 - NASA (PDF format) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Thermal protection system X-15A-2 Design report 1968 - NASA report (PDF format) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• American X-Vehicles: An Inventory X-1 to X-50, SP-2000-4531 - June 2003; NASA online PDF Monograph （页面存档备份，存于互联网档案馆）

相关内容

• X-20

外部链接

• NASA的X-15介绍 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• X-15的研究结果与精选的参考书目（NASA SP-60, 1965） （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• "Transiting from Air to Space: The North American X-15" (1998) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• "Proceedings of the X-15 First Flight 30th Anniversary Celebration of June 8, 1989" （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• (PDF) Hypersonics Before the Shuttle: A Concise History of the X-15 Research Airplane (NASA SP-2000-4518, 2000) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• X-15非官方网站 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• X-15 Research Results (1964) （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• X-15 photos at Dryden （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Encyclopedia Astronautica's X-15 chronology
• Major Michael Adams Monument
• X15 site in French, with detailed flight reports （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Aerospace Legacy Foundation （页面存档备份，存于互联网档案馆）