Нортроп X-4 Бантам

X-4 Бантам
	X-4 Бантам
Роль	бесхвостого самолета Прототип
Производитель	Нортроп Корпорейшн
Первый полет	15 декабря 1948 г.
Статус	Ушедший на пенсию
Количество построенных	2

Northrop X-4 Bantam — прототип небольшого двухдвигательного самолета, произведенного корпорацией Northrop в 1948 году. У него не было горизонтального оперения, вместо этого использовались комбинированные рулем высоты и элеронов поверхности управления (называемые элевонами ) для управления по тангажу и крену, почти точно в по образцу аналогичного формата Мессершмитта Ме 163 с ракетным двигателем Люфтваффе нацистской Германии. Некоторые аэродинамики предположили, что устранение горизонтального оперения также устранит проблемы устойчивости на высоких скоростях (так называемые ударные срывы ), возникающие в результате взаимодействия сверхзвуковых ударных волн от крыльев и горизонтальных стабилизаторов. Идея имела смысл, но тогдашние системы управления полетом не позволили Х-4 добиться каких-либо успехов.

Разработка

Два X-4 были построены корпорацией Northrop, но первый оказался механически неисправным, и после десяти полетов его заземлили и использовали для поставки запчастей для второго. ^{[ 1 ]} Во время испытаний с 1950 по 1953 год на NACA исследовательской станции высокоскоростных полетов (ныне база ВВС Эдвардс ) полубесхвостая конфигурация X-4 продемонстрировала присущие ей проблемы с продольной устойчивостью ( морская свинья ) при приближении к скорости звука. Был сделан вывод, что (с существующей в то время технологией управления) бесхвостые летательные аппараты не подходят для околозвукового полета. ^{[ 2 ]}

В 1940-х годах считалось, что конструкция без горизонтальных стабилизаторов позволит избежать взаимодействия ударных волн между крылом и стабилизаторами. Считалось, что это является источником проблем с устойчивостью на околозвуковых скоростях до 0,9 Маха . Два самолета уже были построены с использованием полубесхвостой конструкции: ракетным с Me 163B Komet двигателем, участвовавший в боях Германии нацистской Люфтваффе во Второй мировой войне с турбореактивным двигателем, , и британский de Havilland DH.108 Swallow построенный после войны. . 11 июня 1946 года ВВС США подписали контракт с Northrop Aircraft Company на постройку двух X-4. Компания Northrop была выбрана из-за ее опыта работы с конструкциями летающего крыла, такими как самолеты N-9M , XB-35 и YB-49 .

Получившийся самолет был очень компактным, его размеров было достаточно, чтобы вместить два реактивных двигателя Westinghouse J30 , пилота, приборы и 45-минутный запас топлива. Почти все работы по техническому обслуживанию самолета можно было выполнять без использования лестницы или подставки для ног. Человек, стоящий на земле, мог легко заглянуть в кабину. У самолета также были разделенные закрылки, которые выполняли функцию тормозов.

Операционная история

Первый X-4 (серийный номер 46-676) был доставлен на базу ВВС Мюрок в Калифорнии в ноябре 1948 года . Он прошел рулежные испытания и совершил свой первый полет 15 декабря 1948 года под летчика-испытателя Northrop Чарльза Такера управлением . Вскоре после этого зимние дожди затопили озеро Роджерс-Драй , что помешало дальнейшим полетам X-4 до апреля 1949 года . Первый Х-4 оказался механически ненадежным и совершил всего десять полетов. Уолтер К. Уильямс , руководитель летно-испытательного подразделения NACA Muroc (ныне Летно-исследовательский центр Драйдена ), назвал самолет «лимоном». ^{[ 1 ]} Второй Х-4 (серийный номер 46-677) был доставлен во время остановки полетов и вскоре оказался гораздо более надежным. Всего было совершено 20 контрактных рейсов. Несмотря на это, программа полетов подрядчика затянулась до февраля 1950 года, прежде чем оба самолета были переданы ВВС и NACA. Первый Х-4 больше никогда не летал и использовался в качестве запасных частей для второго самолета.

NACA оснастила второй X-4 для проведения короткой серии полетов с пилотами ВВС. В их число входили Чак Йегер , Фрэнк Кендалл Эверест-младший , Эл Бойд , Ричард Джонсон , Фред Аскани , Артур Мюррей и Джек Ридли . Полеты были совершены в августе и сентябре 1950 года. Первый полет пилота NACA совершил Джон Х. Гриффит 28 сентября 1950 года.

Первые полеты NACA X-4, продолжавшиеся с конца 1950 года по май 1951 года , были сосредоточены на чувствительности самолета к тангажу. Пилоты NACA Гриффит и Скотт Кроссфилд отметили, что когда скорость X-4 приблизилась к 0,88 Маха, у него начались колебания тангажа нарастающей силы, которые можно было сравнить с ездой по дороге со стиральной доской . Увеличение скорости также вызвало явление подворачивания, при котором нос наклонялся вниз, явление, которое также наблюдалось на прототипах Me 163A Anton в 1941 году. Более серьезно, самолет также демонстрировал тенденцию «охотиться» вокруг всех трех осей. Это сочетание рыскания, тангажа и крена, которое становилось все более серьезным по мере увеличения скорости, было предшественником инерционной связи , которая станет серьезной проблемой в последующие годы.

Чтобы исправить плохую устойчивость, инженеры проекта решили увеличить толщину задней кромки закрылка/скоростного тормоза. Между верхними и нижними шарнирными половинками закрылка/скоростного тормоза в стиле «раскладушка» были добавлены полоски из бальзового дерева , в результате чего они оставались открытыми под углом 5 °. Первое испытание тупой задней кромки было проведено 20 августа 1951 года пилотом NACA Уолтером Джонсом . Второе испытание было проведено Кроссфилдом в октябре. Результаты были положительными: Джонс отметил, что летные качества X-4 были значительно улучшены, и у самолета не было проблем с управлением по тангажу до скорости 0,92 Маха.

Полоски бальзы сняли, и Х-4 затем предпринял длительную серию полетов для проверки посадочных характеристик. Открыв скоростные тормоза, аэродинамическое качество самолета можно было снизить до менее 3:1. Это были данные о будущих самолетах с ракетными двигателями. Испытания продолжались до октября 1951 года, пока утечка топлива в крыльевых баках не вынудила самолет приостановить полет до марта 1952 года , когда возобновились посадочные испытания. Пилоты NACA Джо Уокер , Стэнли Бутчард и Джордж Купер также прошли проверку в самолете.

Испытания утолщенных закрылков/скоростных тормозов обнадежили, поэтому планки из пробкового дерева были повторно установлены как на закрылки/скоростной тормоз, так и на элевоны. Первый полет Джонс совершил 19 мая 1952 года, но во время полета был поврежден один из двигателей, и только в августе удалось найти замену J30. Когда полеты возобновились, они показали, что эти модификации улучшили устойчивость как по тангажу, так и по рысканью, а также задержали изменение дифферента при пикировании с 0,74 Маха до 0,91 Маха. Однако при скорости выше 0,91 Маха Х-4 все еще колебался.

В мае 1953 года планки из пробкового дерева снова были удалены, и динамическая устойчивость X-4 была изучена в исходной конфигурации закрылков, тормозов и элевонов. Эти полеты совершили Кроссфилд и Джон Б. Маккей . Это был последний проект X-4, который совершил свой 81-й и последний полет NACA 29 сентября 1953 года. Оба самолета выдержали программу испытаний. Первый X-4, серийный номер AF 46-676, был передан в ВВС США Академию в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо , а затем возвращен на базу ВВС Эдвардс. ^{[ 1 ]} 46-676 был отреставрирован по состоянию на август 2012 года и в настоящее время хранится на хранении в ожидании размещения в музее Эдвардса. Второй Х-4 отправился в Национальный музей ВВС США на базе ВВС Райт-Паттерсон недалеко от Дейтона, штат Огайо , где он и остается экспонироваться. ^{[ 1 ]}

Основная важность X-4 заключалась в том, чтобы доказать отрицательный результат: конструкция со стреловидным крылом и полубесхвостым крылом не подходила для скоростей около 1 Маха, хотя Vought компании F7U Cutlass оказался своего рода контрпримером - разработанная версия была первой. самолет для демонстрации разделения магазинов на скорости выше 1 Маха. Таким образом, конструкторы самолетов смогли избежать этого тупика. Только с появлением компьютерных электродистанционных систем такие конструкции стали практичными. Полубесхвостые конструкции появились на X-36 , Have Blue , F-117 и Bird of Prey , хотя все эти самолеты существенно отличались по форме от X-4. Тенденция во время программы испытаний уже была в сторону дельта- и модифицированных дельта-самолетов, таких как Douglas F4D , Convair F-102A, созданный на базе XF-92A , и Avro Vulcan .

Самолет на выставке

Уцелевший X-4, бортовой номер 6677, выставлен в Национальном музее ВВС США в Дейтоне, штат Огайо . ^{[ 3 ]}
Уцелевший X-4, серийный номер 46-676, выставлен в Музее летных испытаний на базе ВВС Эдвардс , Эдвардс, Калифорния . ^{[ 4 ]}

Технические характеристики (Х-4)

Данные X-4 – The Bantam Explorer ^{[ 5 ]}

Общие характеристики

Экипаж: 1
Длина: 23 фута 3 дюйма (7,09 м)
Размах крыльев: 26 футов 10 дюймов (8,18 м)
Высота: 14 футов 10 дюймов (4,52 м)
Площадь крыла: 200 кв. футов (19 м ²)
Профиль крыла : NACA 0010-64 ^{[ 6 ]}
Пустой вес: 5507 фунтов (2498 кг)
Максимальный взлетный вес: 7820 фунтов (3547 кг)
Силовая установка: 2 Westinghouse J30-WE-7 / WE-9 с тягой 1600 фунтов силы (7,1 кН) каждый. турбореактивных двигателя

Производительность

Максимальная скорость: 625 миль в час (1006 км/ч, 543 узла)
Диапазон: 420 миль (680 км, 360 миль)
Практический потолок: 42 300 футов (12 900 м)
Скорость набора высоты: 7700 футов/мин (39 м/с).

См. также

Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи

Связанные списки

Ссылки

Примечания

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Уилкинсон, Стефан. «Нортроп Х-4». Смитсоновский институт авиации и космонавтики. Том 29 №2. Июнь/июль 2014 г.
^ Садофф, Мелвин; Сиск, Томас (13 декабря 1950 г.). Сводный отчет о результатах, полученных в ходе демонстрационных испытаний самолетов Northrop X-4 (Отчет) . Вашингтон: Национальный консультативный комитет по аэронавтике . Проверено 28 июня 2021 г.
^ «Нортроп Х-4 Бантам» . Nationalmuseum.af.mil .
^ «Инвентарный список самолетов» . Flighttestmuseum.org .
^ Халлион 1977, с. 23.
^ Леднисер, Дэвид. «Неполное руководство по использованию аэродинамического профиля» . m-selig.ae.illinois.edu . Проверено 16 апреля 2019 г.

Библиография

Халлион, Ричард П. (1977). «X-4 - Исследователь-бантамка». Ежеквартальный журнал для любителей авиации . Нет. Три. стр. 18–25. ISSN 0143-5450 .
Пеллетье, Ален Ж. «На пути к идеальному самолету: жизнь и времена летающего крыла, часть вторая». Air Enthusiast , № 65, сентябрь – октябрь 1996 г., стр. 8–19. ISSN 0143-5450 .
Информационный бюллетень НАСА-Драйден X-4

Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .

[Air_&_Space_2014-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Уилкинсон, Стефан. «Нортроп Х-4». Смитсоновский институт авиации и космонавтики. Том 29 №2. Июнь/июль 2014 г.

[2] Садофф, Мелвин; Сиск, Томас (13 декабря 1950 г.). Сводный отчет о результатах, полученных в ходе демонстрационных испытаний самолетов Northrop X-4 (Отчет) . Вашингтон: Национальный консультативный комитет по аэронавтике . Проверено 28 июня 2021 г.

[3] «Нортроп Х-4 Бантам» . Nationalmuseum.af.mil .

[4] «Инвентарный список самолетов» . Flighttestmuseum.org .

[ae3_p23-5] Халлион 1977, с. 23.

[Selig-6] Леднисер, Дэвид. «Неполное руководство по использованию аэродинамического профиля» . m-selig.ae.illinois.edu . Проверено 16 апреля 2019 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]