科普下MD空军X系列验证机发展简史之初级验证篇

      美国 X 系列试验飞机先后创造了多项人类飞行史上的记录，如第一次突破音障、第一次飞到了 30,000 米、60,000 米、90,000 米的高空，第一次使用合成金属制造飞行器主结构，第一次突破 4 马赫、5 马赫和 6 马赫、第一次在接近音速条件下验证了整个机翼的层流控制理论、第一次的火箭洲际航行……凭借这些科研“排头兵”，美国在航空航天领域的研究长期处于世界领先地位，不断抢占着高科技的“制高点”。
      而纵观美国整个 X 系列试验飞行器的发展史，你会发现其中许多型号都是以失败而告终，而且花费了大量的人力、物力和财力，但正是有了这些尖端科学技术的“开拓者”，才有了今日美国航空航天研究领域的辉煌成就。 


最早的3架X-1是贝尔飞机公司制造的，而后NACA（美国国家航空咨询委员会，美国国家航空航天局NASA的前身）也加入了X-1项目的研制工作。


X-1试验飞机作为人类历史上一种划时代的飞机，不仅仅是因为它的速度超过了音速，也是因为它是世界上第一种纯粹为了试验目的而设计制造的飞机。


贝尔飞机公司制造的3架X-1机长9.45米，机高3.35米，翼展8.53米，其机身形状与12.7毫米机枪子弹极其相似，这样可在超音速飞行时保持机体的稳定。X-1的机翼为平直翼，翼面厚度很小。图为超音速飞行中的X-1。


贝尔飞机公司之后又建造了四架经过改进的 X-1，其中 X-1A进行动力稳定试验，X-1B进行空中载荷研究，X-1C搭载机炮进行武器测试（实体模型阶段被取消），X-1D则进行传热研究。图为X-1三视图。


1945年贝尔飞机公司、美国陆军航空队、NACA研制X-2试验机，它是一种装备火箭发动机、后掠翼的试验用机，主要用途是研究飞行器在高空高速飞行条件下的气动力加热对机体结构的影响，以及飞行稳定性和操控有效性。图为X-2与载机B-50


X-2机长13.84米，机高3.60米，翼展11.55米。其机身使用了不锈钢和K-monel（一种铜镍合金）材料，其动力为一台寇蒂斯XLR25液体火箭发动机。鉴于早期X-1发生的事故X-2为飞行员安装了一个逃生舱。图为-2三视图。


道格拉斯飞机公司研制的X-3机长20.36米，机高3.81米，翼展6.92米，其外形就像一把短剑，是早期X系列试验飞机中外形最流畅的。图为X-3。


图为X-3与 X-1A、D-558-1、XF-92A、X-5、D-558-2、X-4停放在一起。


X-3机体结构首次尝试大量使用钛合金，同时进行了低展弦比、高翼载机翼的可行性研究。X-3的机身细长机翼短粗，这是当时美国正在研制中的战斗机的典型布局。F-104“星”战斗机的翼形就是取自X-3。图为X-3三视图。


洛斯罗普飞机公司的X-4主要是用来验证半无尾翼超音速飞行的可行性。X-4机体相当小巧，机长仅为7.07米，机高4.54米，翼展5.15米，只能容纳两台J30喷气发动机、一名飞行员和必要的设备，携带的油料也只能维持45分钟。图为X-4。


X-4的飞行试验证明，半无尾翼飞机不适合接近马赫1的飞行。计算机电传系统的出现让后掠翼无尾翼设计再次火了起来，X-36、F-117A等都采用了这样的设计，尽管它们的外形和 X-4 相比已经是发生了巨大的变化。图为地面维护中的X-4。


贝尔飞机公司的X-5将研究的重点转向了变后掠翼。X-5的机翼可在20～60度之间变换，总共需要20秒钟。X-5 在外形上大量借鉴了德国在二战期间研制的 P.1101，都是机头进气、气泡式座舱和下置发动机设计。机长10.18米，机高3.66米，翼展为6.34米。图为X-5。


凭借着X-5的丰厚技术积累，美国先后研制出了F-111战斗轰炸机、F-14战斗机以及B-1轰炸机，可以说，X-5是美国变后掠翼飞机的共同“祖先”。图为NACA的早期试验机，从左至右依次是D-558-2、D-558-1、X-5、X-1、XF-92、X-4。


X-6项目在核力量至上的年代出台。X-6构想以B-36轰炸机为基础，安装一台通用电气P-1型核反应堆，其产生的热能将带动四台通用电气J47涡轮喷气发动机运转，从而为X-6提供飞行动力。


后来美国人发现这种飞机在未来的战争中只能成为悬在自己头上的“核炸弹”，其安全性得不到很好的保证。很快X-6就被取消了。作为X-6的前期研究技术储备的NB-36H核动力飞机已经安全飞行了47次。图为飞行中的NB-36H。


X-7主要用来进行高速冲压喷气发动机的研究工作，其主要型号有X-7A-1、X-7A-3和X-7B。X-7体形很独特，常被戏称作“飞行大烟囱”，它是世界上第一架采用冲压喷气发动机速度达到3马赫的飞行器。


X-8是一种十分廉价的无制导探空火箭，X-8装备有RTV-N10型液体燃料火箭发动机和固体燃料助推器，最大速度可达6马赫。


为测试ASM-A-2“淘气鬼”空对地核导弹的常规航空动力学设计、无线电控制系统、火箭推进装置等，研制了缩比试验型RTV-A-4“伯劳鸟”，即X-9。


X-10是专门为MX-770（B/SM-64）“纳瓦霍”洲际巡航导弹计划而开发的一种超音速无人驾驶试验飞行器，用来搜集空气动力学设计、控制和自动导航系统的数据。图为X-10。


X-11是SM-65“阿特拉斯”洲际弹道导弹的前身，用以搜集后者研制过程中所必须的试验技术数据，是发展“阿特拉斯”导弹的关键试验设备。图为发射中的X-11。


与X-11一样，X-12的任务也是为“阿特拉斯”洲际弹道导弹的研制工作搜集试验飞行数据。X-12先后制造过5枚，但都在试验中消耗了，没有任何一枚能够保存下来。图为X-12


X-13纯粹使用喷气发动机来完成垂直起降，它使用一台罗罗公司的“埃文”RA.28-49型涡轮喷气发动机，能够很容易的在垂直与水平飞行状态之间转换。是有史以来五角大楼迎接的第一架也是唯一一架固定翼喷气式飞机。图为正在降落的X-13。


X-14可以实施真正意义上的垂直起降而不是尾部立式起降，不需要使用地面回收装置帮忙。从1954年11月首飞开始，唯一的一架X-14用了27年，是美国X系列试验飞行器中“寿命”最长的。


X-15试验飞行几乎涉及了高超音速研究的所有领域，并为美国后来水星、双子星、阿波罗有人太空飞行计划和航天飞机的发展提供了极其珍贵的试验数据。图为X-15与伴飞的F-104战斗机一起降落，清晰可见其后部的降落滑撬。


1964年2月，两架X-15被改装为X-15A-2。机身加长了71厘米，机翼下增加了两个分别装有液氨和液氧的罐体，为X-15A-2多提供60秒的飞行时间。X-15A-2在1967年创造出了6.72马赫的世界最快速度记录。图为X-15A-2。


X-16是一种高空照相侦察飞机，但只作出了一个缩比模型后就被洛克希德公司更先进的U-2高空侦察机给拉下了马。是X系列中第一架非试验用途的飞行器。


X-17是为获取导弹头锥体在高速再入过程中的试验数据，来发展远程弹道导弹。X-17 是一种三级固体燃料火箭，是首架采用钝形头锥设计的飞行器。图为地面调试中的X-17。


X-18是美国研制的第一种可倾转翼飞机。1961年7月，X-18在它的第20次试验飞行中一个倾转翼发动机发生了故障，受到很大损伤，再也没有飞上蓝天。图为地面试验中的X-18。


X-18的机体是在蔡斯YC-122C运输机的基础上改进而来的，安装的两台艾立森T40-A-14涡轮螺旋桨发动机来自美国海军的XFY-1/XFV-1立式起降战斗机。机长19.20米，机高7.49米，翼展14.63米。图为X-18。


X-19最初是一款小型倾转翼商业飞机M-200，美国军方在它基础上研制X-19，最大巡航速度只达到650公里/小时，有效载荷能力只有550千克。首架X-19由于机械故障坠入沼泽地而损毁，X-19项目被取消。图为X-19。


X-20"代纳索"是一种载人航天轰炸机，可超过5马赫高超音速飞行，执行侦察、武器投放等军事任务。X-20由"大力神"火箭送入地球轨道，可进行多圈轨道飞行。从某种意义上说，X-20是后来航天飞机的"先行者"。


X-20长14.50米，翼展6.22米，采用无尾三角翼布局，头部呈圆拱形，机翼后掠72度，翼尖上折充当垂直安定面。图为X-20想象图。


后来由于耗资过大和设计目标不切实际，X-20项目在只完成一个全比例模型后就于1963年12月被取消了。图为X-20想象图。


X-21是用来进行层流控制研究的，机长10.75米，机高7.77米，翼展28.49米，其机翼表面上开有多重狭窄缝隙，可使空气注入从而诱发非湍层流的出现。图为X-21。


X-22也是一种倾转翼飞机，由D2127运输机改进而来，机长12.03米，机高6.27米，翼展11.97米。其设计比较另类，前机身两侧紧贴着两台通用电气YT53-GE-8D轴涡轮发动机，另外两台发动机安装在后机身的一个横梁上。图为X-22。

      美国 X 系列试验飞机先后创造了多项人类飞行史上的记录，如第一次突破音障、第一次飞到了 30,000 米、60,000 米、90,000 米的高空，第一次使用合成金属制造飞行器主结构，第一次突破 4 马赫、5 马赫和 6 马赫、第一次在接近音速条件下验证了整个机翼的层流控制理论、第一次的火箭洲际航行……凭借这些科研“排头兵”，美国在航空航天领域的研究长期处于世界领先地位，不断抢占着高科技的“制高点”。
      而纵观美国整个 X 系列试验飞行器的发展史，你会发现其中许多型号都是以失败而告终，而且花费了大量的人力、物力和财力，但正是有了这些尖端科学技术的“开拓者”，才有了今日美国航空航天研究领域的辉煌成就。 


最早的3架X-1是贝尔飞机公司制造的，而后NACA（美国国家航空咨询委员会，美国国家航空航天局NASA的前身）也加入了X-1项目的研制工作。


X-1试验飞机作为人类历史上一种划时代的飞机，不仅仅是因为它的速度超过了音速，也是因为它是世界上第一种纯粹为了试验目的而设计制造的飞机。


贝尔飞机公司制造的3架X-1机长9.45米，机高3.35米，翼展8.53米，其机身形状与12.7毫米机枪子弹极其相似，这样可在超音速飞行时保持机体的稳定。X-1的机翼为平直翼，翼面厚度很小。图为超音速飞行中的X-1。


贝尔飞机公司之后又建造了四架经过改进的 X-1，其中 X-1A进行动力稳定试验，X-1B进行空中载荷研究，X-1C搭载机炮进行武器测试（实体模型阶段被取消），X-1D则进行传热研究。图为X-1三视图。


1945年贝尔飞机公司、美国陆军航空队、NACA研制X-2试验机，它是一种装备火箭发动机、后掠翼的试验用机，主要用途是研究飞行器在高空高速飞行条件下的气动力加热对机体结构的影响，以及飞行稳定性和操控有效性。图为X-2与载机B-50


X-2机长13.84米，机高3.60米，翼展11.55米。其机身使用了不锈钢和K-monel（一种铜镍合金）材料，其动力为一台寇蒂斯XLR25液体火箭发动机。鉴于早期X-1发生的事故X-2为飞行员安装了一个逃生舱。图为-2三视图。


道格拉斯飞机公司研制的X-3机长20.36米，机高3.81米，翼展6.92米，其外形就像一把短剑，是早期X系列试验飞机中外形最流畅的。图为X-3。


图为X-3与 X-1A、D-558-1、XF-92A、X-5、D-558-2、X-4停放在一起。


X-3机体结构首次尝试大量使用钛合金，同时进行了低展弦比、高翼载机翼的可行性研究。X-3的机身细长机翼短粗，这是当时美国正在研制中的战斗机的典型布局。F-104“星”战斗机的翼形就是取自X-3。图为X-3三视图。


洛斯罗普飞机公司的X-4主要是用来验证半无尾翼超音速飞行的可行性。X-4机体相当小巧，机长仅为7.07米，机高4.54米，翼展5.15米，只能容纳两台J30喷气发动机、一名飞行员和必要的设备，携带的油料也只能维持45分钟。图为X-4。


X-4的飞行试验证明，半无尾翼飞机不适合接近马赫1的飞行。计算机电传系统的出现让后掠翼无尾翼设计再次火了起来，X-36、F-117A等都采用了这样的设计，尽管它们的外形和 X-4 相比已经是发生了巨大的变化。图为地面维护中的X-4。


贝尔飞机公司的X-5将研究的重点转向了变后掠翼。X-5的机翼可在20～60度之间变换，总共需要20秒钟。X-5 在外形上大量借鉴了德国在二战期间研制的 P.1101，都是机头进气、气泡式座舱和下置发动机设计。机长10.18米，机高3.66米，翼展为6.34米。图为X-5。


凭借着X-5的丰厚技术积累，美国先后研制出了F-111战斗轰炸机、F-14战斗机以及B-1轰炸机，可以说，X-5是美国变后掠翼飞机的共同“祖先”。图为NACA的早期试验机，从左至右依次是D-558-2、D-558-1、X-5、X-1、XF-92、X-4。


X-6项目在核力量至上的年代出台。X-6构想以B-36轰炸机为基础，安装一台通用电气P-1型核反应堆，其产生的热能将带动四台通用电气J47涡轮喷气发动机运转，从而为X-6提供飞行动力。


后来美国人发现这种飞机在未来的战争中只能成为悬在自己头上的“核炸弹”，其安全性得不到很好的保证。很快X-6就被取消了。作为X-6的前期研究技术储备的NB-36H核动力飞机已经安全飞行了47次。图为飞行中的NB-36H。


X-7主要用来进行高速冲压喷气发动机的研究工作，其主要型号有X-7A-1、X-7A-3和X-7B。X-7体形很独特，常被戏称作“飞行大烟囱”，它是世界上第一架采用冲压喷气发动机速度达到3马赫的飞行器。


X-8是一种十分廉价的无制导探空火箭，X-8装备有RTV-N10型液体燃料火箭发动机和固体燃料助推器，最大速度可达6马赫。


为测试ASM-A-2“淘气鬼”空对地核导弹的常规航空动力学设计、无线电控制系统、火箭推进装置等，研制了缩比试验型RTV-A-4“伯劳鸟”，即X-9。


X-10是专门为MX-770（B/SM-64）“纳瓦霍”洲际巡航导弹计划而开发的一种超音速无人驾驶试验飞行器，用来搜集空气动力学设计、控制和自动导航系统的数据。图为X-10。


X-11是SM-65“阿特拉斯”洲际弹道导弹的前身，用以搜集后者研制过程中所必须的试验技术数据，是发展“阿特拉斯”导弹的关键试验设备。图为发射中的X-11。


与X-11一样，X-12的任务也是为“阿特拉斯”洲际弹道导弹的研制工作搜集试验飞行数据。X-12先后制造过5枚，但都在试验中消耗了，没有任何一枚能够保存下来。图为X-12


X-13纯粹使用喷气发动机来完成垂直起降，它使用一台罗罗公司的“埃文”RA.28-49型涡轮喷气发动机，能够很容易的在垂直与水平飞行状态之间转换。是有史以来五角大楼迎接的第一架也是唯一一架固定翼喷气式飞机。图为正在降落的X-13。


X-14可以实施真正意义上的垂直起降而不是尾部立式起降，不需要使用地面回收装置帮忙。从1954年11月首飞开始，唯一的一架X-14用了27年，是美国X系列试验飞行器中“寿命”最长的。


X-15试验飞行几乎涉及了高超音速研究的所有领域，并为美国后来水星、双子星、阿波罗有人太空飞行计划和航天飞机的发展提供了极其珍贵的试验数据。图为X-15与伴飞的F-104战斗机一起降落，清晰可见其后部的降落滑撬。


1964年2月，两架X-15被改装为X-15A-2。机身加长了71厘米，机翼下增加了两个分别装有液氨和液氧的罐体，为X-15A-2多提供60秒的飞行时间。X-15A-2在1967年创造出了6.72马赫的世界最快速度记录。图为X-15A-2。


X-16是一种高空照相侦察飞机，但只作出了一个缩比模型后就被洛克希德公司更先进的U-2高空侦察机给拉下了马。是X系列中第一架非试验用途的飞行器。


X-17是为获取导弹头锥体在高速再入过程中的试验数据，来发展远程弹道导弹。X-17 是一种三级固体燃料火箭，是首架采用钝形头锥设计的飞行器。图为地面调试中的X-17。


X-18是美国研制的第一种可倾转翼飞机。1961年7月，X-18在它的第20次试验飞行中一个倾转翼发动机发生了故障，受到很大损伤，再也没有飞上蓝天。图为地面试验中的X-18。


X-18的机体是在蔡斯YC-122C运输机的基础上改进而来的，安装的两台艾立森T40-A-14涡轮螺旋桨发动机来自美国海军的XFY-1/XFV-1立式起降战斗机。机长19.20米，机高7.49米，翼展14.63米。图为X-18。


X-19最初是一款小型倾转翼商业飞机M-200，美国军方在它基础上研制X-19，最大巡航速度只达到650公里/小时，有效载荷能力只有550千克。首架X-19由于机械故障坠入沼泽地而损毁，X-19项目被取消。图为X-19。


X-20"代纳索"是一种载人航天轰炸机，可超过5马赫高超音速飞行，执行侦察、武器投放等军事任务。X-20由"大力神"火箭送入地球轨道，可进行多圈轨道飞行。从某种意义上说，X-20是后来航天飞机的"先行者"。


X-20长14.50米，翼展6.22米，采用无尾三角翼布局，头部呈圆拱形，机翼后掠72度，翼尖上折充当垂直安定面。图为X-20想象图。


后来由于耗资过大和设计目标不切实际，X-20项目在只完成一个全比例模型后就于1963年12月被取消了。图为X-20想象图。


X-21是用来进行层流控制研究的，机长10.75米，机高7.77米，翼展28.49米，其机翼表面上开有多重狭窄缝隙，可使空气注入从而诱发非湍层流的出现。图为X-21。


X-22也是一种倾转翼飞机，由D2127运输机改进而来，机长12.03米，机高6.27米，翼展11.97米。其设计比较另类，前机身两侧紧贴着两台通用电气YT53-GE-8D轴涡轮发动机，另外两台发动机安装在后机身的一个横梁上。图为X-22。