从 X-1 到 X-50 —— 美国 X 系列试验飞行器简史

VibInfo

X-10

　　X-10 由北美航空公司研制，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。X-10 机长 20.14 米，机高 4.51 米，翼展为 8.56 米。X-10 的机体设计比较有特色，采用下三角翼、双垂直安定翼和机鼻鸭翼的布局。此外，可收放起落架和助降伞能使 X-10 重复使用。X-10 安装有两台威斯汀豪斯 J40-WE-1 涡轮喷气发动机，其最大速度为 2.05 马赫。最初 X-10 的飞行由地面无线电控制，后来则开始使用自动导航系统。

　　1953 年 10 月 14 日，X-10 在爱德华兹空军基地进行了首飞。尽管 X-10 的试验飞行很顺利，但随着 1957 年“纳瓦霍”项目（纳瓦霍为美国一个印第安人部落名，其使用的语言十分复杂，因而在太平洋战争期间美军曾招募了一批纳瓦霍人作为密码通讯员）的下马，X-10 的飞行也很快被中止。其后大部分 X-10 被充当靶机使用，目前仅存的唯一一架 X-10 保存在美国俄亥俄州代顿美国空军博物馆内。

VibInfo

X-11

　　康维尔公司研制的 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。“阿特拉斯”是美国部署的第一种洲际弹道导弹，其后续派生型号直到今天也还作为民用/军用空间探测发射运载工具使用。
　　X-11 为康维尔公司两级火箭计划的首个产品，长度为 29.26 米，直径为 3.66 米。X-11 安装有一台北美 XLR43-NA-5 火箭发动机，最大速度高达 10.6 马赫。总共制造了 8 枚 X-11，先后参与了“阿特拉斯”洲际弹道导弹和“水星”载人轨道飞行计划。

VibInfo

X-12
　　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。同时 X-12 是康维尔公司两级火箭计划实施的第二个产品，用以全面掌握使用洲际弹道技术。
　　X-12 长度为 31.40 米，直径为 3.65 米，其第一级安装有四台北美 XLR-43-NA-5 火箭发动机，第二级则是一台，最大速度可达 18 马赫。X-12 先后制造过 5 枚，但和 X-11 一样都在试验中消耗了，没有任何一枚能够保存下来。

VibInfo

X-13
        瑞恩航空公司研制的 X-13 是一种纯粹使用喷气发动机来完成垂直起降（VTOL）的试验型飞机，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。X-13 机长 7.13 米，机高 4.60 米，翼展 6.40 米。
　　 垂直起降技术现在看来已经不是什么新鲜事了，但在二十世纪五十年代中期却是相当前卫同时也是难度颇大的设计。鉴于瑞恩航空公司为美国海军成功研制了喷气－螺旋桨混合式战斗机 FR-1“火球”，美国空军于 1954 年 7 月决定让该公司开始研制垂直起降喷气式飞机 X-13，后来海军和 NACA 也进入其中。为了减轻 X-13 的重量，常规飞机中最常见的部件都被取消了，如起落架、襟翼、弹射座椅等。另外，X-13 所携带的燃油也受到了严格限制。1957 年 7 月，X-13 从安德鲁空军基地直接飞到了美国五角大楼附近并安全降落，这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。
　　X-13 采用无尾三角翼设计，翼尖和垂尾顶部位置装有压缩空气喷嘴以控制机体空中飞行姿态。由于没有起落架，X-13 的机鼻下方安装有一个简单的吊钩以钩住平板车起降台上方的横杆。X-13 中部也有一个托架，可与起降台相连。平时平板车起降台是水平的，X-13 就停放在上面。当 X-13 即将起飞的时候，起降台就会升起至垂直位置，随后 X-13 即可垂直起飞。降落时，X-13 飞行员要将吊钩钩住横杆进行回收，整个过程需要极大的耐心和极高的飞行技术。因而虽然 X-13 在技术上是成功的，但在实用性方面却是失败的。即便如此，X-13 的成功飞行还是证明了喷气垂直起降飞机在技术上是可行的，为日后喷气垂直起降飞机的发展提供了十分有益的借鉴。


正在降落的 X-13

VibInfo

X-14
　　贝尔飞机公司的 X-14 也是一种验证 VTOL 技术的飞机，与 X-13 不同的是它可以实施真正意义上的垂直起降而不是尾部立式起降，这样就不需要使用地面回收装置来帮忙了。X-14 主要用来验证飞机在垂直起降工作状态下，飞行操纵系统如何适应其配平的变化。
　　X-14 的机身和机翼分别取自两种不同的飞机，所以它的外形看上去十分怪异。X-14 机长 7.92 米，机高 2.71 米，翼展 10.30 米。由于没有安装弹射座椅，X-14 的座舱是半开式的，飞行员可在紧急情况下迅速离开驾驶舱。从 1954 年 11 月首飞开始，唯一的一架 X-14 一直使用到了 1981 年，它是美国 X 系列试验飞行器中“寿命”最长的一个。

VibInfo

X-15
        X-15 高超音速研究项目是由 NASA 牵头，联合美国空军、海军和北美航空公司共同进行的。在近十年的时间里，X-15 先后创造了 6.72 马赫和 108,000 米的速度与升限的世界记录，它的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。在 X-15 整个试验飞行过程中，研究人员根据其飞行数据总共撰写了 765 份有价值的研究报告。
　　X-15 机长 15.30 米，机高 3.53 米，翼展 6.79 米，采用中单翼设计，最初装备两台 XLR-11 火箭发动机（后改为 XLR-99）。X-15 机身表面覆盖有一层称作 Inconel X 的镍铬铁合金，可抵御高速飞行时产生的 1,200 度高温。由于火箭发动机燃料消耗量惊人，所以 X-15 必须由一架 B-52 载机带入空中。从载机上释放后，X-15 自身携带的燃料只能飞行 80～120 秒，因此余下来的 10 分钟左右只能是无动力滑翔。降落时，X-15 机身前部下方安装有常规机轮，机身后部则为两个着陆滑撬。

VibInfo

1964 年 2 月，两架 X-15 被改装为 X-15A-2。后者机身加长了 71 厘米，机翼下增加了两个分别装有液氨和液氧的罐体，它们可以为 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。

X-15A-2

VibInfo

1964 年 2 月，两架 X-15 被改装为 X-15A-2。后者机身加长了 71 厘米，机翼下增加了两个分别装有液氨和液氧的罐体，它们可以为 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。

X-15 三视图

VibInfo

X-16

　　贝尔飞机公司的 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。X-16 机翼奇长，其翼展达到了 34.75 米。根据 1953 年美国空军提出的要求，X-16 升限应该能达到 21,000 米左右，航程也应在 2,800 公里以上，同时具有亚音速飞行能力。
　　X-16 是 X 系列中第一架非试验用途的飞行器，赋予其 X 编号只是为了掩人耳目罢了，这是美国人经常玩的把戏。这和后来为 F-117“夜鹰”隐形轰炸机赋予“F”编号是同样的道理，都是为了掩盖它们在未来的真实作战用途。


X-16 模型

VibInfo

X-17

　　当美国空军在 1953 年开始决定发展远程弹道导弹的时候，如何获取导弹头锥体在高速再入过程中的试验数据以完善设计方案成为一项重要任务。为了满足这一需要，洛克希德公司于 1955 年 1 月获得了研制建造 X-17 导弹的合同。
　　洛克希德公司的 X-17 是一种三级固体燃料火箭，用来获取制造再入大气层运载工具所需的试验数据。X-17 长度为 12.33 米，最大直径为 0.79 米，总共装备有四台固体火箭发动机。根据 X-17 一系列试飞试验所获得的宝贵数据，美国先后研制出了一大批再入大气层飞行器。另外，X-17 是首架采用钝形头锥设计的飞行器。
　　在一次典型任务中，X-17 会在第一级推进阶段爬升至 15,000 米的高空。当第一级燃料耗尽后，X-17 开始降低高度。当高度降至 36,500 米时，第二级点火推动 X-17 从马赫 5 加速至 10 马赫。当 X-17 下降至 22,000 米时，第三级点火将速度最终提升至 14.5 马赫的极限。


地面调试中的 X-17

VibInfo

X-18

　　美国希勒飞机公司的 X-18 是美国研制的第一种可倾转翼飞机，说它是后来 XC-142 和 V-22“鱼鹰”的“祖先”一点也不为过。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。X-18 机长 19.20 米，机高 7.49 米，翼展 14.63 米。
　　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，飞机随即进入了螺旋。虽然 X-18 在坠毁前的一刹那被机组成员成功降落，但与地面碰撞后的机体还是有很大的损伤。这之后 X-18 再也没有飞上蓝天，只在地面上进行一些测试。最终 X-18 试验项目被取消，唯一的一架也被拆解当作废品买掉了。

VibInfo

X-19
　　X-19 最初是寇蒂斯-莱特公司生产的一款小型倾转翼商业飞机 M-200，后来美国军方认为该机具有执行侦察、运输任务的潜力，因而决定在它的基础上研制 X-19。四台外露螺旋桨由两台莱康明 T53-L-1 涡轮轴发动机提供动力，前者安装在翼展为 5.21 米的机身顶部短翼上可旋转 90 度。
　　X-19 在试飞中的表现很糟糕，除了最大巡航速度只能达到 650 公里/小时以外，它的有效载荷能力也只有 550 千克。在 1965 年 8 月的一次飞行中，首架 X-19 由于机械故障坠入了一片沼泽地里完全损毁。在第二架开始试验飞行前，X-19 项目被取消了。

VibInfo

X-20

　　X-20是波音公司为美国空军设计的一种载人航天轰炸机，可以超过 5 马赫的高超音速飞行，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。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。

X-20 想象图

VibInfo

X-21

　　诺斯罗普公司的 X-21 是用来进行层流控制研究，它是由道格拉斯公司 WB-66D 飞机改进而来的。层流控制是当时航空学领域一项前沿研究项目，它将提高飞行器燃料使用效率、航程、寿命，减小超音速飞行阻力等，典型的层流控制措施如在机翼上使用多孔物质、多重狭窄表面缝隙、微小穿孔等。

　　X-21 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。X-21 的试验飞行于 1963 年 4 月开始，但其表现却是不尽如人意。机翼表面不够平滑，而且雨水、冰晶、尘土和其它细小微粒也会经常阻塞缝隙从而影响试验效果。在这种情况下，对 X-21 的主翼必须进行大改，否则不可能获得有用的试验数据。但此时美国空军的注意力已经完全集中到了越南，X-21 项目的研究随即被中止。

VibInfo

X-22

　　贝尔飞机公司的 X-22 同样是一种倾转翼飞机，它由 D2127 运输机改进而来。X-22 机长 12.03 米，机高 6.27 米，翼展 11.97 米。
　　首架 X-22 在 1966 年 8 月的一次液压系统故障中完全损毁，因而其后所有的试验飞行任务全部落在第二架 X-22 的身上。这架 X-22 也争气，一直安全使用到了 1984 年 10 月并完成了 500 次以上的飞行任务。

X-22