从 X-1 到 X-50 —— 美国 X 系列试验飞行器简史

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X-23

　　X-23“PRIME”（也被称作 SV-5D）是用来验证再入大气层控制翼面和升力体技术可行性的，它为其后 X-24 和航天飞机的发展提供了十分有用的试验数据。X-23 由“阿特拉斯”运载火箭送入太空，之后返回大气层。

　　X-23 机长 2.01 米，机高 0.88 米，翼展 1.22 米，于 1966 年 12 月 31 日首飞。马丁.玛丽埃塔公司总共制造了四架 X-23，其中三架用于再入大气层试验。最初的两架在试验中没有能够成功回收，直到第三架才顺利完成了再入大气层的试验。

X-23

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X-24
　　马丁.玛丽埃塔公司的 X-24 是一种升力体飞行器，它一半象航天器一半象飞机。升力体飞行器采用钝头锥形体，没有大多飞机所具有的主翼等结构。其锥形体上表面的平坦部分在穿过地球大气层时能够产生升力，同时也能增强启动稳定性。升力体飞行器可以飞到太空中承受住再入大气层时的气动加热，也能象普通飞机一样在空气中滑翔并着陆。

　　在 SV-5D（即 X-23）原型机的基础上，美国空军研制出了装备 XLR-11 火箭发动机的载人升力体飞行器 SV-5P，后改称 X-24A，其机长 7.46 米，机高 3.13 米，翼展 4.17 米。最初 X-24A 的试飞由 B-52 载机（曾作为 X-15 的载机）带入空中，试验完成后打开降落伞并由专门的飞机进行回收。后来，美国空军放弃了这种难度颇大的回收方式，改用水平着陆。试验飞行过程中，试飞员发现 X-24A 启动 XLR-11 火箭发动机后，其操控性和稳定性就会变得让人难以忍受。

X-24A

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　　1971 年，X-24A 开始进行大的改造，随之其代号也变为 X-24B。与它的前身相比，X-24B 已经成为了一种三角翼流线型升力体飞行器，其机长和翼展也增大至 11.43 米和 5.82 米。1975 年 8 月 5 日，X-24B 在 B-52 的挂载下升空。离开载机后，X-24B 打开火箭发动机迅速爬升到 18.3 公里的高度，然后返回爱德华兹空军基地，并顺利的完成了无动力着陆动作。这次试验飞行表明，研制一种能够象普通飞机一样在飞机跑道上着陆的再入飞行器在技术上是完全可行的。

X-24B

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X-25
　　本森飞机公司研制的 X-25 旋翼机（其原型为该公司研制的 B-8M）是直升机与飞机的混合体，作为一种飞行员紧急逃逸系统来使用。越南战争中，弹射出飞机的飞行员经常降落在远离美军救援队控制的区域，因而给救护带来了诸多不便。在这种背景下，X-25 旋翼救生装置便出现了。X-25 主结构采用铝制材料，其上有一个飞行员座椅和三个着陆轮。X-25 的主旋翼是无动力的，弹出损毁飞机后在空气的推动下旋转。另外，X-25 也可在旋翼机构损坏后进行滑翔飞行。X-25 长为 3.41 米，高 2.04 米，旋翼直径 6.61 米。

　　虽然 X-25 的设想很巧妙，但要与战斗机结合起来使用却是相当困难的。经过多次试验后，美国空军还是觉得弹射座椅的可靠性更好，这样 X-25 项目也就走到了终点。

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X-26

　　X-26A 是由谢维泽公司 SGS 2-32 型滑翔机改进而来的，作为美国海军年轻飞行员的训练用机。与无动力的 X-26A 不同，X-26B 是有动力的，它在越南战争中作为丛林作战时的侦察平台来使用。洛克希德公司在 SGS 2-32 型滑翔机上安装了一台 O-200A 活塞发动机，就成为了低噪声的 X-26B。

　　X-26B 可以算得上是最早的“隐身”飞机了，它的发动机安装于驾驶员座舱之后，然后通过一根长轴将一个巨大的螺旋桨置于机头上方，螺旋桨下方由从机头向上伸出的短梁作为支撑，以期最低限度的降低发动机噪音完成侦察任务。

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X-27

　　洛克希德公司研制的 CL-1200“枪骑兵”战斗机是 F-104“星”战斗机的一种改型，它是为了打开国际市场而研制的。美国空军决定购买一架“枪骑兵”进行飞行验证，从而赋予其 X-27 的代号。

　　X-27 保留了 F-104 的机身，机翼则变成了上单翼，进气道形状也改为矩形。X-27 机长 17.16 米，翼展 8.77 米，装备一台普惠 TF30-PW-100 发动机，后来 CL-1200“枪骑兵”在与诺斯罗普 F-5E“虎II”战斗机的竞争中败北，X-27 则因为缺乏研制经费而被中止，只留下了一架全尺寸模型样机。

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X-28
　　X-28A“鱼鹰 I”是乔治.佩雷拉飞机公司研制的一种超轻型水上飞机，由于其造价十分低廉美国海军对它产生了兴趣，希望能将其改造成为一种可以执行海岸巡逻任务的水上飞机。X-28A 机长 5.24 米，机高 1.58 米，翼展 7.01 米，总重量只有 410 千克。X-28A 的动力系统为一台大陆 C90-12 四缸风冷发动机，最大速度为 220 公里/小时。

　　X-28A 也许是 X 系列飞行器中最具有神秘色彩的也是“寿命”最短的，仅仅只造出了一架原型机后就销声匿迹了，其飞行试验时间也只是从 1970 年 8 月持续到 1971 年 10 月。

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X-29A
　　X-29A 同样是 X 系列试验飞行器中十分重要的一员，用于试验前掠翼技术以及为达到下一代战斗机所要求的高机动性、轻重量、低成本、高效率而应用的其它先进技术。X-29A 机长 16.44 米，机高 4.36 米，翼展 8.29 米，采用全动式鸭翼、前掠机翼、后机身边条布局，机翼内半翼后掠，外半翼前掠，两半翼交汇处的不利气流由鸭翼产生的脱体涡卷走，使机翼有较好的升力特性。X-29A 的机翼采用铝合金和钛金属结构，石墨环氧树脂复合材料的蒙皮。X-29A 的飞行控制系统可以极大的减小由前掠翼设计带来的飞行不稳定性，其控制计算机可以 40 次/秒的频率对各个飞行控制面进行调整。另外，三台数字控制计算机还具有备份功能，即一台计算机出现问题后其余两台可以及时接替其工作。X-29A 安装有一台通用电气的 F404-GE-400 涡扇喷气发动机，其最大推力为 7,260 千克。

　　前掠翼技术早在二战开始前就已经出现了，但由于技术条件所限并没有获得多大的发展。上个世纪 70 年代，高强度复合材料的出现使前掠翼在飞行器上的应用有了技术基础。1977 年，DARPA（美国国防高级研究计划局）和美国空军飞行动力学实验室（现莱特实验室）开始联合研制一种前掠翼试验机，并将其命名为 X-29A。由复合材料制成的 X-29A 前掠翼能够在飞行中克服扭曲变形，其强度也有了很大的提高。1981 年，格鲁门飞机公司被选中建造两架 X-29A。第一架 X-29A 于 1984 年 12 月 14 日在爱德华兹空军基地首飞成功，这是 X 系列试验飞行器计划停滞近十年后的首次飞行，标志着美国重新开始了向航空科研领域最高峰的攀登历程。

　　格鲁门公司对 X-29A 进行了 4 次试验飞行后，于 1985 年 4 月将其转交给 NASA 完成余下的试飞工作。最初的飞行试验项目包括：使用先进的数字飞行控制系统在 35% 的负静稳定裕度情况下进行放宽静稳定度飞行，试飞验证前掠翼在跨音速时的优越特性。试飞结果表明，X-29A 在 M0.9/9,100 米的设计点飞行情况相当好。

　　在随后一系列试验飞行中，X-29A 表现出了极佳的大迎角飞行能力。在 45 度的迎角飞行中，X-29A 具有优异的控制响应。即使到了 67 度的极限，X-29A 的表现同样不错，并且具有很好的滚转操纵性。要知道这是不借助任何附加翼面和推力矢量技术而实现的，所以 X-29A 这些飞行试验的意义非比寻常。1992 年，X-29A 还进行了一系列的涡流控制（VFC）试验，同样取得了大量有价值的试验数据。

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X-30
　　X-30 是由美国国防部和 NASA 共同组织研制的一种双座高超音速研究机，同时也是由 DARPA 提出的国家空天飞机（NASP）计划的原型机。X-30 实际上是一种能水平起降单级入轨、高超音速的航天飞机，采用尖头狭身机体大后掠三角翼单垂尾布局，以减少高速飞行时的阻力。X-30 的机身从前到后为头锥、两人驾驶舱、电子设备舱、燃料舱，在机体腹部的动力装置由涡轮冲压/超音速燃烧冲压/入轨和再入大气火箭发动机构成，机体主要使用钛基复合材料，表面高热部分用带有内部冷却系统的防热材料敷设。

　　由于其研制难度太大和研制费用过高，X-30 项目仅仅只是停留在缩比模型研究阶段，并在 1994 年 11 月被取消，因而没有建造任何全尺寸实体样机。

X-30 的想象图

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X-31

　　X-31 增强战斗机机动性（EFM）项目由波音公司与欧洲航空防务航天公司联合开展研究，它是 X 系列试验飞行器中第一个国际合作项目。X-31 机长 14.85 米，机高 4.45 米，翼展 7.28 米，采用鸭式前翼、机腹进气、双三角机翼、单垂尾、无平尾布局，并带有翼根前边条。其机翼采用铝合金翼梁和翼肋、碳纤维复合材料蒙皮，机身结构大部分为铝合金材料。X-31 机身腹部的矩形进气口带前伸的附面层板，其下唇口板可调节。

　　X-31 的动力系统与 X-29A 一样，都是通用电气的 F404-GE-400 涡扇喷气发动机。其发动机尾喷口处安装有三片推力导向片（可作正负 10 度的偏转，并能长时间承受最高 1,500 度的高温），可使飞机在上下或左右方向上的控制更加自如。X-31 采用数字飞行控制系统，其中三台同步主计算机控制飞机飞行控制面的工作，余下一台计算机则在前面三台计算机出现冲突时充当连接断路器的角色，但这四台计算机都不具有与 X-29A 类似的备份功能。

　　X-31 主要用来验证推力矢量技术与高级飞控系统配合的实用性，即用推力矢量技术和可控前翼完成常规飞机无法实现的大迎角机动飞行。与同时代的“先进技术战斗机”（ATF）和“欧洲战斗机”（EFA）等先进战斗机强调中距空战能力的设计思想不同，X-31 计要求主要是研究如何提高近距空战格斗能力，使飞机能够在很大的迎角和很低的速度下飞行，使其具有更高的转弯角速度。

　　首架 X-31 于 1990 年 10 月 11 日进行了首飞，随后的飞行试验大部分都是在验证大迎角条件下的飞行状态。在这些试验中，X-31 尝试了多个角度上的失速飞行，为突破“失速障”这一技术难题积累了大量试验数据。1994 年，X-31 开始进行超音速飞行时无尾翼飞机飞行状态研究的试验。

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X-32

　　通常情况下，战斗机的原型机是不能进入 X 系列试验飞行器计划的，但鉴于 X-32 和 X-35 在设计中都将尝试一种新颖的而且风险极大的“短距起飞和垂直降落”技术，所以破例为它们都赋予了“X”的编号。

　　X-32 是波音公司为了获得美国军方JSF联合攻击战斗机项目而推出的样机，机长 14.33 米，机高 3.96 米，翼展 10.97 米（CTOL 型）。JSF 项目有多种型号：空军常规起降型（CTOL）、海军常规起降舰载型和短距起飞垂直着陆型（STOVL），其中 X-32A 进行常规起降的试验，X-32B 则验证短距起飞和垂直降落的性能。

　　X-32 外形比较奇特，由于它有一对联接在发动机后部的可转向的喷气升力喷管，因而发动机必须安装在飞机前部。X-32 采用很厚的整体式机翼，可承载大部分的结构载荷，并能装载近 9 吨燃油。机头下方有一个缝式进气口，每秒可吸入 180 千克的空气，供一台普惠 F119--SE614 涡轮风扇发动机使用。从总体上看，X-32 使用了大量先进技术，因而其技术实现难度也较大。在与 X-35 的竞争中，“前卫”的 X-32 败下阵来从而也失去了美国军方 21 世纪最大一笔军机采用订单。

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X-33

　　X-33 由洛克希德.马丁公司著名的“臭鼬工程队”研制，它是无人驾驶单级入轨可重复使用航天运载飞行器“冒险星”的 1/2 比例的原型机，机长 20.29 米，机高 5.88 米，翼展 22.06 米。

　　X-33 采用垂直起飞方式，亚轨道飞行，能在飞行跑道上着陆。X-33的 动力采用一台波音公司特别开发的 J2S 火箭发动机，其余部件也是包含了诸多高科技元素。2001 年 3 月，同样由于存在诸多难以突破的技术难关（如线性气塞式发动机），NASA 取消了已经耗资了 13 亿美元的 X-33 项目。

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X-34

　　X-34 也是一种蕴涵了许多最顶尖科技的无人驾驶可重复使用低成本航天运载飞行器，它的主要任务是验证大幅度降低航天运载成本技术的可行性。X-34 机长为 17.76 米，机高 3.50 米，翼展 8.44 米。

　　X-34 项目的目标就是要将现在航天入轨飞行中 10,000 美元/磅的运载成本降至 1,000 美元/磅。虽然其目标很诱人，但 X-34 仍然由于其技术太超前和项目超支于 2001 年 3 月被取消，取消之前制造了 3 架空射试验平台，进行了 3 次系留飞行试验。

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X-35

　　X-35A/B/C 是洛克希德.马丁公司为参加美国军方 JSF 战斗机项目竞标而研制，采用一台普惠 F119-SE611 发动机，并采用升力风扇系统来实现垂直飞行。X-35A 机长 17.34 米，机高 4.41 米，翼展 10.05 米。

　　相较于 X-32 来说，X-35 的设计更加务实，采用的大多数都是已经很成熟的技术。所以从外形上看，X-35 更象是一架常规设计的战斗机。在试飞试验中，X-35 成为了第一架突破马赫 1 的垂直起降飞机。由于赢得了 JSF 的订单，X-35 将成为 21 世纪初生产数量最大的一种战斗机，它将装备美国空军、海军、海军陆战队和英国皇家空军、皇家海军等多个客户。

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X-36

　　由 NASA 和波音公司（原麦道公司）联合研制的 X-36 是一种遥控无尾技术验证机，它在试验中获取的的数据将能极大的提升未来战斗机空战操控性和生存能力。X-36 将用来研究战斗机隐身设计与飞行敏捷性的配合，及其对其它性能的影响。

　　X-36 机长 5.55 米，翼展 3.175 米，机高 0.95 米，空重 494 千克，最大起飞重量 576 千克，最大速度为 450 公里/小时。X-36 采用翼身融合设计鸭式布局构型，没有大多数传统飞机上的垂直尾翼和水平尾翼结构。其结构主要采用铝合金与石墨复合材料蒙皮，机翼前缘与后院都具有 40 度的后掠角。由于是无尾设计，X-36 的雷达反射面积有了大幅度的减小，但却给飞机的飞行敏捷性和高升力特征产生不利的影响。因而 X-36 采用了分裂式副翼和推力矢量装置进行方向操纵，另外还使用了一种非常先进的单通道数字飞行控制系统来使飞机飞行时保持稳定。X-36 采用一台威廉姆斯国际 F112 涡扇发动机，其最大推力为 320 千克。
　　为了节省资金以及获得更可靠的飞行数据，X-36 没有采用异常昂贵复杂的自动飞行控制系统，而是采用遥控的方式。X-36 机鼻处安装有一台微型摄影机和一个微型话筒，这样飞行控制人员在地面虚拟座舱中通过它们所获取的飞行信息对 X-36 进行遥控飞行。首架 X-36 于 1997 年 5 月 17 日成功首飞，随后的试验主要验证了其在低速/大迎角和高速/小迎角状态下的飞行敏捷性，结果显示 X-36 飞行十分稳定而且操控性和机动性也十分出色。X-36 采用常规滑跑起飞和着陆方式，紧急情况下可采用伞降回收。