美國X系列驗證機概述:貝爾X-2(一)

美國X系列驗證機概述:貝爾X-2(一)

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一般看編號直覺就認為,本期要講述的東西是X-1的後繼,其實不然,它們是一對兄弟。最早在1944年就已經初步成型,那就是X-1的40°後掠翼的「37D」方案,以進行美國自主的後掠翼研究以及對二戰期間德國未完成的後掠翼飛行特性研究的延續。但與X-1不同的是,X-2在1945年才正式開始提上貝爾公司的日程,正式對「37D」方案進行重大修改以及生產製造的合同1945年12月才簽訂,1947年合同才交到貝爾公司手裡,編號W33-038-ac-138835。

貝爾「37D」方案氣動模型,他還不是X-1和X-2之中的任何一個,採用垂尾,平尾,主翼皆後掠。

貝爾X-1一族突破1馬赫和2馬赫的飛行,正式打開了人類超音速飛行時代。而他的同門兄弟,在人類歷史上第一個觸及3馬赫速度皇冠,大大加深了人類對高馬赫數飛行特性的認識,以及正式開啟了冷戰高空高速飛行器時代。他就是貝爾X-2。

·承製商與出資方

紐約布法羅·貝爾飛機公司/USAF(前USAAF也參與到了進來),NACA。

·任務

由貝爾初步設計部門優秀團隊設計的X-2飛機命運多舛,其任務是繼續完成一二代X-1所不能行之事,那就是實打實的高空高速飛行,對大馬赫數時的氣動加熱對飛機結構的影響的探索、對後掠翼的研究。

·歷史

X-2項目最早開始於1944年提出的一個建議,即研製一種有人駕駛飛機以探索空氣壓縮性現象,在德國工程師阿道夫·布希曼和美國工程師羅伯特·瓊斯等先驅者所進行的後掠翼研究的基礎上,賴特-帕特森基地為此做出了大量的評估工作,並認定應該採取一種比較保守的途徑。

基於此,以及為了滿足陸航以更符合其最新戰鬥機,即洛克希德P-80,的技術路線的形式開展機翼跨聲速性能研究的興趣,選擇了平直機翼。但陸航對後掠翼的興趣仍然存在,當發現德國的研究路線不謀而合時,這種興趣更為濃厚。

二戰期間,美德雙方都一直在進行著後掠翼的研究工作。實際上德國空氣動力學專家阿道夫·布希曼早在20世紀30年代就開始了研究,並於1935年向第五次沃爾特航空高速學術會提交了一份具有歷史意義的描述「箭頭翼(Pfeilflügel)」的論文。儘管激起了一定的波瀾,但論文並沒有得到廣泛接受,這是因為飛機和推進系統的性能還沒有達到能利用後掠一特性的水平。

在大洋彼岸的美國,NACA工程師羅伯特·瓊斯也對後掠翼進行了類似的研究,他是在為另一個項目研究細長翼時偶然發現這一個理論的,後掠翼提升飛機性能方面的潛力使他著了迷。瓊斯認定後掠翼的優點將會大大超過其缺點,並將初步發現告訴了同事埃茲拉·科契爾。

後者對前者的初步研究非常感興趣,這最終導致了X-1的跨音速後掠翼改型的建議,這便是「37D」方案,這最終又演變為X-2。

與此同時,美國海軍也正低調地進行著自己的後掠翼飛機研究計劃,他們從貝兒公司借了兩架P-63A飛機,並暫時停放在貝爾飛機公司惠特菲爾德工廠進行改裝。

在搗鼓貝爾的飛機時,海軍對後掠翼的研究也產生了濃厚的興趣。他們自己的高速研究飛機的項目,即道格拉斯「天空閃電」,「高空火箭」D-558-I/II,並已經導致了一系列對低速穩定性的一些擔憂(兩種機型都是同一種後掠翼設計)。

在惠特菲爾德工廠製造中的X-2(編號46-675)飛機,K-鎳銅合金機身首次成功應用,不鏽鋼機翼也是如此。

X-2(46-675)於1950年底進行總裝,儘管按編號它應該是第二架飛機,但卻是第一架完成的。最後塗裝為灰底白面。

將X-2飛機吊裝至EB-50D時需要將後者用液壓升降裝置抬離地面,這樣才能夠保證X-2有足夠的空間上去,X-2滿載重量超過12噸,這對EB-50D來說無疑是個沉重的負擔。

發動機供應商——反作用動力公司無力解決XLR25的種種問題,迫使貝爾第一架X-2(46-675)只能用鉛制物裝在發動機位置上進行無動力滑翔飛行。

對D-558-II低速穩定特性的疑問非常重要,值得進行飛行試驗。因此兩架P-63A飛抵貝爾公司並在斯坦利·史密斯的領導下進行改裝。

當完成各自的改裝後,這兩架P-63A被編號為L-39(在貝爾內被稱為XP-63N),分別被稱為L-39-1(Navy Code 90060),L-39-2(90061)。它們以35°後掠翼替換了原來的平直翼。除腹鰭外,尾翼面基本保持不變。

L-39-1飛機與1946年4月23日在惠特菲爾德工廠由貝爾公司試飛員A.M.約翰斯頓駕機進行了初次飛行。貝爾飛機公司的工程師對從1946年4月23日到5月3日期間進行的8次飛行的總結是「後掠翼的L-39-1飛機與非後掠翼的標準P-63相比,飛行特性沒什麼不同」。

貝爾採取了多重手段來研究L-39獨特的後掠翼構型,包括用於視覺評估氣流模式的機翼絲線,安裝機載設備以評估動態偏航、俯仰和滾轉變數,以及通過安裝較大的腹鰭和增大垂直安定面所產生的效應。

試飛持續了1946年整個夏季,隨著試驗的推進,對飛機構型做了一些更改,其中最引人關注的便是加長了機身,以糾正一開始沒有考慮到的重心問題。

接著是L-39-2的首飛,時間位於5月29日,又是由約翰斯頓駕機進行。在初期試飛時,飛機配備了60°前緣縫翼,以及為了維持飛機重心而設計的自動燃油分配平衡器。

再玩成了海軍資助的大範圍飛行試驗計劃後,L-39-2飛機被借給貝爾公司,並轉由陸航資助。這一轉換是在1946年7.11獲得批准的,同時批准的還有改裝,以作為平台研究即將面世的X-2的低速飛行特性。

進行的改裝包括增加了尖銳的木質機翼前緣,這使得L-39-2飛機機翼變為雙凸翼型,與後來的X-2翼型大致相同。

1946.7.20,經過改裝的L-39-2由貝爾試飛員傑克·伍拉姆斯駕駛進行試飛工作。雖然首飛安全玩成,但是人們發現伍拉姆斯達到飛行速度後不久,前緣縫翼造成了嚴重的俯仰操縱問題。貝爾飛機公司的工程技術人員未能考慮到由於新增前緣導致機翼尺寸發生變化,造成平均有效氣動弦的前移。

重心的後移使得伍拉姆斯處於一個非常不舒服的地位。在一次令人難忘的飛行技能演示中,他通過快速而準確地判斷自己的狀況,使飛機安全著陸。他意識到,當他接地時,他需要維持足夠的空速來保持升降舵的效力。

X-2(46-675)在貝爾W.F.工廠進行發動機靜力試驗

X-2改進前的高翹尾姿態會帶來著陸時的嚴重不穩定性問題,這是因為陸航強制要求「飛機著陸時必須像俊美的戰鬥機那樣,而不是他媽的像爛紙片一樣的滑翔機」,但最後陸航還是被工程師說服,縮短了主起落架支柱,從而降低了重心。

X-2(46-675)從貝爾轉場至愛德華茲AB時的狀態

最初X-2機翼外翼段裝有機械作動的前緣襟翼,後來發現沒有必要即鎖上。

L-39-2的飛行持續了數個月。12月11日,貝爾公司試飛員將L-39-2飛機送到弗吉尼亞州NACA蘭利中心,宣告L-39所有試驗全部結束,為代表X-2項目正式開始的MX-743計劃的提出正式鋪平了道路,但這已經是下一篇所介紹的東西了。

下期:美國X系列驗證機概述:貝爾X-2(二)


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