Northrop X-4 Bantam

Northrop-X4-Bantam.jpg
X-4 Bantam
X-4 Bantam
Roll Prototyp för svanslöst flygplan
Tillverkare Northrop Corporation
Första flygningen 15 december 1948
Status Pensionerad
Antal byggt 2

Northrop X-4 Bantam var en prototyp av ett litet twinjet- flygplan tillverkat av Northrop Corporation 1948. Det hade inga horisontella bakytor, beroende istället på kombinerade hiss- och skevskenors kontrollytor (kallade elevons ) för kontroll i pitch and roll attityder, nästan exakt i samma sätt som den raketdrivna Messerschmitt Me 163 från Nazitysklands Luftwaffe. Vissa aerodynamiker hade föreslagit att eliminering av den horisontella svansen också skulle göra sig av med stabilitetsproblem vid snabba hastigheter (kallat chockstopp ) som är ett resultat av interaktionen mellan supersoniska chockvågor från vingarna och de horisontella stabilisatorerna. Idén hade förtjänst, men dåtidens flygkontrollsystem hindrade X-4 från att nå någon framgång.

Utveckling

Två X-4:or byggdes av Northrop Corporation, men den första visade sig vara mekaniskt osunda och efter tio flygningar var den jordad och användes för att tillhandahålla delar till den andra. Medan den testades från 1950 till 1953 vid NACA High-Speed ​​Flight Research Station (nu Edwards Air Force Base ), uppvisade X-4:ans semi-svanslösa konfiguration inneboende longitudinella stabilitetsproblem ( tumlare ) när den närmade sig ljudets hastighet. Man drog slutsatsen att (med den kontrollteknik som fanns tillgänglig vid den tidpunkten) stjärtlösa farkoster inte var lämpade för transonisk flygning.

Man trodde på 1940-talet att en design utan horisontella stabilisatorer skulle undvika samverkan av stötvågor mellan vingen och stabilisatorer. Dessa ansågs vara källan till stabilitetsproblemen vid transoniska hastigheter upp till Mach 0,9 . Två flygplan hade redan byggts med en semi-svanslös design – den raketdrivna Me 163B Komet som flögs i strid av Nazitysklands Luftwaffe under andra världskriget och den turbojetdrivna brittiska de Havilland DH.108 Swallow byggd efter kriget . United States Army Air Forces undertecknade ett kontrakt med Northrop Aircraft Company den 11 juni 1946 om att bygga två X-4:or. Northrop valdes på grund av sin erfarenhet av flygande vingdesigner, såsom N-9M , XB-35 och YB-49 flygplan.

Det resulterande flygplanet var mycket kompakt, bara tillräckligt stort för att rymma två Westinghouse J30 jetmotorer, en pilot, instrumentering och en 45-minuters bränsletillförsel. Nästan allt underhållsarbete på flygplanet kunde utföras utan att använda en stege eller fotpall. En person som står på marken kan lätt titta in i sittbrunnen. Flygplanet hade också delade klaffar, som fungerade som hastighetsbromsar.

Verksamhetshistoria

Förbereder för flyg

Den första X-4 (serienummer 46-676) levererades till Muroc Air Force Base, Kalifornien , i november 1948 . Den genomgick taxitester och gjorde sin första flygning den 15 december 1948, med Northrop testpilot Charles Tucker vid kontrollerna. Vinterregn översvämmade Rogers Dry Lake strax efter, vilket förhindrade ytterligare X-4-flygningar fram till april 1949 . Den första X-4 visade sig vara mekaniskt opålitlig och gjorde bara tio flygningar. Walter C. Williams , chefen för NACA Muroc Flight Test Unit (nu Dryden Flight Research Center ) kallade flygplanet för en "citron". Den andra X-4:an (serienummer 46-677) levererades under flygstopp och visade sig snart vara mycket mer tillförlitlig. Det gjordes totalt 20 entreprenörsflygningar. Trots detta drog entreprenörsflygprogrammet ut på tiden till februari 1950, innan båda flygplanen överlämnades till flygvapnet och NACA. Den första X-4:an flög aldrig mer, användes som reservdelar till det andra flygplanet.

NACA instrumenterade den andra X-4:an för att genomföra en kort serie flygningar med flygvapnets piloter. Dessa inkluderade Chuck Yeager , Frank Kendall Everest, Jr. , Al Boyd , Richard Johnson, Fred Ascani , Arthur Murray och Jack Ridley . Flygningarna gjordes i augusti och september 1950. Den första flygningen av en NACA-pilot gjordes av John H. Griffith den 28 september 1950.

De första NACA X-4-flygningarna, som fortsatte från slutet av 1950 till maj 1951 , fokuserade på flygplanets känslighet för stigning. NACA-piloterna Griffith och Scott Crossfield noterade att när X-4:ans hastighet närmade sig Mach 0,88 började den en tonhöjdssvängning av ökande svårighetsgrad, som liknades vid att köra på en tvättbrädeväg . Ökande hastigheter orsakade också ett tucking-fenomen, där nosen lutade ner, ett fenomen som också upplevdes av Me 163A Anton -prototyperna 1941. Mer allvarligt, flygplanet visade också en tendens att "jaga" runt alla tre axlarna. Denna kombinerade girning, stigning och rullning, som blev allt svårare när hastigheten ökade, var en föregångare till tröghetskopplingen som skulle bli en stor utmaning under de kommande åren.

För att korrigera den dåliga stabiliteten beslutade projektingenjörer att öka tjockleken på klaffen/hastighetsbromsens bakkant. Balsaträremsor lades till mellan de övre och nedre gångjärnsförsedda "clamshell"-liknande klaff-/hastighetsbromshalvorna, vilket fick dem att förbli öppna i en 5° vinkel. Det första testet av den trubbiga bakkanten flögs den 20 augusti 1951 av NACA-piloten Walter Jones. Ett andra test gjordes av Crossfield i oktober. Resultaten var positiva, där Jones kommenterade att X-4:ans flygegenskaper hade förbättrats avsevärt, och att flygplanet inte hade problem med pitchkontroll upp till en hastighet av Mach 0,92.

Balsaremsorna togs bort och X-4 genomförde sedan en lång rad flygningar för att testa landningsegenskaperna. Genom att öppna hastighetsbromsarna kunde flygplanets lyft-till-drag-förhållande minskas till mindre än 3:1. Detta var för data om framtida raketdrivna flygplan. Testerna fortsatte till och med oktober 1951, tills bränsleläckor i vingtankar tvingade flygplanet att vara på grund till mars 1952 , då landningstesterna återupptogs. NACA-piloterna Joe Walker , Stanley Butchard och George Cooper checkades också ut i flygplanet.

Testerna med förtjockad klaff/hastighetsbroms hade varit uppmuntrande, så balsaträremsor återinstallerades på både klaff/hastighetsbroms och elevonerna. Den första flygningen gjordes av Jones den 19 maj 1952, men en av motorerna skadades under flygningen, och det var augusti innan en ersättare J30 kunde hittas. När flygningarna återupptogs visade de att modifieringarna hade förbättrat stabiliteten i både stigning och gir, och försenade förändringarna av nosedown-trim från Mach 0,74 till Mach 0,91. Över Mach 0,91 svängde dock X-4 fortfarande.

I maj 1953 togs balsaträremsorna bort igen, och X-4:ans dynamiska stabilitet studerades i den ursprungliga klaff/hastighetsbromsen och elevonkonfigurationen. Dessa flygningar gjordes av Crossfield och John B. McKay . Detta var slutprojektet för X-4, som gjorde sin 81:a och sista NACA-flygning den 29 september 1953. Båda flygplanen överlevde testprogrammet. Den första X-4, AF serienummer 46-676, överfördes till United States Air Force Academy , Colorado Springs, Colorado , innan den returnerades till Edwards Air Force Base. 46-676 har restaurerats i augusti 2012 och förvaras för närvarande i förvaring i väntan på placering i Edwards Museum. Den andra X-4:an gick till National Museum of the United States Air Force vid Wright-Patterson Air Force Base nära Dayton, Ohio , där den finns kvar.

, eftersom en svepvingad semi-svanslös design inte var lämplig för hastigheter nära Mach 1, även om Voughts F7U Cutlass visade sig vara något av ett motexempel - den utvecklade versionen var den första flygplan för att demonstrera butiksseparation över Mach 1. Flygplanskonstruktörer kunde därmed undvika denna återvändsgränd. Det var inte förrän utvecklingen av datorsystem som fly-by-wire-system som sådana konstruktioner kunde vara praktiska. Halvsvanslösa mönster dök upp på X-36 , Have Blue , F-117 och Bird of Prey , även om dessa flygplan alla skilde sig markant i form från X-4. Trenden under testprogrammet gick redan mot delta- och modifierade deltaflygplan som Douglas F4D, Convair F-102A från XF-92A och Avro Vulcan.

Flygplan utställda

Specifikationer (X-4)

Northrop X-4 3-view.png

Data från X-4 – The Bantam Explorer

Generella egenskaper

  • Besättning: 1
  • Längd: 23 fot 3 tum (7,09 m)
  • Vingspann: 26 fot 10 tum (8,18 m)
  • Höjd: 4,52 m (14 fot 10 tum)
  • Vingarea: 200 sq ft (19 m 2 )
  • Flygplan : NACA 0010-64
  • Tomvikt: 5 507 lb (2 498 kg)
  • Max startvikt: 7 820 lb (3 547 kg)
  • Kraftverk: 2 × Westinghouse J30-WE-7 / WE-9 turbojetmotorer , 1 600 lbf (7,1 kN) dragkraft vardera

Prestanda

  • Maxhastighet: 625 mph (1 006 km/h, 543 kn)
  • Räckvidd: 420 mi (680 km, 360 nmi)
  • Servicetak: 42 300 fot (12 900 m)
  • Klättringshastighet: 7 700 fot/min (39 m/s)

Se även

Flygplan med jämförbar roll, konfiguration och era

Relaterade listor

Anteckningar

Bibliografi

Public Domain Den här artikeln innehåller material från allmän egendom från webbplatser eller dokument från National Aeronautics and Space Administration .

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Northrop_X-4_Bantam&oldid=1135789725 "