[科普中國(guó)]-X-4

研發(fā)過(guò)程

1950年至1953年間，X-4在NACA的高速飛行研究局（即后來(lái)的愛(ài)德華空軍基地）進(jìn)行測(cè)試。在此期間，人們發(fā)現(xiàn)X-4的無(wú)水平尾翼的布局在速度接近音速時(shí)會(huì)暴露出內(nèi)在的縱向穩(wěn)定性問(wèn)題。以當(dāng)時(shí)的科技水平來(lái)看，人們認(rèn)為無(wú)尾翼的飛機(jī)不適用于超音速飛行。

1940年代，人們認(rèn)為去掉水平尾翼會(huì)避免機(jī)翼與安定裝置之間的激波的干擾。這個(gè)干擾被認(rèn)為是速度達(dá)到0.9馬赫時(shí)產(chǎn)生的穩(wěn)定性問(wèn)題的原因。在X-4之前已經(jīng)出現(xiàn)了兩種無(wú)水平尾翼的飛機(jī)，即二戰(zhàn)中德國(guó)的火箭飛機(jī)Me 163和戰(zhàn)后英國(guó)的德哈維蘭DH.108。1946年6月11日，美國(guó)陸軍航空隊(duì)與諾斯羅普公司簽訂了兩架X-4的合同。諾斯羅普公司被選中的原因是它在設(shè)計(jì)飛翼方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，它曾經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)N-1M，N-9M，XB-35和YB-49這些飛翼式飛機(jī)。

諾斯羅普公司最后制造出來(lái)的飛機(jī)很小巧，它只夠容納兩具J30渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，一個(gè)飛行員，基本儀器和可供45分鐘使用的燃料。幾乎所有保養(yǎng)工作都可以不用梯子或腳凳來(lái)完成。站在地面上的人可以很容易地看到座艙內(nèi)部。這架飛機(jī)還有分裂開的副翼，可以當(dāng)剎車用。1

飛行歷史第一架X-41948年11月，第一架X-4（編號(hào)46-676）被送到加利福尼亞州愛(ài)德華空軍基地。1948年12月15日它完成了滑行測(cè)試與首飛，飛行員為諾斯羅普公司的試飛員Charles Tucker。冬天的降雨使愛(ài)德華空軍基地很快就被淹沒(méi)，之后的X-4試飛延遲到了1949年4月。第一架X-4被發(fā)現(xiàn)有機(jī)械故障，因此只完成了10次飛行。當(dāng)時(shí)NACA試飛部門（即現(xiàn)在的德萊登飛行研究中心）的領(lǐng)導(dǎo)Walt Williams管這架飛機(jī)叫“檸檬”。第二架X-4（編號(hào)46-677）在試飛計(jì)劃中斷時(shí)被送達(dá)，這架飛機(jī)很快就被發(fā)現(xiàn)比第一架可靠得多。它一共完成了20次飛行。雖然如此，預(yù)定的飛行計(jì)劃直到1950年2月才結(jié)束，這之后這兩架飛機(jī)被送到美國(guó)空軍和 NACA。第一架X-4再也沒(méi)有飛過(guò)，它被用于為第二架X-4提供備用零件。

第二架X-4NACA讓一些美國(guó)空軍飛行員駕駛第二架X-4飛了幾次。這些飛行員包括了：查克·葉格，Pete Everest，Al Boyd，理查德·約翰遜，F(xiàn)red Ascani，Arthur Murray和Jack Ridley。這幾次飛行都在1950年8月至9月間完成。第一次由NACA飛行員操縱的飛行是在1950年9月28日，由John Griffth駕駛。

NACA最初的測(cè)試是從1950年晚期至1951年5月，重點(diǎn)是要測(cè)試飛機(jī)對(duì)傾斜有多敏感。NACA飛行員Griffth 和Scott Crossfield說(shuō)在飛機(jī)的速度達(dá)到0.88馬赫時(shí)，飛機(jī)開始越來(lái)越劇烈地?cái)[動(dòng)，感覺(jué)就像在搓衣板上開車一樣。越來(lái)越高的速度引起了一系列現(xiàn)象，包括機(jī)鼻向下傾斜。更糟的是，飛機(jī)好像要在三個(gè)軸上同時(shí)亂滾，這包括了左右傾斜，上下傾斜和橫滾。隨著速度的增加，這個(gè)現(xiàn)象越來(lái)越明顯。這就是“慣性力偶”現(xiàn)象，一個(gè)對(duì)研究人員的主要挑戰(zhàn)。

為了解決低穩(wěn)定性的問(wèn)題，工程師們決定增加副翼/輔助剎車后緣的厚度。兩片副翼之間被放上了輕木條，使它們保持著5度的傾斜。換裝增厚的副翼的X-4在1951年8月20日首飛，由NACA飛行員Walter Jones駕駛。10月由Scott Crossfield完成了第二次試飛。改進(jìn)后的結(jié)果令人滿意，Jones說(shuō)X-4的性能得到了很大的改善，飛機(jī)在速度達(dá)到0.92馬赫之前沒(méi)有出現(xiàn)要亂翻的征兆。

在此之后，那些加裝的輕木條被移除。之后X-4完成了許多次試飛，為的是獲得降落時(shí)的數(shù)據(jù)。當(dāng)剎車片打開時(shí)，升力-重力比被減少到低于3比1，這是為了獲得將來(lái)的火箭飛機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)。X-4的試飛一直進(jìn)行到1951年10月，那時(shí)機(jī)翼油箱的泄漏使它不得不在地面進(jìn)行大修，直到1952年3月降落測(cè)試得以繼續(xù)進(jìn)行。NACA飛行員Joe Walker，Stanley Butchard 和George Cooper也被選中來(lái)完成試飛任務(wù)。

增厚的副翼/剎車片的測(cè)試令人滿意，于是輕木條又被重新安裝到了副翼/剎車片和升降舵輔助翼上去。這之后的第一次飛行是在1952年5月19日，Jones擔(dān)任飛行員。在這次飛行當(dāng)中，有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)壞掉了，備用的發(fā)動(dòng)機(jī)直到8月才被送到。當(dāng)測(cè)試恢復(fù)后，人們發(fā)現(xiàn)這個(gè)改進(jìn)解決了上下擺動(dòng)和左右傾斜的問(wèn)題，而且將那個(gè)機(jī)鼻下墜的現(xiàn)象的發(fā)生時(shí)間從速度達(dá)到0.74馬赫延遲到了速度達(dá)到0.91馬赫。但是在速度超越0.91馬赫時(shí)，X-4還是會(huì)任意翻滾。

在幾年前，一位叫Taylor的試飛員說(shuō)他駕駛著著X-4在一次俯沖中超越了音速。但是大量的測(cè)試說(shuō)明，即使X-4真的有能力超越音速，它也只有在失去控制的情況下才會(huì)這樣。

1953年5月，加裝的輕木條再次被移除，人們開始研究X-4“副翼/剎車片和升降舵輔助翼”布局的穩(wěn)定性。隨后的測(cè)試中，擔(dān)任飛行員的是Scott Crossfield 和John B. McKay。這是整個(gè)X-4計(jì)劃中的最后一個(gè)項(xiàng)目，1953年9月29日，X-4完成了它的第81次也是最后一次在NACA的試飛。這兩架飛機(jī)都存活了下來(lái)，第一架被送到科羅拉多斯普林斯的美國(guó)空軍研究院，之后被送到愛(ài)德華空軍基地。第二架X-4被送到Wright-Patterson空軍基地的美國(guó)空軍國(guó)家博物館，這個(gè)地方在代頓（俄亥俄州）附近。第二架X-4現(xiàn)在仍在展出。2

重要貢獻(xiàn)X-4最重要的貢獻(xiàn)是證明了后掠翼且無(wú)水平尾翼的布局不適用于超音速飛行（盡管F7U“彎刀”式飛機(jī)成為了第一個(gè)應(yīng)用這種布局的超音速飛機(jī)）。設(shè)計(jì)者們得以避免向這個(gè)錯(cuò)誤的方向發(fā)展。在由電腦控制的電傳操縱系統(tǒng)出現(xiàn)之后，這個(gè)布局才變得實(shí)用起來(lái)。在這之后應(yīng)用了無(wú)水平尾翼或無(wú)垂尾布局的飛機(jī)有：X-36，“有藍(lán)”，F(xiàn)-117和食肉鳥，盡管這些飛機(jī)在外觀上與X-4有很大區(qū)別。在測(cè)試時(shí)，機(jī)翼設(shè)計(jì)的趨勢(shì)已經(jīng)開始朝三角翼和類三角翼方向發(fā)展，應(yīng)用這種布局的飛機(jī)有：道格拉斯F4D，康維爾F-102A（由XF-92A改進(jìn)而成），和“火神”式轟炸機(jī)。

性能參數(shù)基本信息乘員： 1

長(zhǎng)度： 22英尺3英寸（7.1米）

翼展： 26英尺10英寸（8.2米）

高度： 14英尺10英寸（4.5米）

空重： 5600磅（2,540千克）

最大起飛重量： 7,820磅（3,550千克）

發(fā)動(dòng)機(jī)： 2×Westinghouse J30 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)， 每個(gè) 1600磅（7.1千牛）

性能最高速度： 640英里/時(shí) （1,035千米/時(shí)）

航程：676km

實(shí)用升限： 44,000英尺（13,400米）