벨 X-1

Bell X-1
X-1
X-1 #46-062, 글래머러스 글래머러스 글래머러스 글래머러스한 글래머러스
역할. 실험적인 로켓 비행기
원산지 미국
제조자 벨 에어크래프트
퍼스트 플라이트 1946년1월19일
상황 은퇴한
주 사용자 미국 공군
미국항공자문위원회
개수구축 7

벨 X-1(Bell Model 44)은 로켓 엔진으로 구동되는 항공기로, 원래 XS-1로 지정되었으며, 벨 에어크래프트에 의해 만들어진 항공-미 육군 공군-미 공군 초음속 연구 프로젝트를 위한 합동 국가 자문 위원회였습니다.1944년에 구상되어 1945년에 설계, 제작되었으며, 1948년에 시속 1,000 마일(시속 1,600 km; 870 kn에 육박하는 속도를 달성했습니다.같은 디자인의 벨 X-1A는 더 큰 연료 용량과 더 긴 로켓 연소 시간을 가진 1954년에 시속 1,600 마일(2,600 km/h; 1,400 kn)을 초과했습니다.[1]글래머러스 글래머러스 글래머리스(Glamerous Glennis)라는 별명을 가지고 척 예거(Chuck Yeger)가 비행한 X-1 항공기 #46-062는 수평 비행에서 음속을 초과하는 조종된 최초의 비행기였으며 새로운 기술을 테스트하기 위해 설계된 일련의 미국 실험용 로켓 비행기(그리고 비 로켓 비행기)인 X-plane 중 첫 번째 비행기였습니다.

설계 및 개발

병진 전개

XLR-11 로켓 엔진

1942년 영국항공부는 세계 최초로 음속 장벽을 깰 수 있는 항공기를 개발하기 위해 마일즈 에어크래프트와 극비 프로젝트를 시작했습니다.이 프로젝트는 터보제트 동력 마일즈 M.52 프로토타입의 개발로 이어졌는데, 이는 수평 비행에서 시속 1,000마일(870kn; 1,600km/h)에 도달하고 1분 30초 만에 36,000ft(11km)의 고도까지 도달할 수 있도록 설계되었습니다.

1944년에 이르러 M.52의 설계는 90% 완료되었고 마일스는 3개의 시제품 제작을 진행할 것을 지시 받았습니다.그 해 말, 항공부는 초고속 연구와 데이터를 교환하기 위해 미국과 협정에 서명했습니다.마일스의 수석 공기역학자 데니스 밴크로프트는 벨 에어크래프트 직원들이 1944년 말 마일스를 방문하여 M.52에 대한 도면과 연구에 접근할 수 있게 되었지만,[2] 미국은 이 협정을 위반했고 그에 대한 어떠한 자료도 제시하지 않았다고 말했습니다.[3]마일스가 모르는 벨은 기존의 수평 꼬리를 가진 로켓 추진 초음속 디자인의 건설을 이미 시작했습니다.벨은 엘리베이터의 "공백"으로 인한 피치 컨트롤 문제와 싸우고 있었습니다.[4][5]가변 사고 꼬리는 가장 유망한 해결책으로 보입니다. 그리고 M.52를 위해 이미 결정한 후, 마일즈와 왕립 항공기 설립(RAE) 테스트가 이를 뒷받침했습니다.[6]

조사연구

XS-1은 1944년 12월에 처음 논의되었습니다.항공기의 초기 사양은 시속 800마일(1,300km/h)로 35,000피트(11,000m)에서 2분에서 5분 동안 비행할 수 있는 조종된 초음속 항공기에 대한 것이었습니다.[7]1945년 3월 16일, 미국 공군 비행시험부와 미국 항공 자문 위원회는 초음속 비행 범위의 조건에 대한 비행 데이터를 얻기 위해 3대의 XS-1("Experimental, Supersonic", 나중에 X-1"용) 항공기를 만들기로 벨 항공사와 계약했습니다.[8]

그 항공기의 설계자들은 대안을 생각한 후에 로켓 비행기를 만들었습니다.터보제트는 높은 고도에서 필요한 성능을 발휘하지 못했습니다.터보젯과 로켓 엔진을 모두 갖춘 항공기는 너무 크고 복잡할 것입니다.[7]X-1은 원칙적으로 초음속 비행에서 안정적인 것으로 알려진 브라우닝 .50구경 기관총 탄환과 매우 유사한 형태인 "날개 달린 탄환"이었습니다.[9]그 모양은 조종사가 사출 좌석이 없는 코의 좁은 조종실 안에 있는 경사지고 틀에 박힌 창문 뒤에 앉게 하는 정도까지 따라졌습니다.

스윕 날개에 대해 알려진 것이 너무 적기 때문에 사용되지 않았습니다.XS-1은 전투기로 이어질 수도 있기 때문에 지상에서 이륙하기 위한 것이었지만, 전쟁이 끝나면서 B-29 슈퍼포트리스는 공중으로 운반할 수 있게 되었습니다.[7]1947년에 로켓 비행기가 압축성 문제를 겪은 후, 영국과의 기술 이전 이후에 가변 사고 꼬리 비행기로 개조되었습니다.[2]

X-1의 수평 꼬리를 올무빙(또는 올플라잉)으로 전환한 후, 시험 조종사예거는 실험적으로 그것을 검증했고, 모든 후속 초음속 항공기는 올무빙 테일플레인을 갖거나 "테일리스" 델타 윙 타입이 될 것입니다.[10]

로켓 엔진은 액체 추진 로켓 엔진을 만든 미국 최초의 회사 중 하나인 Reaction Motors Inc.에 의해 만들어진 4개의 챔버(chamber) 디자인이었습니다. 수소 과산화물 단발진제, 아닐린/질소산 2발진제, 니트로메탄 단발진제를 연료로 고려한 후,로켓은 액체 산소 산화제로 물로 희석된 에틸 알코올을 태웠습니다.4개의 챔버를 개별적으로 켜고 끌 수 있으므로 1,500파운드힘(6,700 N) 단위로 추진력을 변경할 수 있습니다.처음 두 개의 X-1 엔진을 위한 연료와 산소 탱크는 질소로 가압되어 비행 시간을 약 1시간 단축했습니다.1+1 2분, 착륙중량 2,000파운드(910kg) 증가. 그러나 나머지는 가스로 구동되는 터보펌프를 사용하여 체임버 압력과 추력을 증가시키고 엔진을 경량화.

운용이력

Bell Aircraft 수석 테스트 파일럿 Jack Woolams는 XS-1을 조종한 최초의 사람이 되었습니다.그는 1946년 1월 19일 플로리다의 파인캐슬 육군 비행장 상공을 활공 비행했습니다.울람스사는 파인캐슬 상공에서 9번의 활공 비행을 더 마쳤고, B-29는 29,000 피트 (8,800 미터)에 비행기를 떨어뜨렸고, XS-1은 12분 후 시속 약 110 마일 (180 킬로미터)에 착륙했습니다.1946년 3월, #1 로켓 비행기는 동력 비행 시험을 준비하기 위해 개조를 위해 뉴욕 버팔로에 있는 벨 에어크래프트로 돌아왔습니다.1946년 12월 9일 첫 번째 동력 시험 전에 플로리다 시험 동안 침수되었던 캘리포니아 팜데일 근처의 Muroc Army Air Field에서 4번의 활공 시험이 더 발생했습니다.두 개의 방에 불이 붙었지만, 항공기는 매우 빠르게 가속하여 한 개의 방은 35,000 피트 (11,000 미터)에서 재점화 될 때까지 꺼졌고 마하 0.795에 이르렀습니다.그 방들이 꺼진 후에 항공기는 15,000 피트 (4,600 미터)까지 내려갔고, 그곳에서 4개의 방들 모두가 잠깐 테스트를 받았습니다.[7][12]

1946년 8월 울람스가 내셔널 에어 레이스에서 연습하던 중 사망한 후, 찰머스 "슬릭" 굿린은 X-1의 주요 벨 에어크래프트 테스트 파일럿으로 임명되었습니다.구들린은 1946년 12월 9일에 처음으로 동력 비행을 했습니다.벨의 수석 시험 조종사이자 프로그램 감독자인 텍스 존스턴은 비행 시험의 느린 진행에 대한 불만 이후 1947년 5월 22일 시험 비행을 했습니다.Johnston에 따르면, "항공대와의 계약은 Bell에 의한 시험을 탑재 시스템 검증, 핸들링 특성 평가, 안정성 및 제어, 성능 테스트로 마하 0.99로 정의했습니다." Johnston이 마하 0.72로 처음 비행한 후, 그는 비행기가 세로 방향으로 다듬어진 후, 초음속 비행을 할 준비가 되었다고 생각했습니다.스템은 고정되었고, 세번의 시험 비행이 더 이루어졌습니다.[13]

육군 공군은 조심스러운 비행 봉투 확대 속도에 불만을 품고 벨 에어크래프트의 비행기 #46-062의 비행시험 계약이 종료되었습니다.이 시험 프로그램은 수개월간의 협상 끝에 6월 24일 육군 공군 비행 시험 부서에 인수되었습니다.Goodlin은 음속을 초과한 것에 대해 미화 15만 달러(2022년 197만 달러에 해당)의 보너스를 요구했습니다.[14]: 96 [15][16]NACA는 X-1-2(시리얼 46-063)의 비행 시험을 수행하여 추후 생산되는 고성능 항공기의 설계 데이터를 제공할 예정입니다.

마하 1 비행

글래머러스 글래머리스라는 별명을 붙인 X-1 의 척 예거.

최초의 유인 초음속 비행은 1947년 10월 14일, 캘리포니아 모하비 사막 상공에서 이루어졌는데,[17] 이는 미국 공군이 별도의 서비스로 창설된 지 한 달도 채 되지 않은 시점이었습니다.찰스 "척" 예거 기장은 아내를 위해 글래머러스 글래머러스 글래머리스라는 별명을 가진 미 공군 항공기 #46-062를 조종했습니다.그 비행기는 B-29의 폭탄 만에서 발사되어 마하 1.06 (시속 700 마일)에 이르렀습니다.[1]엔진이 방전된 후 비행기는 마른 호수 바닥에 착륙하기 위해 미끄러졌습니다.[14]: 129–130 XS-1편 50번 비행기였습니다.

예거는 1947년 10월 14일 X-1에서 마하 1을 넘었습니다.

X-1 프로그램의 세 명의 주요 참가자들은 그들의 노력으로 1948년 미국 항공 협회 콜리어 트로피를 수상했습니다.트루먼 대통령은 벨 항공기의 래리 벨, 비행 조종의 예거 기장, NACA의 공헌의 존 스택백악관에서 수상했습니다.

예거의 10월 14일 비행 이야기는 잡지 Aviation Week의 한 기자에게 유출되었고, 로스앤젤레스 타임즈는 12월 22일자에 이 이야기를 헤드라인 뉴스로 실었습니다.그 잡지 이야기는 12월 20일에 발표되었습니다.공군은 취재진을 상대로 법적 대응을 하겠다고 위협했지만 한 건도 발생하지 않았습니다.[18]직선형 초음속 항공기의 뉴스는 많은 미국 전문가들을 놀라게 했는데, 그들은 전쟁 동안 독일의 대응물들을 좋아했고, 그들은 음의 장벽을 깨기 위해서는 휘날리는 디자인이 필요하다고 믿었습니다.[7]1948년 6월 10일, 공군 장관 스튜어트 시밍턴은 두 대의 실험 비행기에 의해 음속 장벽이 반복적으로 깨졌다고 발표했습니다.[19][20]

1949년 1월 5일, 예거는 X-1 프로그램의 유일한 재래식 발사를 위해 항공기 #46-062를 사용했고, 90초 만에 23,000 피트(7,000 미터)에 도달했습니다.[21]

유산

X-1 프로그램에 사용된 연구 기술은 이후 모든 X-craft 프로젝트의 패턴이 되었습니다.X-1 프로젝트는 전후 미국의 군사적 필요성, 산업적 능력, 연구 시설 간의 협력 연합을 지원했습니다.NACA가 X-1 시험을 통해 수집한 비행 데이터는 20세기 후반에 걸쳐 미국 전투기의 추가 설계에 귀중한 자료임이 입증되었습니다.

1997년, 미국 우정국은 벨 X1-6062 항공기를 약 마하 1.06 (1,299 km/h; 806.9 mph)의 초음속으로 비행한 최초의 항공기로 인정하는 50주년 기념 우표를 발행했습니다.

변형

X-1의 이후 변형은 초음속 비행의 다양한 측면을 시험하기 위해 만들어졌습니다. 이 중 하나인 X-1A는 예거를 조종 장치에 장착하여 의도치 않게 빠른 초음속 비행의 매우 위험한 특성인 관성 결합을 보여주었습니다.비행사로서의 예거의 기술만이 재앙을 막았습니다. 후에 멜 앱트는 비슷한 상황에서 벨 X-2를 시험하다가 목숨을 잃었습니다.

X-1A 비행 중

X-1A

(벨 모델 58A)

X-1A

1948년 4월 2일 공군이 명령한 X-1A(일련번호 48-1384)는 마하 2 이상의 속도(681 m/s, 2,451 km/h)와 90,000 ft 이상의 고도(27 km)에서 공기역학적 현상을 조사하기 위한 것으로, 특히 동적 안정성과 공기 부하를 강조하기 위한 것이었습니다.원래 X-1보다 길고 무거운 X-1A는 더 나은 시야를 위해 계단식 캐노피로 작동되었으며, 동일한 리액티브 모터 XLR-11 로켓 엔진으로 구동되었습니다.이 항공기는 1953년 2월 14일 에드워즈 AFB에서 무동력으로 첫 비행을 했고, 2월 21일 첫 번째 동력 비행을 했습니다.두 비행 모두 벨 테스트 파일럿인 진 "스킵" 지글러가 조종했습니다.

1953년 11월 20일 스콧 크로스필드가 마하 2.005를 달성하면서 NACA더글러스 스카이로켓으로 고속 테스트를 시작한 후, 공군은 X-1A로 일련의 테스트를 시작했고, 이 시리즈의 테스트 파일럿인 척 예거는 "NACA Weep 작전"이라고 이름 지었습니다.1953년 12월 12일, 예거는 고도 74,700 피트 (22,800 미터)와 마하 2.44 (그 고도에서 1620 mph, 724.5 m/s, 2608 km/h와 동일)의 대기 속도 신기록을 달성하면서 절정에 달했습니다.스카이로켓의 크로스필드와 달리 예거는 수평 비행에서 그것을 달성했습니다.곧이어 항공기는 관성 결합 현상으로 인해 통제 불능 상태로 회전했습니다.X-1A는 최대 고도에서 25,000 피트 (7,600 미터)까지 떨어졌으며 조종사는 8 그램이나 되는 가속도에 노출되었고, 예거는 통제력을 되찾기 전에 헬멧으로 캐노피를 깼습니다.[22]

1954년 5월 28일, Arthur W. Murray 소령은 X-1A를 90,440 피트 (27,570 미터)의 신기록으로 조종했습니다.[23]

항공기는 1954년 9월 NACA로 옮겨졌고, 이후 개조되었습니다.X-1A는 1955년 8월 8일 RB-50 모함에서 발사를 준비하던 중 폭발로 인해 기체의 액체 산소 탱크가 파열되면서 실종되었습니다.RB-50에 탑승한 승무원들의 도움을 받아 조종사 조셉 A. 워커는 비행기에서 성공적으로 탈출했고, 비행기는 분사되었습니다.사막 바닥과 충돌하여 폭발한 X-1A는 폭발로 소실된 수많은 초기 X-기들 중 최초의 것이 되었습니다.[24][25]

X-1B

(벨 모델 58B)

미국 공군 국립박물관 X-1B

X-1B(직렬 48-1385)는 열 연구를 위한 공기역학적 가열 기구를 갖추고 있었습니다(표면에 300개 이상의 열 탐침이 설치됨).날개가 조금 다르다는 점을 제외하면 X-1A와 비슷했습니다.X-1B는 1955년 1월 NACA로 옮겨지기 전 1954년 10월부터 미 공군에 의해 고속 연구를 위해 사용되었습니다.NACA는 1958년 1월 연료 탱크의 균열로 인해 접지가 강제로 이루어질 때까지 항공기를 계속 운항했습니다.X-1B는 총 27회의 비행을 완료했습니다.주목할 만한 성과는 방향 제어에 사용되는 작은 반응 로켓 시스템을 설치한 것으로, X-1B는 나중에 북미 X-15에 사용된 이 정교한 제어 시스템으로 비행한 최초의 항공기가 되었습니다.X-1B는 현재 오하이오주 데이턴에 있는 라이트-패터슨 공군기지에 있는 미국 공군 국립박물관에 소장되어 있으며, 박물관의 앨버트 보이드 소장과 프레드 아스카니 소장 연구개발 갤러리에 전시되어 있습니다.

X-1C

(벨 모델 58C) X-1C (직렬 48-1387)[26]는 초음속 및 초음속 고등 비행 체제에서 무기 및 군수품을 시험하기 위한 것이었습니다.북미 F-86 세이버북미 F-100 슈퍼 세이버와 같은 초음속 및 초음속이 가능한 항공기의 개발로 전용 실험용 차량이 필요 없어졌기 때문에 아직 모의시험 단계에 있는 동안 취소되었습니다.[27]

X-1D

(벨 모델 58D)X-1D (직렬 48-1386)는 2세대 초음속 로켓 비행기의 첫 번째 세대였습니다.EB-50A(s/n #46-006)에서 비행하여 열전달 연구에 사용되었습니다.X-1D는 새로운 저압 연료 시스템과 약간 증가된 연료 용량을 갖추고 있었습니다.항공전자 제품군에도 약간의 변화가 있었습니다.

1951년 7월 24일, 벨 시험 조종사 진 "스킵" 지글러와 함께 X-1D가 로저스 드라이 레이크 상공에서 발사되어, 유일한 성공적인 비행이 되었습니다.무동력 활공은 9분간의 하강 끝에 완료됐지만 착륙과 동시에 노즈 랜딩기어가 고장 나면서 기체가 우아하지 않게 미끄러져 정지했습니다.수리가 완료되는 데 몇 주가 걸렸고 8월 중순에 두 번째 비행이 예정되어 있었습니다.1951년 8월 22일, X-1D는 첫 번째 동력 비행 준비 중 연료 폭발로 인해 손실되었습니다.이 항공기는 EB-50A 모함에서 분사된 후 충돌과 함께 파괴되었습니다.[28]

X-1E

(벨 모델 44)

벨 X-1-3, 항공기 #46-064, 1951년 11월 9일 B-50 모함에서 포로 비행 시험을 위해 짝지어졌습니다.이 비행 후 연료를 제거하는 동안 폭발하여 자신과 B-50을 파괴하고 조 캐넌을 심각하게 태웠습니다. X-1-3은 7월 20일 단 한 번의 활공 비행만 완료했습니다.[29]

X-1E는 X-1-2 (시리얼 46-063)의 재구성의 결과로, 1951년 폭발로 인해 손실된 X-1D와 X-1-3 (시리얼 46-064)을 위해 원래 설정된 목표를 추구하기 위해 만들어졌습니다.의문의 폭발의 원인은 마침내 액체 산소 배관에 사용되었던 가죽 처리제인 트리레실 포스페이트(TCP)가 스며든 울머 가죽[30] 개스킷의 사용으로 추적되었습니다.TCP는 순수한 산소와 기계적 충격이 있을 때 불안정하고 폭발적이 됩니다.[31]이 실수로 2명이 사망하고 부상을 입었으며 여러 대의 항공기를 잃었습니다.[32]

조종사 조 워커와 함께 리틀 조(Little Joe)라는 세례명을 가진 X-1E.

변경 사항은 다음과 같습니다.

  • 062년과 063년에 사용된 고압 질소 연료 시스템을 제거한 터보펌프 연료 공급 시스템.질소 연료 시스템의 금속 피로에 대한 우려로 인해 X-1-2는 원래 구성으로 54번째 비행을 한 후 접지되었습니다.[33]
  • X-1E가 마하 2를 초과할 수 있도록 X-3 스틸레토윙 프로필을 기반으로 한 초박형 날개(뿌리 부분이 ⅜인치) 재프로파일링.
  • 기존의 온실 유리를 '칼 끝' 윈드스크린이 대체하고, 위쪽으로 열린 캐노피가 동체 측면 해치를 대체하고 사출 시트를 장착할 수 있게 해주었습니다.
  • 공기역학 데이터를 위한 200개의 압력 포트와 날개와 동체를 따라 구조 하중과 공기역학적 가열을 측정하기 위한 343개의 변형률 게이지가 추가되었습니다.[33]

X-1E는 1955년 12월 15일 미 공군의 시험 비행 조종사인 조 워커가 조종하는 활공 비행으로 처음 비행했습니다.1958년 X-1E 프로그램에서 이탈한 워커는 21번의 비행 끝에 마하 2.21(752 m/s, 2,704 km/h)의 최고 속도를 기록했습니다.NACA 연구조종사 존 B. 1958년 11월 X-1E의 26번째 비행 이후 연료 탱크 벽의 구조적 균열이 발견되어 영구적으로 비행이 중단되기 전까지 맥케이는 마하 3을 추구하는 5번의 비행을 완료했습니다.

전시중인 항공기

X-1-1 #46-062 글래머러스한 글래머러스한 글래머니스 국립항공우주박물관그것의 색깔은 국제적인 오렌지색입니다.[35]

사양 (벨 X-1 #1, #2)

벨 X-1 정사도
X-1E 정사도

1935년 [38]이래 벨 항공기의 X-Plane: X-1부터 X-45까지의[21] 자료

일반특성

  • 승무원 : 1명
  • 길이 : 30 ft 11 in (9.42 m)
X-1A, X-1B, X-1D: 35피트 8인치(10.87m)
X-1C: 35.0ft (10.67m)
  • 날개폭: 28 ft 0 in (8.53 m)
X-1E: 22 ft 10 in (6.96 m)
  • 높이: 10 ft 10 in (3.30 m)
  • 날개면적 : 130평방피트(12m2)
X-1E 115제곱피트 (10.7m2)
#2,X-1A,X-1B,X-1D NACA 65-108 (두께 8%)
X-1E NACA 64A004
  • 빈 무게 : 7,000파운드 (3,175kg)
X-1A,X-1B,X-1C,X-1D : 6,880파운드 (3,120kg)
X-1E : 6,850파운드 (3,110kg)
  • 총중량: 12,250파운드 (5,557kg)
X-1A, X-1B, X-1C, X-1D: 16,487 lb (7,478 kg)
X-1E: 14,750 lb (6,690 kg)
  • 발전소: 1 × Reaction Motors XLR11-RM-34 챔버 액체 연료 로켓 엔진, 6,000 lbf (27 kN) 추력
X-1E: 리액션모터 RMILR-8-RM-56,000 lbf (27kN)

성능

  • 최고 속도: 1,612mph (2,594km/h, 1,401kn)
X-1E: 1,450mph (1,260kn; 2,330km/h)
  • 최대 속도:마하 2.44
X-1E: M2.24
  • 내구성: 5분간 동력 비행
X-1A, X-1B, X-1C, X-1D: 4분 40초간 동력 비행
X-1E: 4분 45초 동력 비행
  • 서비스 천장: 70,000ft(21,000m)
X-1A, X-1B, X-1C, X-1D : 90,000ft (27,000m)
X-1E: 75,000ft (23,000m)

미디어에서의 주목할만한 등장

참고 항목

유사한 역할, 구성, 시대의 항공기

관련 리스트

참고문헌

메모들

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