贝尔X-1轶事,三个飞行员接力突破音障,有人送了命,有人为了钱

墨书聊天 2023-06-30 16:19:00

突破音障对大部分人来说可能没有什么大不了,但对于航空人来说自然意义不一般,所以像“人类历史上首次超过音速的飞机和飞行员”这样的重要头衔,自然很多人都想要争过来。尽管早在二战还没结束的时候就已经有一些人、公司甚至国家宣称打破了音障,不过美国很巧妙的加了一个“平飞中”的条件,就成功的把这个头衔加到了自己的X-1上,意思是别人在俯冲中突破的都不能算。

最熟悉的应该就是这张图,就是打破音障的那架

但实际上美国人的这种说法也有点牵强,至少条件也并不是那么过硬,因为X-1虽然是平飞中突破音障,但却也并不是全程借助自身动力,它是靠B-29带到天上投放后再打开发动机冲刺才实现的,X-1全系列只有一个架次是靠自身动力升空,虽然也在90秒内爬到了7000米高空,但离突破音障还差大约两个燃料罐。

这是由于X-1采用了火箭发动机,当时喷气式发动机的推力还不足以克服跨音速时的空气阻力,火箭发动机能在短时间内爆发出巨大动力,只不过“油耗”也巨大。德国在二战结束前曾经集中精力搞过火箭动力飞机,结果是除了不到百架的Me163以外,其余没有一种能投入实战,飞行时间太短就是原因之一,而且就是这百来架,大部分还因为缺少燃料而没法起飞。

X-1的XLR-11火箭发动机

X-1开始研制的时候是1944年底,那会儿USAF还叫USAAF,NASA也还叫NACA,所以X-1一开始是叫XS-1。“XS”来自于“实验性、超音速”两个英文单词,设计要求是在11000米高空以1300公里/小时的速度飞行2到5分钟的有人驾驶飞行器。

那时候人们已经知道某些物体、比如子弹等的飞行速度是超过音速的,同时对超音速飞行时物体外形和阻力的关系也有了一定的研究,贝尔于是以勃朗宁12.7毫米机枪子弹弹头的外形为参考设计了XS-1的机身,除了机翼和尾翼组外,机身外表基本没有突出物,驾驶舱也是埋在机身内,以保证外表的干净轮廓,飞行员从机身侧面的开口进入飞机,并且没有弹射座椅。

飞行员从这里钻进飞机,图中就是耶格尔

当时后掠翼已经出现也有过应用,但由于应用经验不足、试验也不充分,为了稳妥起见,贝尔还是采用了一对平直翼,包括平尾和垂尾也都没带后掠角。传统的“安定面+升降舵”的平尾在跨音速时阻力高效率低,贝尔“借鉴”了英国迈尔斯公司当时正在研究的M.52的一些成果,采用了可变入射角的平尾。这个过程里美国人又不是很厚道,这个放在下期文章里再聊。所以新朋友可以关注一下本号,以便看到更多精彩文章。

X-1的驾驶舱,这是首架46-062号

就像回字有四种写法,X-1虽然通称只有一个型号,一共也只生产了6架,但也能分成两代,由于是试验飞机,基本上是各顶各的用,初代就是常见的也是打破音障的这一代,正式的名称应该是XS-1,一共生产了3架,生产序列号分别是46-062/063/064,第1架就是耶格尔打破音障的那一架。

次代X-1本来应该有4架,但由于喷气式战斗机已经出现,部分试验任务取消,所以最后只生产了3架,生产序列号分别是48-1384、48-1385和48-1386,编号分别是X-1A、X-1B和X-1D,C还没开始生产就取消了,然后用前面的46-063号改装了1架,重新编号为X-1E。次代X-1在平飞中进一步突破了2马赫,当然也是用轰炸机带上天的。

首架46-062号现在在美国国家航空航天博物馆

XS-1的火箭发动机比Me163的要先进,有4个独立的燃烧室,每个燃烧室可以由飞行员控制点火或关闭,因此XS-1的动力大小总的来说是可调的,不过由于单室推力还是不可调,所以只能相当于以大约700公斤左右为一档的加减,虽然飞行中顿挫感肯定很强,但好歹满足了高低速飞行兼顾的要求,也可以自行滑降。

美国陆航原计划是这种飞机如果试验前景可观,就可以直接拿来作为战斗机用,所以XS-1原来其实是准备像Me163一样从地面起飞,但后来发现一来燃料肯定不足,另一方面到了战后,大量的B-29剩余,拿来作为空投载机正合适。XS-1首次飞行于1946 年 1 月 19日进行,但前14次试飞都是空投滑翔,直到1946 年 12 月 9 日发动机才首次开机,当次试飞达到了0.79马赫,高度达到10650米。

可以从地面直接起飞,但那样用于试验的飞行时间就不够了

现在那个传奇的飞行员耶格尔还没到出场的时候。XS-1的首席试飞员本来是贝尔公司的杰克·伍拉姆斯,这位仁兄上过大学、中途在陆航服役了一年半,但没参过战,大学毕业后一直在地方公司打工,所以作风有点散漫,据说在试飞P-59时就经常戴个大猩猩面具飞到一堆螺旋桨战斗机编队里,和大家打个招呼然后加速超过去。

贝尔公司本来就是想让伍拉姆斯一直飞到突破音障,但同时又派他参加了1946年8月在俄亥俄州克利夫兰举行的飞行竞赛,8月 29 日伍拉姆斯对座机、一架改装的P-39进行飞行测试时,飞机突然坠入安大略湖解体,伍拉姆斯的尸体四天后才被发现。8月30日他的队友约翰斯顿怀着万分悲痛的心情在其遗志的激励下继续参赛,结果一举拿下了那届奖杯,为贝尔公司争得了荣誉。伍拉姆斯坠机的原因一直不太明确,有说座舱盖故障的,也有说机尾在空中就脱落了。

杰克·瓦沦汀·伍拉姆斯,笑起来坏坏的,飞起来杠杠的

伍拉姆斯之后,耶格尔之前还有另一位试飞员叫古德林,XS-1的首次动力飞行就是由古德林完成的,使用的是46-063号机,也就是通常说的2号机。古德林的经历也很传奇,二战期间随加拿大空军在欧洲作战,1948年加入以色列空军,击落了3架喷火,然后又当过一段时间印度空军的首席试飞员。

古德林在XS-1上共飞行了26次,仅次于耶格尔的34次。当时贝尔公司对试飞进度的把控非常谨慎,每次飞行最多提高0.02马赫,据说这时候古德林提出了要15万美元的报酬,还要求在超过M0.85以后,以分钟为单位进行额外的飞行时间补贴,于是新成立的美国空军一急之下直接接管了试飞,最后古德林在XS-1上的试飞最快时只飞到了M0.8,并且终其一生都没有实现超音速飞行,据说古德林后来还想坐一次协和号以了却超音速的梦,不过机票太贵,到最后也没坐成。虽然古德林后来并不承认这种说法,但这似乎已经成为美国航空史界的共识了。

查尔姆斯·休伯特·古德林,帅小伙一枚

耶格尔实际上是连续捡了两个漏,才有幸成为第一个在平飞中突破音障的人。这里并没有任何对耶格尔不敬的意思,耶格尔们的勇气和冒险精神,也是美国航空科技不断进步的重要因素。

耶格尔上手后开始快速刷纪录,8月29日XS-1飞到了M0.85,9月4日飞到M0.89,紧接着1周后到了M0.91,10月8号和10号的两次试飞,最大平飞马赫数分别达到了M0.925和M0.997,离突破音障只差了临门一脚,最后在1947年10月14日XS-1系列的第50次试飞中踹门成功,耶格尔终于把马赫数提高到了M1.06。

恰克·耶格尔,2012年10月14日乘坐F-15再次超音速飞行

这一天距离美国空军正式成立刚刚过去26天,虽然事情本身是一个绝佳的宣传素材,但这件事当时并没有立即公布,而是在12月底的一份《洛彬矶时报》中被报道出来,而美国空军一直到1948年3月份才正式承认,1948 年美国国家航空协会向贝尔公司的总裁贝尔、耶格尔,以及做出突出贡献的约翰·斯塔克(不是钢铁侠他爸)三人授予了科利尔奖。

挂在载机上的样子

初代XS-1的试飞后来由NACA持续了一段时间,一直到1951年10月才结束,后续的试飞工作由次代各型号接替,这时候飞机名称也正式变更为X-1。X-1A主要用于试验高于2马赫及27000米以上的空气动力现象,耶格尔驾驶X-1A 于1953 年 12 月 12 日达到22800米的高度,并创造了 2.44 马赫的新空速记录,1954 年 5 月 28 日,另一位试飞员阿瑟·穆雷又创下了27570 米的新纪录。

X-1A在1955年8月8日从载机上释放时液氧罐发生爆炸,载机的机组人员把X-1A的飞行员约瑟夫·沃克拖了出来,随后把X-1A扔向了沙漠,X-1A也因此成为第一架坠毁的X系列飞机。随后的X-1B主要研究的是高速时的气动加热问题,从 1954 年 10 月到 1958 年 1 月,分别由美国空军和NACA进行了27架次的试飞,最后一次飞行时燃料罐破裂,但飞行员迫降成功。

X-1A,最明显的变化是驾驶舱突出来了

X-1B生前照片

中间被取消的X-1C,原计划是用于超音速时的武器发射试验,不过这时候F-86、F-100等飞机也达到了接近音速或跨音速的范围,这些飞机本来就有武器,犯不着再专门在X-1上加装,因此X-1C还没有生产就放弃了。后来的D型仍然主要试验气动加热问题,但在动力系统和机载设备上有一些小的改动,算是次代里的第二代。D是最最倒楣的一架,只进行了一次无动力滑翔试验,还因为着陆时前起落架没撑住而损坏了机头,修了近一个月准备动力试飞时,又在空中因为燃料爆炸,又被载机扔到地上炸了。

X-1D

与D型几乎一模一样的问题,在老XS-1上又发生了一次,1951 年 11 月 9 日,第3架X-1,也就是46-064号在第二飞行也是第一次动力飞行后同样发生爆炸,结果不仅自己炸毁,还顺带着烧掉了一架RB-50载机,试飞员也被严重烧伤。两次同样的事故都发生在1951年,前后不到3个月,调查的原因最后定位到液氧管路的一个皮垫圈,这种垫圈使用一种化学原料进行处理加工,但在纯氧环境下受到机械冲击时会变得不稳定而发生爆炸。

46-064号X-1在最后一次飞行前准备挂上载机,回来后就没了

为了补上C和D的缺位,贝尔随后把之前的第二架XS-1(46-063号)又拿出来,改成了X-1的规格,重新编号为X-1E,X-1E也是这个系列里最后一架飞行的飞机,共飞了26次,1958 年 11 月最后一次飞行后,发现燃料箱壁有裂纹,随即永久停飞。

X-1E,座舱盖变成了“刀锋”形,类似B-58那种

X-1E在载机上

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