『X檔案』：從X-1到X-50 － 《美國 X 系列試驗飛行器簡史》

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X-36

　　由 NASA 和波音公司（原麥道公司）聯合研製的 X-36 是一種遙控無尾技術驗證機，它在試驗中獲取的的數據將能極大的提升未來戰鬥機空戰操控性和生存能力。X-36 將用來研究戰鬥機隱身設計與飛行敏捷性的配合，及其對其它性能的影響。

　　X-36 機長 5.55 米，翼展 3.175 米，機高 0.95 米，空重 494 千克，最大起飛重量 576 千克，最大速度為 450 公里/小時。X-36 採用翼身融合設計鴨式佈局構型，沒有大多數傳統飛機上的垂直尾翼和水平尾翼結構。其結構主要採用鋁合金與石墨復合材料蒙皮，機翼前緣與後院都具有 40 度的後掠角。由於是無尾設計，X-36 的雷達反射面積有了大幅度的減小，但卻給飛機的飛行敏捷性和高昇力特徵產生不利的影響。因而 X-36 採用了分裂式副翼和推力矢量裝置進行方向操縱，另外還使用了一種非常先進的單通道數字飛行控制系統來使飛機飛行時保持穩定。X-36 採用一台威廉姆斯國際 F112 渦扇發動機，其最大推力為 320 千克。


為了節省資金以及獲得更可靠的飛行數據，X-36 沒有採用異常昂貴複雜的自動飛行控制系統，而是採用遙控的方式。X-36 機鼻處安裝有一台微型攝影機和一個微型話筒，這樣飛行控制人員在地面虛擬座艙中通過它們所獲取的飛行信息對 X-36 進行遙控飛行。首架 X-36 於 1997 年 5 月 17 日成功首飛，隨後的試驗主要驗證了其在低速/大迎角和高速/小迎角狀態下的飛行敏捷性，結果顯示 X-36 飛行十分穩定而且操控性和機動性也十分出色。X-36 採用常規滑跑起飛和著陸方式，緊急情況下可採用傘降回收。

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高速滑跑測試


X-36掛在直升機下進行無線電和遙測測試


很像F-22


進氣口的形狀也類似F-22


俯視X-36



無尾翼機，但是戰鬥機由於有相當修長的前機身以及高機動性的需求，目前不能放棄垂直尾翼。因此，美國希望實驗出完全不需要垂直尾翼的戰鬥機，增加其隱身能力。目前，這架飛機尚處在以28％模型試飛的階段中。

　　這架飛機的一個明顯特徵——面積很大的前翼。本來美國並不喜歡前翼設計，因為這會增加一個反射雷達波的平面，也無法像主翼遮蔽水平尾翼那樣遮住前翼的雷達反射波，加上前翼的氣動力矩比尾翼短得多，很難配平高昇力裝置放下時的力矩，所以美國很少有考慮前翼的設計。不過在X-36上，卻因為垂直尾翼取消，必須用主翼外緣控制飛機的偏航方向，這會使得飛機缺乏俯仰控制能力。而且，X-36與過去類似設計的B-2、A-12不同，他是一架能超音速飛行的戰機，取消垂直尾翼可行性的研究計劃，必然要有細長的機身，否則震波阻力會大到無法忍受。但是前機身本身就是制一造不穩定的主要來源，因此這時偏航方向的控制性就變得格外重要與麻煩。

　　因此，X-36的主翼外側控制翼面變得與B-2相同，可以朝上下張開，借此達成方向穩定性。至於俯仰控制，就依賴尚未公開的特殊矢量噴嘴以及前翼的協助。但是，前翼的氣動力臂比較短，要有相同的力矩就必須用較大面積的前翼面，即使如此，在結構、阻力以及隱身性上都有不利之處。在去掉了垂直尾翼以後，這架頗類似F-22但機身更扁的飛機，不管在正面側面還是背面，都沒有主要的雷達波反射面存在，表現非常的好。至於其他是不是有任何尖端技術的引用，目前則不得而知。但在先前公佈的試飛報告中，號稱迎角已經可以達到4O度，可以說已經達到了戰鬥機的水準。

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X-37

　　X-37 無人可重複使用航天飛行器由波音公司的「鬼怪工程隊」研製完成，它不僅可以進行軌道飛行也可做再入地球軌道飛行。X-37 機長 8.38 米，機高 2.74 米，翼展 4.57 米，可由載人航天飛機帶入軌道，作為第二載荷運載體以節省飛行費用。

　　X-37 機身為全復合材料，採用一台 AR2-3 火箭發動機作為動力。設計中的 X-37 能在軌道連續運行 21 天，返回地球後能在常規飛機跑道上著陸。X-37 是 X-40A 航天飛行器的尺寸放大型。

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X-38

　　X-38 是一種太空站成員返回飛行器（CRV）原型機，作為宇航員緊急逃逸裝置使用。根據設計構想，CRV 將由繞軌道飛行的航天飛機從貨艙中釋放，然後與太空站進行對接，最後攜載最多 7 名宇航員離開。CRV 上的生命維持系統最長工作時間為 7 個小時，當它進入地球大氣層後到達 12,000 米高度後著陸降落傘會展開保證安全降落。

　　X-38 最初打算作為國際空間站（ISS）的宇航員緊急救生船 80% 縮比大氣層試驗原型機使用，但後來 NASA 認為其功能太單一而不得不進行大的修改，以使它既能運送宇航員上空間站，又能用於宇航員撤離空間站。

X-38 機長 7.31 米，機高 2.22 米，翼展 3.81 米，其外形借鑒了早期美國空軍 X-24A 等升力體的設計，同樣是標誌性的鈍頭錐無主翼形體。X-38 外殼採用了大量的復合材料如玻璃纖維和碳纖維環氧樹脂等，並在受力點上使用鋼材料和鋁材料進行加固。此外，為了抵禦返回大氣層時的高溫，外殼上還覆蓋有一層特殊的熱防護層（TPS）。除了使用降落傘實施降落以外，X-38 機體底部還安裝有和 X-15 類似的滑撬降落裝置。X-38 使用慣性導航和 GPS 定位系統，並由自動飛行控制系統駕駛，按預先指定好的著陸路線飛行。X-38 攜帶有一組蓄電池為其航電、導航、飛控等系統提供必要的電力，同時它還安裝有能夠短時間使用的姿態調整火箭。

　　X-38 的大氣層飛行試驗先由 NASA 的 B-52 載機（它也是 X-15 項目中的載機，因而被人親密的稱作 Mother Ship）掛於翼下帶入空中，並在 25,000 英尺至 45,000 英尺空域間釋放，以驗證其飛行控制能力以及著陸降落傘的等功能。


從左至右依次是 X-31、F-15ACTIVE、SR-71、F-106、F-16XL、X-38、無線電控制載機和 X-36


X-38 三視圖

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X-39

　　X-39至今仍然沒有被公開命名，但卻早已預留給美國空軍研究實驗室。據外界猜測，X-39 即是該實驗室研製正在進行未來戰鬥機技術提升（FATE）項目的驗證機代號。FATE 項目將會為戰鬥機設計帶來新一輪的技術革新浪潮，它將使未來美國空軍獲得一種真正意義上的空天飛機。FATE 項目的關鍵技術包括：低可探測系統、主動空氣彈性變形機翼、復合材料機體、自適應飛行控制系統等。

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X-40

　　X-40A 是波音公司在上個世紀 90 年代中期研製一種無人航天飛行器，最早是作為美國空軍航天機動飛行器（SMV）項目的 90% 縮尺比例原型機，但實際上基本是作為 X-37 的亞音速空氣動力驗證機來使用。X-40A 只進行過 1 次 SMV試驗，而參與 X-37 項目投放的試驗則有 7 次之多。

　　X-40A 長 6.7 米，高 2.19 米，翼展 3.50 米，重 1.13 噸，機身採用碳纖維環氧樹脂和鋁製造，將依靠運載火箭發射升空。因為 X-40A 體積較小，它最長可以在軌道中運行 1 年時間。X-40 的發射準備時間只要數天，而目前的太空船和不可回收火箭的發射都需要進行數周的準備。一旦進入軌道，X-40 就能馬上開始工作。任務完成後，X-40 依靠全球定位系統 GPS 返回大氣層，再通過自動著陸系統安全降落在地面跑道上。X-40A 是無動力的，據稱另外一種具有動力的 X-40B 也在秘密研製中。

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第五部分：X-41------X-50


X-41

　　由於 X-40A 只能將衛星或武器帶到 160.4 公里至 320.8 公里之間的近地軌道，但如果要將衛星和武器發射到更高軌道，則 X-40A 將不能被回收。於是，美國軍方開始了飛得更高的 X-41 和 X-42 研製計劃。

　　X-41 通用航空飛行器（CAV）是一種機動性再入可回收試驗飛行器，可攜帶各種類別的太空載荷，沿亞軌道飛行，再入大氣層時在大氣層將所攜載荷放出。作為美國軍方軍用空間計劃（MSP）的重要一環，X-41 可由彈道導彈、飛機或航天飛機進行部署，其可能配備的武器載荷包括一枚 450 千克侵徹戰鬥部炸彈、4 枚小直徑炸彈或 6 枚微型導彈。由於具有亞軌道飛行能力，相較於目前常規火力投放平台 X-41 具有攻擊範圍更廣、作戰費用更低等優勢。

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X-42

　　X-42 則是一種一次性液體推進火箭的試驗段，可將 900～1,800 千克的載荷送入軌道。X-42 採用先進的助推技術、新型的液體燃料，將為未來軍用和民用軌道載荷運送任務提供一種廉價而又高效的運載工具。由於 X-41 和 X-42 同屬於美國軍方高度保密項目，所以關於它們的詳細情況很少。

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X-43

　　1994 年 11 月，美國Government取消了 NASA 耗資龐大的國家空天飛機（NASP）項目，X-30 試驗機也隨即下馬。為了順應「更好、更快、更廉價」的航空航天戰略，美國高超音速試驗計劃（Hyper-X）計劃應運而生，其中 X-43 就是其研究核心。X-43 計劃有 4 個型號即 X-43A、X-43B、X-43C 和 X-43D，其設計速度目標為馬赫 7 至馬赫 10。

X-43A 與 X-30 不僅在外形上十分相似，而且發動機方案也都是採用機身一體化的超音速燃燒沖壓發動機。X-43A 的前機體設計成能產生激波的形狀，以對進入超音速燃燒沖壓發動機進氣道（安裝在機體下方）的空氣進行壓縮。X-43A 試驗飛機擁有先進的扁平小巧的機身，機身長 3.6 米，翼展 1.5 米，重量約為 1 噸。由於 X-43A 採用的是高超音速沖壓發動機，其燃料為飛機上攜帶的液態氫，助燃劑（氧化劑）為空氣中的氧，因而需要借助 B-52 載機和助推火箭飛入空中。

　　2001 年 6 月，X-43A 在第一次試飛中由於助推火箭偏離航線並出現翻滾被控制人員在空中緊急自毀。這次慘重的失敗，讓 X-43A 的試驗計劃大大延遲。直到 2004 年 3 月 27 日，X-43A 才開始了第二次試飛。B-52 載機在離太平洋海面大約 12,000 米的空域投下了「包裹」著 X-43A 的助推火箭，隨後助推火箭迅速爬升至 28,500 米的高空。這時，X-43A 從火箭中分離出來，依靠自身的超音速燃燒衝壓發動機工作了大約 10 秒鐘，最高速度達到 8,000 公里/小時，相當於 7 馬赫，已經超過了使用火箭動力的 X-15A-2 試驗機創造的 6.72 馬赫。這之後，X-43A 發動機停轉，並在空中自由滑翔飛行約 6 分鐘後，按預定計劃墜入加利福尼亞州附近的太平洋海域。X-43A 的試飛成功具有劃時代的意義，由於不像使用火箭發動機的飛行器那樣必須攜帶所有的燃料和助燃劑，採用高超音速沖壓發動機的飛行器不僅能夠減小自身體積，還能夠提高飛行器有效載荷量。如在軍事應用中，與 X-43A 類似的飛行器將能攜帶更大重量的打擊武器，其小巧的體積也讓敵方防不勝防。


X-43B 將於 2010 年以前試飛，與 X-43A 不同它將採用渦輪發動機和吸氣超音速燃燒沖壓發動機的組合動力。這種新穎的組合動力可以自動調整使用那種推動力以使飛行達到最佳速度：當飛機的速度只有兩倍音速左右時，飛機借助渦扇噴氣發動機前進，這同普通飛機沒有兩樣；當飛機在以高超音速飛行時（5 至 15 馬赫），它就開始利用吸氣超音速燃燒沖壓發動機推進。X-43C 則用來驗證裝有超音速燃燒沖壓發動機的飛行器從 5 馬赫加速到 7 馬赫時的自由飛行性能和超音速燃燒沖壓負電荷的性能，其採用的發動機具有普通沖壓發動機和超音速沖壓發動機的兩種工作模式，預計將於 2008 年進行試飛。X-43D 的研製工作也在進行中，它將裝備一種冷卻氫氣燃料的雙模式超音速沖壓噴氣發動機，可將 X-43D 的速度增加至 15 馬赫。




[ 本文最後由 jacklf2004 於 07-6-27 07:42 PM 編輯 ]

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X-44

　　X-44 是由 NASA 和美國空軍聯合提出的，其名稱為「多軸無尾飛機」（MANTA）。X-44 將用一架 F-22 原型機改裝，將其水平尾翼和垂直尾翼拆除，機翼換成三角翼，即取消所有的氣動控制面，只使用多軸推力矢量系統來提供所有的飛行控制。X-44 將於 2006 年開始試飛，有可能作為洛克希德.馬丁公司提出的 FB-22 戰鬥轟炸機的試驗平台使用。