North American X-15 – najszybszy samolot w historii

seria - Maszyny, które zmieniły niebo

Najszybszy po dziś dzień

Wysokość 14 kilometrów nad pustynią Mojave. Pod prawym skrzydłem bombowca B-52 wisi czarna, przypominająca pocisk maszyna o długości niespełna 16 metrów. Pilot w ciśnieniowym kombinezonie słyszy w słuchawkach odliczanie. Po komendzie „launch” maszyna spada – sekundę później uruchamia się silnik rakietowy o ciągu 254 kiloniutonów. W ciągu następnych 80 sekund samolot rakietowy przebija kolejno Mach 1, 2, 3, 4, 5, 6 i wciąż przyspiesza. North American X-15 to najszybszy samolot w historii – jego rekord prędkości z 1967 r. nie został pobity do dziś.

Zrzut nad pustynią Mojave

X-15 nie mógł startować samodzielnie. Był zbyt mały, by pomieścić paliwo potrzebne do konwencjonalnego startu, i zbyt specjalistyczny, by marnować je na wznoszenie. Każdy ze 199 lotów programu zaczynał się pod skrzydłem zmodyfikowanego B-52 Stratofortress. Na wysokości ok. 14 km i przy prędkości 800 km/h następował zrzut – sekunda beznapędowego szybowania, zapłon silnika i 80–120 sekund pracy na pełnym ciągu. Reszta lotu to bezsilnikowe szybowanie z powrotem na suche jezioro Rogers przy bazie Edwards.

Program X-15 powstał w 1954 r. jako wspólne przedsięwzięcie NASA, USAF i marynarki wojennej USA w celu zbadania lotu hiperdźwiękowego – powyżej Mach 5. Budowę samolotu o napędzie rakietowym powierzono firmie North American Aviation, tej samej, która dała światu myśliwiec P-51 Mustang i odrzutowy F-86 Sabre. Zbudowano zaledwie trzy egzemplarze. Latały w latach 1959–1968.

Inconel na granicy plazmy

Projektanci samolotów naddźwiękowych lat 50. stosowali ostrą, smukłą sylwetkę. Inżynierowie North American poszli w odwrotnym kierunku – X-15 miał zaokrąglony, tępy nos i grube krawędzie natarcia skrzydła. Przy prędkościach hiperdźwiękowych najpoważniejszym wrogiem przestaje być opór powietrza, a staje się nim ciepło.

Poszycie wykonano ze stopu niklu Inconel X-750, wytrzymującego temperatury powyżej 650°C. Stateczniki miały nietypowy profil klinowy (wedge tail). Mimo tych zabezpieczeń lot Pete'a Knighta na Mach 6,7 nagrzał konstrukcję tak intensywnie, że w poszyciu statecznika pojawiły się dziury – metal zaczął się topić. Knight wylądował, nie wiedząc, jak bardzo uszkodzona jest maszyna.

Przebudowany drugi egzemplarz, oznaczony X-15A-2, otrzymał dodatkową powłokę ablacyjną – materiał pochłaniający ciepło poprzez kontrolowane spalanie własnej powierzchni. Ta sama technologia ochrony termicznej trafiła później na kapsuły programów Mercury, Gemini i Apollo.

XLR99 – pierwszy okiełznany silnik rakietowy

Wcześniejsze silniki rakietowe raz uruchomione, nie dawały pilotowi kontroli nad ciągiem. XLR99 firmy Reaction Motors zmienił tę regułę. Był pierwszym w historii silnikiem rakietowym z pełną regulacją ciągu i możliwością ponownego uruchomienia w locie.

Spalał bezwodny amoniak z ciekłym tlenem, a nadtlenek wodoru napędzał turbopompę podającą paliwo do komory spalania. Ciąg 254 kN (57 000 funtów) – więcej niż generowały ówczesne myśliwce odrzutowe – pracował zaledwie 80–120 sekund. Nie bez powodu Jules Bergman, dziennikarz ABC News, zatytułował swoją książkę o programie „Ninety Seconds to Space".

Dla porównania: pierwsze 24 loty X-15 odbywały się ze starszymi silnikami XLR11 – tymi samymi, które napędzały Bell X-1 Chucka Yeagera w 1947 r. XLR99 był skokiem o całe pokolenie.

Mach 6,7 i granica kosmosu

3 października 1967 r. major William „Pete” Knight rozpędził X-15A-2 do prędkości Mach 6,7, czyli 7 274 km/h. Ponad pół wieku później żaden pilot wciąż nie leciał szybciej w skrzydlatym, napędzanym samolocie – rekord wciąż należy do Knighta.

To jednak niejedyny wyczyn programu. 22 sierpnia 1963 r. pilot NASA Joseph Walker wzniósł X-15 na wysokość 107 960 metrów – powyżej linii Kármána (100 km), uznawanej za granicę kosmosu. Walker przekroczył ją dwukrotnie. Łącznie ośmiu pilotów X-15 otrzymało skrzydełka astronautów USAF za loty powyżej 80 km.

Wśród dwunastu pilotów programu był Neil Armstrong, który wykonał siedem lotów na X-15 jako oblatywacz NASA. Doświadczenie zdobyte na granicy atmosfery przygotowało go bezpośrednio do dowodzenia misją Apollo 11.

765 raportów, które otworzyły drogę wahadłowcom

X-15 nigdy nie wszedł do produkcji seryjnej. Nie był myśliwcem ani bombowcem. Był latającym laboratorium. 199 lotów wygenerowało ponad 765 raportów badawczych NASA, tworząc największą bazę wiedzy o locie hiperdźwiękowym przed erą wahadłowców.

Lista technologii przeniesionych z X-15 do programu kosmicznego jest długa. Układ sterowania reakcyjnego (RCS) – dysze gazowe do kontroli orientacji w przestrzeni, gdzie konwencjonalne stery nie działają – zastosowano po raz pierwszy właśnie w X-15, a potem w kapsułach Mercury, Gemini, Apollo i wahadłowcu Space Shuttle. Dane o zachowaniu materiałów przy prędkościach hiperdźwiękowych wpłynęły na projekt osłon termicznych wahadłowca, a ciśnieniowe kombinezony pilotów stały się protoplastami skafandrów kosmicznych NASA.

Dziś dwa zachowane egzemplarze można zobaczyć w muzeach – w waszyngtońskim Smithsonian i w muzeum USAF w bazie Wright-Patterson. Przypominają, że w 199 lotach na granicy kosmosu zrodziła się technologia, bez której ludzkość nie dotarłaby na Księżyc.

10 ciekawostek o North American X-15, które naprawdę zaskakują

1. To był najszybszy samolot w historii

X-15 osiągnął prędkość aż Mach 6,7 (ponad 7200 km/h) – i do dziś żaden załogowy samolot nie pobił tego rekordu!

2. Latał… w kosmos

Niektóre loty przekraczały wysokość 100 km, czyli umowną granicę kosmosu. Piloci X-15 oficjalnie dostawali astronautyczne skrzydła.

3. Kadłub był z materiału odpornego na piekielne temperatury

Samolot był wykonany głównie ze stopu Inconel X, który wytrzymywał temperatury powyżej 650°C powstające przy hipersonicznym locie.

4. Startował spod skrzydła bombowca

X-15 nie startował z pasa – był wynoszony przez Boeing B-52 Stratofortress i dopiero w powietrzu odpalano silnik rakietowy.

5. Neil Armstrong też nim latał

Pierwszy człowiek na Księżycu, Neil Armstrong, był jednym z pilotów testowych X-15 zanim trafił do programu Apollo.

6. Miał silnik mocniejszy niż wiele rakiet

Silnik XLR99 generował ciąg około 250 kN, co było ogromną wartością jak na załogowy pojazd tej wielkości.

7. Lądowanie było jak szybowcem

Po wyłączeniu silnika X-15 nie miał napędu – pilot musiał idealnie wycelować w pas i wylądować jak szybowcem… na płozach.

8. To był latający eksperyment naukowy

Każdy lot dostarczał danych o:

- hipersonice

- przeciążeniach

- zachowaniu ciała człowieka na granicy kosmosu

Bez tego programu nie byłoby późniejszych misji kosmicznych.

9. Pomógł stworzyć promy kosmiczne

Dane z X-15 były kluczowe przy projektowaniu Space Shuttle – zwłaszcza przy wejściu w atmosferę.

10. Program był bardzo ryzykowny

Jeden z egzemplarzy uległ katastrofie w 1967 roku, a pilot Michael J. Adams zginął. Program był ekstremalnie niebezpieczny – piloci balansowali na granicy możliwości technologii i ludzkiego organizmu.