Douglas D-558-2 fusée - Douglas D-558-2 Skyrocket

D-558-2 Montée en flèche
Douglas Skyrocket D-558-2
Rôle	Avion de recherche expérimental à grande vitesse
Fabricant	Compagnie d'avions Douglas
Premier vol	4 février 1948
Utilisateur principal	Marine des États-Unis
Nombre construit	3
Développé à partir de	Douglas D-558-1 Skystreak

Le Douglas D-558-2 Skyrocket (ou D-558-II ) est un avion supersonique de recherche propulsé par fusée et jet construit par la Douglas Aircraft Company pour la marine américaine . Le 20 novembre 1953, peu avant le ( 17 décembre ) 50e anniversaire du vol propulsé, Scott Crossfield a piloté le Skyrocket à Mach 2, soit plus de 1 290 mph (2076 km/h), la première fois qu'un avion avait dépassé le double de la vitesse de son .

Design et développement

Le « -2 » dans la désignation de l'avion faisait référence au fait que le Skyrocket était la version de phase deux de ce qui avait été initialement conçu comme un programme en trois phases. L'avion de phase un, le D-558-1 , était propulsé par réaction et avait des ailes droites. La troisième phase, qui n'a jamais abouti, aurait consisté à construire une maquette d'un avion de type combat reprenant les résultats des tests des avions des phases un et deux. La conception finale du D-558-3 , qui n'a jamais été construite, était destinée à un avion hypersonique similaire au X-15 nord-américain .

Lorsqu'il est devenu évident que le fuselage du D558-1 ne pouvait pas être modifié pour accueillir à la fois la puissance des fusées et des jets, le D558-2 a été conçu comme un avion entièrement différent. Un ordre de modification de contrat a été émis le 27 janvier 1947 pour abandonner officiellement les trois derniers avions D558-1 et remplacer trois nouveaux avions D558-2 à la place.

Le Skyrocket comportait des ailes avec un balayage de 35 degrés et des stabilisateurs horizontaux avec un balayage de 40 degrés. Les ailes et l'empennage étaient fabriqués en aluminium et le grand fuselage était principalement en magnésium. Le Skyrocket était propulsé par un turboréacteur Westinghouse J34-40 alimenté par des entrées latérales dans le fuselage avant. Ce moteur était destiné au décollage, à la montée et à l'atterrissage. Pour le vol à grande vitesse, un moteur à quatre chambres Reaction Motors LR8-RM-6 (la désignation de la Marine pour le XLR11 de l'Air Force utilisé dans le Bell X-1 ), a été installé. Ce moteur a été évalué à 6 000 lbf (27 kN) de poussée statique au niveau de la mer. Un total de 250 gallons américains (950 L) de carburant d'aviation, 195 gallons américains (740 L) d'alcool et 180 gallons américains (680 L) d'oxygène liquide ont été transportés dans des réservoirs de fuselage.

Le Skyrocket était configuré avec un auvent de cockpit affleurant, mais la visibilité depuis le cockpit était mauvaise, il a donc été reconfiguré avec un cockpit surélevé avec des fenêtres inclinées conventionnelles. Cela a entraîné une plus grande zone de profil à l'avant de l'avion, qui a été compensée par une hauteur supplémentaire de 14 pouces (36 cm) ajoutée au stabilisateur vertical. Comme son prédécesseur, le D558-1, le D558-2 a été conçu pour que le fuselage avant, y compris le cockpit, puisse être séparé du reste de l'avion en cas d'urgence. Une fois le fuselage avant suffisamment décéléré, le pilote pourrait alors s'échapper du cockpit en parachute.

Historique des opérations

Le pilote de Douglas John F. Martin a effectué le premier vol à Muroc Army Airfield (plus tard rebaptisé Edwards Air Force Base ) en Californie le 4 février 1948 dans un avion équipé uniquement du moteur à réaction. Les objectifs du programme étaient d'étudier les caractéristiques des aéronefs à voilure en flèche à des vitesses transsonique et supersonique avec une attention particulière à cabrer (rotation commandé non du nez de l'avion vers le haut), un prévalente de problème dans les avions de service à grande vitesse de cette époque, en particulier à basse vitesse au décollage et à l'atterrissage, et dans les virages serrés.

Les trois avions ont collecté de nombreuses données sur le cabré et le couplage des mouvements latéraux (lacet) et longitudinaux (tangage) ; charges alaires et empennées, caractéristiques de portance, de traînée et de tremblement des aéronefs à ailes en flèche à des vitesses transsoniques et supersoniques ; et les effets du panache d'échappement de la fusée sur la stabilité dynamique latérale sur toute la plage de vitesse. (Les effets de plume étaient une nouvelle expérience pour les avions.) L'avion numéro trois a également recueilli des informations sur les effets des réservoirs externes (formes de bombes, réservoirs largables) sur le comportement de l'avion dans la région transsonique (environ 0,7 à 1,3 fois la vitesse du son) . En corrélation avec les données d'autres premiers avions de recherche transsoniques tels que le XF-92A , ces informations ont contribué à des solutions au problème de cabré dans les avions à ailes en flèche.

Ses recherches en vol ont été effectuées à l'unité d'essais en vol Muroc de la NACA en Californie , rebaptisée en 1949 Station de recherche en vol à grande vitesse (HSFRS). Le HSFRS est devenu la station de vol à grande vitesse en 1954 et était alors connu sous le nom de NASA Dryden Flight Research Center. En 2014, il a été rebaptisé Armstrong Flight Research Center en l'honneur de Neil Armstrong .

Les trois avions ont volé un total de 313 fois - 123 par l'avion numéro un (Bureau No. 37973-NACA 143), 103 par le deuxième Skyrocket (Bureau No. 37974 - NACA 144), et 87 par l'avion numéro trois (Bureau No. 37975 – NACA 145). Le Skyrocket 143 a effectué toutes ses missions sauf une dans le cadre du programme d'entrepreneurs Douglas pour tester les performances de l'avion.

L'avion NACA 143 était initialement propulsé par le moteur à réaction uniquement, mais a ensuite été équipé du moteur-fusée. Dans cette configuration, il a été testé par Douglas de 1949 à 1951. Après le programme d'essais de Douglas, il a été livré à la NACA, qui l'a stocké jusqu'en 1954. En 1954-1955, l'entrepreneur l'a modifié pour une capacité de lancement aérien tout fusée avec le moteur à réaction enlevé. Dans cette configuration, le pilote de recherche NACA John McKay n'a piloté l'avion qu'une seule fois pour se familiariser le 17 septembre 1956. Les 123 vols du NACA 143 ont servi à valider les prédictions en soufflerie des performances de l'avion, à l'exception du fait que l'avion a subi moins de traînée au-dessus Mach 0,85 que les souffleries ne l'avaient indiqué.

NACA 144 a également commencé son programme de vol avec un groupe motopropulseur à turboréacteurs. Les pilotes de la NACA, Robert A. Champine et John H. Griffith, ont volé 21 fois dans cette configuration pour tester les étalonnages de vitesse et pour rechercher la stabilité et le contrôle longitudinal et latéral. Dans le processus, en août 1949, ils ont rencontré des problèmes de cabré, que les ingénieurs de la NACA ont reconnus comme sérieux car ils pouvaient produire une restriction limitante et dangereuse sur les performances de vol. Par conséquent, ils ont décidé de faire une enquête complète sur le problème.

En 1950, Douglas a remplacé le turboréacteur par un moteur-fusée LR-8, et son pilote, Bill Bridgeman , a piloté l'avion sept fois jusqu'à une vitesse de Mach 1,88 (1,88 fois la vitesse du son) et une altitude de 79 494 pieds (24 230 m), ce dernier un record du monde officieux d'altitude à l'époque, atteint le 15 août 1951. En configuration fusée, l'avion était attaché sous la soute à bombes d'un Navy P2B , une variante du bombardier B-29 . Le P2B volerait à environ 30 000 pieds (9 100 m), puis larguerait l'avion-fusée. Au cours des vols supersoniques de Bridgeman, il a rencontré un violent mouvement de roulis connu sous le nom d'instabilité latérale. Le mouvement a été moins prononcé lors du vol Mach 1,88 le 7 août 1951 que lors d'un vol Mach 1,85 en juin lorsqu'il a poussé à un faible angle d'attaque .

Les ingénieurs de la NACA ont étudié le comportement de l'avion avant de commencer leurs propres recherches de vol dans l'avion en septembre 1951. Au cours des deux années suivantes, le pilote de la NACA Scott Crossfield a piloté l'avion 20 fois pour recueillir des données sur la stabilité et le contrôle longitudinal et latéral, l'aile et les charges de queue, et les caractéristiques de portance, de traînée et de tremblement à des vitesses allant jusqu'à Mach 1,878.

À ce stade, le lieutenant-colonel Marion Carl a fait voler l'avion à un nouveau record d'altitude (non officiel) de 83 235 pieds (25 370 m) le 21 août 1953 et à une vitesse maximale de Mach 1,728. Le record d'altitude n'a pas été reconnu par la Fédération Aéronautique Internationale, car à l'époque les aéronefs effectuant des tentatives de record devaient décoller par leurs propres moyens.

Après l'achèvement de ces vols par Carl pour la Marine, les techniciens de la NACA à la station de recherche en vol à grande vitesse (HSFRS) près de Mojave , en Californie, ont équipé les chambres de combustion du moteur LR-8 d'extensions de buse pour empêcher les gaz d'échappement d'affecter les gouvernails à vitesse supersonique. vitesses. Cet ajout a également augmenté la poussée du moteur de 6,5 pour cent à Mach 1,7 et 70 000 pieds (21 300 m).

Même avant que Marion Carl n'ait piloté le Skyrocket, le chef du HSFRS, Walter C. Williams, avait demandé en vain au siège de la NACA de faire voler l'avion à Mach 2 pour recueillir les données de recherche à cette vitesse. Enfin, après que Crossfield ait obtenu l'accord du Bureau de l'aéronautique de la Marine, le directeur de la NACA, Hugh L. Dryden, a assoupli la pratique habituelle de l'organisation consistant à laisser les records à d'autres et a consenti à tenter un vol vers Mach 2.

En plus d'ajouter les extensions de buse, l'équipe de vol NACA du HSFRS a refroidi le carburant (alcool) afin d'en verser davantage dans le réservoir et a ciré le fuselage pour réduire la traînée. L'ingénieur de projet Herman O. Ankenbruck a élaboré un plan pour voler à environ 72 000 pieds (21 900 m) et effectuer une légère plongée. Crossfield est entré dans l'histoire de l'aviation le 20 novembre 1953, lorsqu'il a volé à Mach 2,005, à 1 291 milles à l'heure (2 078 km/h). C'était le seul vol Mach 2 que le Skyrocket ait jamais effectué.

Après ce vol, les pilotes de Crossfield et de la NACA, Joseph A. Walker et John B. McKay, ont piloté l'avion dans le but de recueillir des données sur la répartition de la pression, les charges structurelles et le chauffage structurel, le dernier vol du programme ayant eu lieu le 20 décembre 1956. , lorsque McKay a obtenu des données de stabilité dynamique et des niveaux de pression acoustique à des vitesses transsoniques et supérieures.

Pendant ce temps, le NACA 145 avait effectué 21 vols sous contrat par les pilotes Douglas Eugene F. May et William Bridgeman en novembre 1950. Dans cet engin propulsé par jet et fusée, Scott Crossfield et Walter Jones ont commencé l'enquête du NACA sur le cabrage d'une durée de septembre 1951 jusqu'à l'été 1953. Ils ont piloté le Skyrocket avec une variété de configurations d'extension de clôture d'aile, de lattes d'aile et de corde de bord d'attaque, effectuant diverses manœuvres ainsi que des vols rectilignes et en palier à des vitesses transsoniques. Alors que les clôtures ont considérablement aidé la récupération des conditions de cabré, les extensions de corde de bord d'attaque ne l'ont pas fait, réfutant les tests en soufflerie à l'effet contraire. Les lamelles (ailes auxiliaires longues et étroites) en position complètement ouverte éliminaient le cabré, sauf dans la plage de vitesse autour de Mach 0,8 à 0,85.

En juin 1954, Crossfield a commencé une enquête sur les effets des réserves externes (formes de bombes et réservoirs de carburant) sur le comportement transsonique de l'avion. McKay et Stanley Butchart ont terminé l'enquête de la NACA sur cette question, McKay pilotant la dernière mission le 28 août 1956.

En plus d'avoir établi plusieurs records, les pilotes de Skyrocket avaient rassemblé des données importantes et une compréhension de ce qui fonctionnerait et ne fonctionnerait pas pour fournir un vol stable et contrôlé d'un avion à aile en flèche dans les régimes de vol transsonique et supersonique. Les données qu'ils ont recueillies ont également permis de permettre une meilleure corrélation des résultats des tests en soufflerie avec les valeurs de vol réelles, améliorant les capacités des concepteurs à produire des avions plus performants pour les forces armées, en particulier ceux avec des ailes en flèche. De plus, les données sur des questions telles que la stabilité et le contrôle de cet avion et d'autres premiers avions de recherche ont aidé à la conception de la série Century d'avions de combat, qui comportaient tous les stabilisateurs horizontaux mobiles utilisés pour la première fois sur les séries X-1 et D-558.

Variantes

Les trois Skyrockets avaient des ailes en flèche à 35 degrés.

Jusqu'à sa configuration pour le lancement aérien, le NACA 143 comportait un turboréacteur Westinghouse J-34-40 d'une poussée statique de 3 000 lbf (13 kN). Il transportait 260 gallons américains (980 L) d'essence d'aviation et pesait 10 572 lb (4 795 kg) au décollage.

NACA 144 (et NACA 143 après modification en 1955) était propulsé par un moteur-fusée LR-8-RM-6 évalué à 6 000 livres-force (27 kN) de poussée statique. Ses propulseurs étaient de 345 gallons américains (1 310 L) d'oxygène liquide et de 378 gallons américains (1 430 L) d'alcool éthylique dilué. Dans sa configuration de lancement, il pesait 15 787 lb (7 161 kg).

Le NACA 145 avait à la fois un moteur-fusée LR-8-RM-5 d'une poussée statique de 6 000 lbf (27 kN) et un turboréacteur Westinghouse J-34-40 d'une poussée statique de 3 000 lbf (13 kN). Il transportait 170 gallons américains (640 L) d'oxygène liquide, 192 gallons américains (730 L) d'alcool éthylique dilué et 260 gallons américains (980 L) d'essence d'aviation pour un poids de lancement de 15 266 lb (6 925 kg).

Numéros de série des avions

• D-558-2 Montée en flèche
  • D-558-2 #1 – #37973 NACA-143, 123 vols
  • D-558-2 #2 – #37974 NACA-144, 103 vols
  • D-558-2 #3 – #37975 NACA-145, 87 vols

Avion survivant

D-558-2 #1 Skyrocket est exposé au Planes of Fame Museum , Chino, Californie . Le numéro deux Skyrocket, le premier avion à voler sur Mach 2, est exposé au National Air and Space Museum de Washington DC Le troisième avion est exposé sur un pylône dans le parc de l' Antelope Valley College , Lancaster, Californie .

Spécifications (D-558-2 Skyrocket)

(Configuré avec propulsion mixte)

Données des avions McDonnell Douglas depuis 1920 : Volume I,

Caractéristiques générales

• Équipage : 1
• Longueur : 42 pi (13 m)
• Envergure : 25 pi (7,6 m)
• Hauteur : 12 pi 8 po (3,86 m)
• Superficie de l'aile : 175 pi² (16,3 m ² )
• Profil : racine : NACA 63-010 ; astuce : NACA 63-012
  
• Poids au lancement du turboréacteur uniquement : 10 572 lb (4 795 kg)
• Poids de lancement puissance mixte : 15 266 lb (6 925 kg)
• Poids de lancement de la fusée uniquement : 15 787 lb (7 161 kg)
• Capacité de carburant:
  
• Capacité en carburant des turboréacteurs : 250 gal US (210 gal imp; 950 l) Avgas
• Capacité de carburant de la fusée : 195 US gal (162 imp gal; 740 l) Alcool
• Capacité de l'oxydant de la fusée : 180 US gal (150 imp gal; 680 l) LOX
• Capacité de la turbopompe en H ₂ O ₂ : 11 US gal (9,2 gal imp; 42 l) de peroxyde d'hydrogène à test élevé (HTP)
• Motorisation: 1 x Westinghouse J34-WE-40 turboréacteur moteur, 3000 lbf (13 kN) de poussée
• Groupe motopropulseur : 1 × Reaction Motors XLR8-RM-5 moteur-fusée à carburant liquide à 4 chambres, poussée de 6 000 lbf (27 kN)

Performance

• Vitesse maximale : 585 mph (941 km/h, 508 kn) à 20 000 pieds (6 100 m) sur turboréacteur uniquement

720 mph (630 kn; 1 160 km/h) à 40 000 pieds (12 000 m) en puissance mixte avec décollage conventionnel

1 250 mph (1 090 nœuds ; 2 010 km/h) à 67 500 pieds (20 600 m) sur fusée à propulsion aérienne

• Vitesse de décrochage : 160 mph (260 km/h, 140 nœuds)
• Taux de montée : 22 400 ft/min (114 m/s) puissance mixte

Puissance de la fusée de 11 100 pi/min (3 400 m/min) uniquement

• Charge alaire : 60,4 lb/pi² (295 kg/m ² ) turboréacteur uniquement

Puissance mixte de 87,2 lb/pi² (426 kg/m ² )

Moteur-fusée de 90,2 lb/pi² (440 kg/m ² ) uniquement

Voir également

Développement associé

• Douglas D-558-1 Skystreak

Aéronefs de rôle, de configuration et d'époque comparables

• Cloche X-2

Listes associées

• Liste des avions expérimentaux
• Liste des avions fusées

Les références

Remarques

Bibliographie

Liens externes

• La page Web de la NASA à Dryden
• « Needle Nose Rocket Probes Sonic Speeds », Popular Mechanics, janvier 1948
• "Skyrocket" un article de 1948 Flight sur le Skyrocket
• Article d'actualités sur Douglas Skyrocket établissant le record du monde de vitesse (1953) de British Pathé ( No d'enregistrement: 65422 ) sur YouTube