Northrop X-4 Bantam - Northrop X-4 Bantam

X-4 Bantam
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X-4 Bantam
Rôle Tailless avions prototype
Fabricant Société Northrop
Premier vol 15 décembre 1948
Statut Retraité
Nombre construit 2

Le Northrop X-4 Bantam était un prototype de petit avion biréacteur fabriqué par Northrop Corporation en 1948. Il n'avait pas d'empennage horizontal, dépendant plutôt de gouvernes combinées de profondeur et d' aileron (appelées elevons ) pour le contrôle des assiettes en tangage et en roulis, presque exactement dans à la manière du Messerschmitt Me 163 propulsé par fusée de format similaire de la Luftwaffe de l'Allemagne nazie. Certains aérodynamiciens avaient proposé que la suppression de l'empennage horizontal éliminerait également les problèmes de stabilité à grande vitesse (appelé décrochage de choc ) résultant de l'interaction des ondes de choc supersoniques provenant des ailes et des stabilisateurs horizontaux. L'idée avait du mérite, mais les systèmes de commandes de vol de l'époque empêchaient le X-4 de réussir.

Développement

Deux X-4 ont été construits par la Northrop Corporation, mais le premier s'est avéré être mécaniquement défectueux et après dix vols, il a été cloué au sol et utilisé pour fournir des pièces pour le second. Alors qu'il était testé de 1950 à 1953 à la NACA High-Speed ​​Flight Research Station (maintenant Edwards Air Force Base ), la configuration semi-sans queue du X-4 présentait des problèmes de stabilité longitudinale inhérents ( marouillage ) à l'approche de la vitesse du son. Il a été conclu que (avec la technologie de contrôle disponible à l'époque) les engins sans queue n'étaient pas adaptés au vol transsonique.

On croyait dans les années 1940 qu'une conception sans stabilisateurs horizontaux éviterait l'interaction des ondes de choc entre l'aile et les stabilisateurs. On pensait que ceux-ci étaient à l'origine des problèmes de stabilité à des vitesses transsoniques allant jusqu'à Mach 0,9 . Deux avions avaient déjà été construit en utilisant un semi-tailless conception de la fusée -powered Me 163B Komet volé au combat par l' Allemagne nazie de Luftwaffe dans la Seconde Guerre mondiale , et le turboréacteurs britannique de Havilland DH.108 Swallow construit après la guerre . L' armée de l'air des États-Unis signa un contrat avec la Northrop Aircraft Company le 11 juin 1946 pour la construction de deux X-4. Northrop a été sélectionné en raison de son expérience dans la conception d'ailes volantes, telles que les avions N-9M , XB-35 et YB-49 .

L'avion résultant était très compact, juste assez grand pour contenir deux moteurs à réaction Westinghouse J30 , un pilote, des instruments et une réserve de carburant de 45 minutes. Presque tous les travaux de maintenance sur l'avion pouvaient être effectués sans utiliser d'échelle ou de repose-pieds. Une personne debout au sol pourrait facilement regarder dans le cockpit. L'avion avait également des volets fendus, qui servaient également d'aérofreins.

Historique des opérations

Préparation pour le vol

Le premier X-4 (numéro de série 46-676) fut livré à la base aérienne de Muroc , en Californie , en novembre 1948 . Il subit des essais de roulage et effectua son premier vol le 15 décembre 1948, avec aux commandes le pilote d'essai de Northrop , Charles Tucker . Les pluies hivernales ont inondé le lac Rogers Dry peu après, empêchant des vols supplémentaires de X-4 jusqu'en avril 1949 . Le premier X-4 s'est avéré mécaniquement peu fiable et n'a effectué que dix vols. Walter C. Williams , le chef de l'unité d'essais en vol NACA Muroc (aujourd'hui Dryden Flight Research Center ) a qualifié l'avion de "citron". Le deuxième X-4 (numéro de série 46-677) fut livré lors de l'arrêt des vols, et se révéla bientôt beaucoup plus fiable. Il a effectué un total de 20 vols de sous-traitants. Malgré cela, le programme de vol de l'entrepreneur a traîné jusqu'en février 1950, avant que les deux appareils ne soient remis à l' Air Force et à la NACA. Le premier X-4 n'a plus jamais volé, utilisé comme pièces de rechange pour le deuxième avion.

La NACA a instrumenté le deuxième X-4 pour effectuer une courte série de vols avec des pilotes de l'Air Force. Ceux-ci comprenaient Chuck Yeager , Frank Kendall Everest, Jr. , Al Boyd , Richard Johnson , Fred Ascani , Arthur Murray et Jack Ridley . Les vols ont été effectués en août et septembre 1950. Le premier vol d'un pilote de la NACA a été effectué par John H. Griffith le 28 septembre 1950.

Les premiers vols du NACA X-4, qui se sont poursuivis de la fin des années 1950 à mai 1951 , se sont concentrés sur la sensibilité de l'avion au tangage. Les pilotes de la NACA Griffith et Scott Crossfield ont noté qu'à mesure que la vitesse du X-4 approchait de Mach 0,88, il commençait une oscillation de tangage de sévérité croissante, qui était comparée à la conduite sur une route en planches à laver . L'augmentation des vitesses a également provoqué un phénomène de repli, dans lequel le nez s'est piqué, un phénomène également connu par les prototypes Me 163A Anton en 1941. Plus sérieusement, l'avion a également montré une tendance à « chasser » autour des trois axes. Ce lacet, tangage et roulis combinés, qui s'accentuent à mesure que la vitesse augmente, est un précurseur du couplage inertiel qui va devenir un défi majeur dans les années à venir.

Pour corriger la mauvaise stabilité, les ingénieurs du projet ont décidé d'augmenter l'épaisseur du bord de fuite des volets/aérofreins. Des bandes de bois de balsa ont été ajoutées entre les moitiés de volets/frein de vitesse à charnière supérieure et inférieure de style « clamshell », les obligeant à rester ouvertes à un angle de 5°. Le premier essai du bord de fuite émoussé a été effectué le 20 août 1951 par le pilote de la NACA Walter Jones . Un deuxième test a été effectué par Crossfield en octobre. Les résultats ont été positifs, Jones commentant que les qualités de vol du X-4 s'étaient considérablement améliorées et que l'avion n'avait pas de problèmes de contrôle du tangage jusqu'à une vitesse de Mach 0,92.

Les bandes de balsa ont été retirées, et le X-4 a ensuite entrepris une longue série de vols pour tester les caractéristiques d'atterrissage. En ouvrant les aérofreins, le rapport portance/traînée de l'avion pourrait être réduit à moins de 3:1. Il s'agissait de données sur les futurs avions propulsés par fusée. Les tests se sont poursuivis jusqu'en octobre 1951, jusqu'à ce que des fuites de carburant dans le réservoir d'aile forcent l'avion à rester au sol jusqu'en mars 1952 , date à laquelle les tests d'atterrissage reprennent. Les pilotes de la NACA Joe Walker , Stanley Butchard et George Cooper ont également été contrôlés à bord de l'avion.

Les tests d'épaississement des volets/aérofreins avaient été encourageants, des bandes de bois de balsa ont donc été réinstallées sur les volets/aérofreins et les élevons. Le premier vol a été effectué par Jones le 19 mai 1952, mais l'un des moteurs a été endommagé pendant le vol, et c'est en août qu'un J30 de remplacement a pu être trouvé. Lorsque les vols ont repris, ils ont montré que les modifications avaient amélioré la stabilité en tangage et en lacet, et ont retardé les changements de trim de piqué de Mach 0,74 à Mach 0,91. Au-dessus de Mach 0,91, cependant, le X-4 oscillait toujours.

En mai 1953, les lamelles de balsa furent à nouveau retirées et la stabilité dynamique du X-4 fut étudiée dans la configuration originale volets/aérofreins et élevons. Ces vols ont été effectués par Crossfield et John B. McKay . Il s'agissait du projet final du X-4, qui effectua son 81e et dernier vol NACA le 29 septembre 1953. Les deux avions survécurent au programme d'essais. Le premier X-4, numéro de série AF 46-676, a été transféré à l' United States Air Force Academy , Colorado Springs, Colorado , avant d'être renvoyé à Edwards Air Force Base. 46-676 a été restauré en août 2012 et est actuellement entreposé en attendant d'être placé au Edwards Museum. Le deuxième X-4 est allé au National Museum of the United States Air Force à Wright-Patterson Air Force Base près de Dayton, Ohio , où il est toujours exposé.

L'importance primordiale du X-4 consistait à prouver un point négatif, en ce sens qu'une conception à aile en flèche semi-sans queue n'était pas adaptée aux vitesses proches de Mach 1, bien que le F7U Cutlass de Vought se soit avéré être un contre-exemple - la version développée était la première avions pour démontrer la séparation des magasins au-dessus de Mach 1. Les concepteurs d'avions ont ainsi pu éviter cette impasse. Ce n'est qu'avec le développement des systèmes informatiques de pilotage électrique que de telles conceptions pourraient être pratiques. Des conceptions semi-sans queue sont apparues sur le X-36 , le Have Blue , le F-117 et le Bird of Prey , bien que ces avions diffèrent tous de manière significative par leur forme du X-4. La tendance au cours de son programme d'essais était déjà vers les avions delta et delta modifiés tels que le Douglas F4D, le Convair F-102A dérivé du XF-92A, et l'Avro Vulcan.

Spécifications (X-4)

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Données de X-4 – L'explorateur bantam

Caractéristiques générales

  • Équipage : 1
  • Longueur : 23 pi 3 po (7,09 m)
  • Envergure : 26 pi 10 po (8,18 m)
  • Hauteur : 14 pi 10 po (4,52 m)
  • Superficie de l'aile : 200 pi² (19 m 2 )
  • Airfoil : NACA 0010-64
  • Poids à vide : 5 507 lb (2 498 kg)
  • Masse maximale au décollage : 7 820 lb (3 547 kg)
  • Motorisation: 2 x Westinghouse J30-WE-7 / WE-9 turboréacteurs moteurs, 1600 lbf (7,1 kN) chaque

Performance

  • Vitesse maximale : 625 mph (1 006 km/h, 543 nœuds)
  • Portée : 420 mi (680 km, 360 nmi)
  • Plafond de service : 42 300 pi (12 900 m)
  • Taux de montée : 7 700 ft/min (39 m/s)

Aéronefs exposés

Voir également

Aéronefs de rôle, de configuration et d'époque comparables

Listes associées

Les références

Remarques

Bibliographie

 Cet article incorpore  du matériel du domaine public provenant de sites Web ou de documents de la National Aeronautics and Space Administration .