美國X系列驗(yàn)證機(jī)

1、美國X系列驗(yàn)證機(jī)X-30X-30是由美國國防部和NASA共同組織研制的一種雙座高超音速研究機(jī)，同時(shí)也是由DARPA提出的國家空天飛機(jī)（NASP）計(jì)劃的原型機(jī)。X-30實(shí)際上是一種能水平起降單級(jí)入軌、高超音速的航天飛機(jī)，采用尖頭狹身機(jī)體大后掠三角翼單垂尾布局，以減少高速飛行時(shí)的阻力。X-30的機(jī)身從前到后為頭錐、兩人駕駛艙、電子設(shè)備艙、燃料艙，在機(jī)體腹部的動(dòng)力裝置由渦輪沖壓/超音速燃燒沖壓/入軌和再入大氣火箭發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成，機(jī)體主要使用鈦基復(fù)合材料，表面高熱部分用帶有內(nèi)部冷卻系統(tǒng)的防熱材料敷設(shè)。由于其研制難度太大和研制費(fèi)用過高，X-30項(xiàng)目?jī)H僅只是停留在縮比模型研究階段，并在1994年11月被取消，

2、因而沒有建造任何全尺寸實(shí)體樣機(jī)。X-30的想象圖X-33X-33由洛克希德.馬丁公司著名的“臭鼬工程隊(duì)”研制，它是無人駕駛單級(jí)入軌可重復(fù)使用航天運(yùn)載飛行器“冒險(xiǎn)星”的1/2比例的原型機(jī)，機(jī)長20.29米，機(jī)高5.88米，翼展22.06米。X-33采用垂直起飛方式，亞軌道飛行，能在飛行跑道上著陸。X-33的動(dòng)力采用一臺(tái)波音公司特別開發(fā)的J2S火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，其余部件也是包含了諸多高科技元素。2001年3月，同樣由于存在諸多難以突破的技術(shù)難關(guān)（如線性氣塞式發(fā)動(dòng)機(jī)），NASA取消了已經(jīng)耗資了13億美元的X-33項(xiàng)目。X-33想象圖X-36由NASA和波音公司（原麥道公司）聯(lián)合研制的X-36是一種遙控?zé)o尾

3、技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，它在試驗(yàn)中獲取的的數(shù)據(jù)將能極大的提升未來戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)操控性和生存能力。X-36將用來研究戰(zhàn)斗機(jī)隱身設(shè)計(jì)與飛行敏捷性的配合，及其對(duì)其它性能的影響。X-36機(jī)長5.55米，翼展3.175米，機(jī)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(shí)。X-36采用翼身融合設(shè)計(jì)鴨式布局構(gòu)型，沒有大多數(shù)傳統(tǒng)飛機(jī)上的垂直尾翼和水平尾翼結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)主要采用鋁合金與石墨復(fù)合材料蒙皮，機(jī)翼前緣與后院都具有40度的后掠角。由于是無尾設(shè)計(jì)，X-36的雷達(dá)反射面積有了大幅度的減小，但卻給飛機(jī)的飛行敏捷性和高升力特征產(chǎn)生不利的影響。因而X-36采用了分裂式副翼和推力矢量裝置進(jìn)行方向操縱

4、，另外還使用了一種非常先進(jìn)的單通道數(shù)字飛行控制系統(tǒng)來使飛機(jī)飛行時(shí)保持穩(wěn)定。X-36采用一臺(tái)威廉姆斯國際F112渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，其最大推力為320千克。X-36為了節(jié)省資金以及獲得更可靠的飛行數(shù)據(jù)，X-36沒有采用異常昂貴復(fù)雜的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)，而是采用遙控的方式。X-36機(jī)鼻處安裝有一臺(tái)微型攝影機(jī)和一個(gè)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(duì)X-36進(jìn)行遙控飛行。首架X-36于1997年5月17日成功首飛，隨后的試驗(yàn)主要驗(yàn)證了其在低速/大迎角和高速/小迎角狀態(tài)下的飛行敏捷性，結(jié)果顯示X-36飛行十分穩(wěn)定而且操控性和機(jī)動(dòng)性也十分出色。X-36采用常規(guī)滑跑起飛和著陸方式，緊

5、急情況下可采用傘降回收。X-36三視圖X-38機(jī)長7.31米，機(jī)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(shè)計(jì)，同樣是標(biāo)志性的鈍頭錐無主翼形體。X-38外殼采用了大量的復(fù)合材料如玻璃纖維和碳纖維環(huán)氧樹脂等，并在受力點(diǎn)上使用鋼材料和鋁材料進(jìn)行加固。此外，為了抵御返回大氣層時(shí)的高溫，外殼上還覆蓋有一層特殊的熱防護(hù)層（TPS）。除了使用降落傘實(shí)施降落以外，X-38機(jī)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(dǎo)航和GPS定位系統(tǒng)，并由自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)駕駛，按預(yù)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(dǎo)航、飛控等系統(tǒng)提供必要的電力，同時(shí)

6、它還安裝有能夠短時(shí)間使用的姿態(tài)調(diào)整火箭。X-38的大氣層飛行試驗(yàn)先由NASA的B-52載機(jī)（它也是X-15項(xiàng)目中的載機(jī)，因而被人親密的稱作MotherShip）掛于翼下帶入空中，并在25,000英尺至45,000英尺空域間釋放，以驗(yàn)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(jī)和X-36X-38三視圖X-39X-39至今仍然沒有被公開命名，但卻早已預(yù)留給美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室。據(jù)外界猜測(cè)，X-39即是該實(shí)驗(yàn)室研制正在進(jìn)行未來戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)提升（FATE）項(xiàng)目的驗(yàn)證機(jī)代號(hào)。FATE項(xiàng)目將會(huì)為戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)帶

7、來新一輪的技術(shù)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(jī)。FATE項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)包括：低可探測(cè)系統(tǒng)、主動(dòng)空氣彈性變形機(jī)翼、復(fù)合材料機(jī)體、自適應(yīng)飛行控制系統(tǒng)等。X-39想象圖X-41由于X-40A只能將衛(wèi)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(wèi)星和武器發(fā)射到更高軌道，則X-40A將不能被回收。于是，美國軍方開始了飛得更高的X-41和X-42研制計(jì)劃。X-41通用航空飛行器（的太空載荷，沿亞軌道飛行，間計(jì)劃（MSP）的重要一環(huán),的武器載荷包括一枚450千克侵徹戰(zhàn)斗部炸彈、有亞軌道飛行能力，相較于目前常規(guī)火力投放平臺(tái)低等優(yōu)勢(shì)。4枚小直徑炸彈或6枚微型導(dǎo)彈。

8、由于具X-41具有攻擊范圍更廣、作戰(zhàn)費(fèi)用更CAV）是一種機(jī)動(dòng)性再入可回收試驗(yàn)飛行器，可攜帶各種類別再入大氣層時(shí)在大氣層將所攜載荷放出。作為美國軍方軍用空X-41可由彈道導(dǎo)彈、飛機(jī)或航天飛機(jī)進(jìn)行部署，其可能配備X-42可將9001,800千克的載荷送入軌道。X-42則是一種一次性液體推進(jìn)火箭的試驗(yàn)段，X-42采用先進(jìn)的助推技術(shù)、新型的液體燃料，將為未來軍用和民用軌道載荷運(yùn)送任務(wù)提供一種廉價(jià)而又高效的運(yùn)載工具。由于X-41和X-42同屬于美國軍方高度保密項(xiàng)目，所以關(guān)于它們的詳細(xì)情況很少。X-431994年11月，美國政府取消了NASA耗資龐大的國家空天飛機(jī)（NASP）項(xiàng)目，X-30試驗(yàn)機(jī)也隨即下馬

9、。為了順應(yīng)“更好、更快、更廉價(jià)”的航空航天戰(zhàn)略，美國高超音速試驗(yàn)計(jì)劃（Hyper-X）計(jì)劃應(yīng)運(yùn)而生，其中X-43就是其研究核心。X-43計(jì)劃有4個(gè)型號(hào)即X-43A、X-43B、X-43C和X-43D，其設(shè)計(jì)速度目標(biāo)為馬赫7至馬赫10。X-43A想象圖X-43B將于2010年以前試飛，與X-43A不同它將采用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和吸氣超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的組合動(dòng)力。這種新穎的組合動(dòng)力可以自動(dòng)調(diào)整使用那種推動(dòng)力以使飛行達(dá)到最佳速度：當(dāng)飛機(jī)的速度只有兩倍音速左右時(shí)，飛機(jī)借助渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)前進(jìn)，這同普通飛機(jī)沒有兩樣；當(dāng)飛機(jī)在以高超音速飛行時(shí)（5至15馬赫），它就開始利用吸氣超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)。X-43C則

10、用來驗(yàn)證裝有超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器從5馬赫加速到7馬赫時(shí)的自由飛行性能和超音速燃燒沖壓負(fù)電荷的性能，其采用的發(fā)動(dòng)機(jī)具有普通沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的兩種工作模式，預(yù)計(jì)將于2008年進(jìn)行試飛。X-43D的研制工作也在進(jìn)行中，它將裝備一種冷卻氫氣燃料的雙模式超音速?zèng)_壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，可將X-43D的速度增加至15馬赫。X-44X-44是由NASA和美國空軍聯(lián)合提出的，其名稱為“多軸無尾飛機(jī)”（MANTA）。X-44將用一架F-22原型機(jī)改裝，將其水平尾翼和垂直尾翼拆除，機(jī)翼換成三角翼，即取消所有的氣動(dòng)控制面，只使用多軸推力矢量系統(tǒng)來提供所有的飛行控制。X-44將于2006年開始試飛，有可能作

11、為洛克希德.馬丁公司提出的FB-22戰(zhàn)斗轟炸機(jī)的試驗(yàn)平臺(tái)使用。X-45X-45是DARPA和美國空軍聯(lián)合提出的一項(xiàng)先期概念演示計(jì)劃，其主要任務(wù)是用來驗(yàn)證無人作戰(zhàn)飛機(jī)（UCAV）的技術(shù)可行性，以更快、更高效的應(yīng)付21世紀(jì)的全球突發(fā)性事件。X-45無人作戰(zhàn)飛機(jī)具有低探測(cè)、維護(hù)方便、執(zhí)行任務(wù)費(fèi)效比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，預(yù)計(jì)首批12架X-45于2008年具備初始作戰(zhàn)能力。2002年5月22日，第一架X-45A在愛德華茲空軍基地完成了首次試飛。飛行總共持續(xù)了14分鐘，X-45A的其飛行速度達(dá)每小時(shí)360公里，飛行高度為2,280米。X-45A的此次飛行不僅標(biāo)志著美國UCAV計(jì)劃取得了初步的成功，也讓波音公司在J

12、SF項(xiàng)目失敗后獲得了一次鼓舞人心的勝利。X-45A的無尾翼設(shè)計(jì)借鑒了于1996年首飛成功的X-36無人試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)，兩種機(jī)型的機(jī)翼外形十分相似，如機(jī)翼邊緣控制面和偏航向矢量排氣噴管等。不過兩者還是有很大區(qū)別的，如X-45A就要比X-36大許多，而且后者不具備自動(dòng)駕駛能力。X-45A動(dòng)力為一臺(tái)霍尼維爾F124-GA-100渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其進(jìn)氣口置于飛機(jī)的上方。X-45A機(jī)身內(nèi)部有兩個(gè)武器彈艙，其中一個(gè)攜帶試驗(yàn)設(shè)備，另一個(gè)則掛載一枚450千克中的JDAM炸彈或者6枚113千克炸彈。X-45A的試驗(yàn)將在2004年達(dá)到頂點(diǎn)，屆時(shí)將演示多機(jī)控制、協(xié)調(diào)飛行、無人機(jī)間的通信、途中改變?nèi)蝿?wù)、合作瞄準(zhǔn)和武器投

13、放。X-45B沒有進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的研制階段就被取消了，取而代之的是X-45C。X-45C型無人機(jī)的最大起飛重量為16噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了A型機(jī)的6.8噸，機(jī)長也由A型的8.08米增加至11米，翼展則為14.6米。由于重量大幅增加，X-45B采用了通用電氣公司強(qiáng)勁的F404-102D發(fā)動(dòng)機(jī)。X-45B也有2個(gè)內(nèi)置武器艙，可攜帶兩枚750千克重的JDAM炸彈。根據(jù)研制計(jì)劃，X-45C將在2006年首飛X-47X-47是諾斯羅普.格魯門公司研制的一種無人作戰(zhàn)飛機(jī)，目前其型號(hào)有X-47A和X-47B。X-47A采用了類似風(fēng)箏的氣動(dòng)布局，其外形更接近于進(jìn)行秘密行動(dòng)任務(wù)的飛機(jī)的理想外形。機(jī)翼前緣后掠角55度，后緣前

14、掠角35度，采用單發(fā)動(dòng)機(jī)布局，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口位于機(jī)身上方前部。X-47A的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是有6個(gè)操縱表面，2個(gè)升降副翼和4個(gè)“嵌入面”。“嵌入面”是一種小型的可收式控制表面，用以代替分段方向舵，提供方向安定性。兩個(gè)位于機(jī)翼上部，其余兩個(gè)在機(jī)翼下部的對(duì)應(yīng)位置。與機(jī)翼后緣采用的分段方向舵相比，“嵌入面”具有較小的雷達(dá)反射截面積。2004年2月23日，X-47A成功完成了歷時(shí)12分鐘的首次試飛。為了與波音公司的X-45C競(jìng)爭(zhēng)，諾斯羅普.格魯門公司與洛克希德.馬丁公司聯(lián)手推出了X-47B。與X-47A相比，X-47B的體積將會(huì)更大，作戰(zhàn)能力也會(huì)有質(zhì)的提高。X-47B具有極佳的隱身性能和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，可以攜帶各

15、種傳感設(shè)備和內(nèi)部武器裝備載荷，并能進(jìn)行空中加油。X-48X-48是一種采用由波音公司“鬼怪工程隊(duì)”開發(fā)的“混合機(jī)翼機(jī)體”（BWB）技術(shù)的驗(yàn)證機(jī)，這種長為10.7米、重為670千克的飛行器目前正在NASA的蘭利研究中心建造，計(jì)劃將在今年進(jìn)行試飛。BWB技術(shù)將使飛行器相比于目前常規(guī)飛行器具有更好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、更遠(yuǎn)的航程和更便宜的飛行成本，它在軍事和民用領(lǐng)域的應(yīng)用潛力十分巨大。比如使用BWB技術(shù)的新型加油機(jī)將能有更大的空間來裝備3具硬管和2具軟管輸油系統(tǒng)，并能實(shí)現(xiàn)加油過程的全自動(dòng)化。由于這種加油機(jī)的儲(chǔ)油將儲(chǔ)存在機(jī)翼油箱中，所以它的機(jī)艙中還能最多載運(yùn)23個(gè)貨柜和40名全副武裝的士兵。X-49直到現(xiàn)在，D

16、ARPA也沒有將X-49的研制代號(hào)指定給任何一個(gè)具體的試驗(yàn)飛行器，而早在2002年X-50A的研制代號(hào)就已經(jīng)公開指定了。也有人猜測(cè)X-49本身就是極端保密的項(xiàng)目，因而外界不可能獲取任何相關(guān)信息。X-50波音公司研制的X-50A“蜻蜓”是一種使用前翼/旋翼”技術(shù)（CRW）的垂直起降試驗(yàn)機(jī)，它在起飛時(shí)就象普通直升飛機(jī)一樣使用頂部旋翼，而在高速巡航時(shí)（最高時(shí)速可達(dá)700公里/小時(shí)）則將頂部旋翼鎖定變成固定翼飛機(jī)。X-50A機(jī)長5.39米，機(jī)高1.98米，頂部旋翼直徑3.66米，機(jī)鼻前翼翼展為2.71米，重量為662千克。X-50A可以在沒有任何機(jī)場(chǎng)輔助設(shè)施的地方起降，如海濱地區(qū)、城市中心等，其最終研

17、制目標(biāo)是成為一種由有人機(jī)控制的無人駕駛垂直起降飛機(jī)。2003年12月3日，X-50A在研究人員的遙控下進(jìn)行了首次懸停飛行試驗(yàn)，在空中停留了80多秒鐘并上升到距離地面12英尺的空中。X-50A懸停狀態(tài)的X-50A美國X系列試驗(yàn)飛機(jī)先后創(chuàng)造了多項(xiàng)人類飛行史上的記錄，如第一次突破音障、第一次飛到了30,000米、60,000米、90,000米的高空，第一次使用合成金屬制造飛行器主結(jié)構(gòu)，第一次突破4馬赫、5馬赫和6馬赫、第一次在接近音速條件下驗(yàn)證了整個(gè)機(jī)翼的層流控制理論、第一次的火箭洲際航行憑借這些科研排頭兵”美國在航空航天領(lǐng)域的研究長期處于世界領(lǐng)先地位，不斷搶占著高科技的“制高點(diǎn)”?？v觀美國整個(gè)X系列試驗(yàn)飛行器的發(fā)展史，我們發(fā)現(xiàn)雖然其中許多型號(hào)都是以失敗而告終，而且花費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力，但正是有了這些尖端科學(xué)技術(shù)的“開拓者”，才有了今日美國航空航天研究領(lǐng)域的輝煌成就。任何對(duì)于這