El Northrop X-4 Bantam era un prototipo de pequeño avión birreactor fabricado por Northrop Corporation en 1948. No tenía superficies de cola horizontales, sino que dependía de superficies combinadas de control de elevador y alerones (llamadas elevones ) para controlar las actitudes de cabeceo y balanceo, casi exactamente en a la manera del Messerschmitt Me 163, de formato similar y propulsado por cohetes, de la Luftwaffe de la Alemania nazi. Algunos aerodinámicos habían propuesto que eliminar la cola horizontal también eliminaría los problemas de estabilidad a velocidades rápidas (llamados pérdida de impacto ) resultantes de la interacción de ondas de choque supersónicas de las alas y los estabilizadores horizontales. La idea tenía mérito, pero los sistemas de control de vuelo de la época impidieron que el X-4 lograra cualquier éxito.
Northrop Corporation construyó dos X-4, pero se descubrió que el primero no funcionaba mecánicamente y después de diez vuelos fue puesto en tierra y utilizado para proporcionar piezas para el segundo. [1] Mientras se probaba de 1950 a 1953 en la Estación de Investigación de Vuelo de Alta Velocidad NACA (ahora Base de la Fuerza Aérea Edwards ), la configuración semi-sin cola del X-4 exhibía problemas inherentes de estabilidad longitudinal ( marsopa ) a medida que se acercaba a la velocidad del sonido. . Se concluyó que (con la tecnología de control disponible en ese momento) las naves sin cola no eran adecuadas para vuelos transónicos. [2]
En la década de 1940 se creía que un diseño sin estabilizadores horizontales evitaría la interacción de ondas de choque entre el ala y los estabilizadores. Se creía que estos eran el origen de los problemas de estabilidad a velocidades transónicas de hasta Mach 0,9 . Ya se habían construido dos aviones utilizando un diseño semi-sin cola: el Me 163B Komet propulsado por cohetes , pilotado en combate por la Luftwaffe de la Alemania nazi en la Segunda Guerra Mundial , y el de Havilland DH.108 Swallow británico propulsado por turborreactor construido después de la guerra. . Las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos firmaron un contrato con Northrop Aircraft Company el 11 de junio de 1946 para construir dos X-4. Northrop fue seleccionada por su experiencia con diseños de alas volantes, como los aviones N-9M , XB-35 y YB-49 .
El avión resultante era muy compacto, lo suficientemente grande como para albergar dos motores a reacción Westinghouse J30 , un piloto, instrumentación y un suministro de combustible para 45 minutos. Casi todos los trabajos de mantenimiento del avión se podían realizar sin utilizar escaleras ni taburetes. Una persona parada en el suelo podría mirar fácilmente hacia la cabina. El avión también tenía flaps divididos, que también funcionaban como frenos de velocidad.
El primer X-4 (número de serie 46-676) fue entregado a la Base de la Fuerza Aérea de Muroc , California , en noviembre de 1948 . Se sometió a pruebas de rodaje y realizó su primer vuelo el 15 de diciembre de 1948, con el piloto de pruebas de Northrop , Charles Tucker, a los mandos. Las lluvias invernales inundaron el lago Rogers Dry poco después, impidiendo vuelos adicionales del X-4 hasta abril de 1949 . El primer X-4 resultó mecánicamente poco fiable y sólo realizó diez vuelos. Walter C. Williams , jefe de la Unidad de Pruebas de Vuelo Muroc de la NACA (ahora Centro de Investigación de Vuelo Dryden ) llamó al avión un "limón". [1] El segundo X-4 (número de serie 46-677) se entregó durante la interrupción de los vuelos y pronto demostró ser mucho más confiable. Realizó un total de 20 vuelos de contratistas. A pesar de esto, el programa de vuelo del contratista se prolongó hasta febrero de 1950, antes de que ambos aviones fueran entregados a la Fuerza Aérea y a la NACA. El primer X-4 nunca volvió a volar y se utilizó como repuesto para el segundo avión.
La NACA instrumentó el segundo X-4 para realizar una breve serie de vuelos con pilotos de la Fuerza Aérea. Estos incluían a Chuck Yeager , Frank Kendall Everest, Jr. , Al Boyd , Richard Johnson, Fred Ascani , Arthur Murray y Jack Ridley . Los vuelos se realizaron en agosto y septiembre de 1950. El primer vuelo de un piloto de la NACA lo realizó John H. Griffith el 28 de septiembre de 1950.
Los vuelos iniciales del NACA X-4, que continuaron desde finales de 1950 hasta mayo de 1951 , se centraron en la sensibilidad del avión al cabeceo. Los pilotos de la NACA, Griffith y Scott Crossfield, notaron que a medida que la velocidad del X-4 se acercaba a Mach 0,88, comenzaba una oscilación de cabeceo de gravedad creciente, que se comparaba con conducir sobre una carretera de tablas de lavar . El aumento de velocidad también provocó un fenómeno de plegado, en el que el morro se inclinaba hacia abajo, un fenómeno que también experimentaron los prototipos Me 163A Anton en 1941. Más gravemente, el avión también mostró una tendencia a "cazar" alrededor de los tres ejes. Esta combinación de guiñada, cabeceo y balanceo, que se hizo más severa a medida que aumentaba la velocidad, fue un precursor del acoplamiento inercial que se convertiría en un gran desafío en los años venideros.
Para corregir la mala estabilidad, los ingenieros del proyecto decidieron aumentar el grosor del borde de salida del flap/speed Brake. Se agregaron tiras de madera de balsa entre las mitades de aleta/freno de velocidad estilo "clamshell" con bisagras superior e inferior, lo que hizo que permanecieran abiertas en un ángulo de 5°. La primera prueba del borde de fuga romo fue realizada el 20 de agosto de 1951 por el piloto de la NACA Walter Jones. Crossfield realizó una segunda prueba en octubre. Los resultados fueron positivos, y Jones comentó que las cualidades de vuelo del X-4 habían mejorado enormemente y que el avión no tenía problemas de control de cabeceo hasta una velocidad de Mach 0,92.
Se quitaron las tiras de balsa y el X-4 realizó una larga serie de vuelos para probar las características de aterrizaje. Al abrir los frenos de velocidad, la relación de elevación y resistencia del avión podría reducirse a menos de 3:1. Se trataba de datos sobre futuros aviones propulsados por cohetes. Las pruebas continuaron hasta octubre de 1951, hasta que las fugas de combustible en el tanque del ala obligaron al avión a permanecer en tierra hasta marzo de 1952 , cuando se reanudaron las pruebas de aterrizaje. Los pilotos de la NACA Joe Walker , Stanley Butchard y George Cooper también fueron revisados en el avión.
Las pruebas de flaps/frenos engrosados habían sido alentadoras, por lo que se reinstalaron tiras de madera de balsa tanto en los flaps/frenos como en los elevones. Jones realizó el primer vuelo el 19 de mayo de 1952, pero uno de los motores resultó dañado durante el vuelo y hasta agosto no se pudo encontrar un J30 de reemplazo. Cuando se reanudaron los vuelos, demostraron que las modificaciones habían mejorado la estabilidad tanto en cabeceo como en guiñada, y retrasaron los cambios de ajuste del morro de Mach 0,74 a Mach 0,91. Sin embargo, por encima de Mach 0,91, el X-4 todavía oscilaba.
En mayo de 1953, se quitaron nuevamente las tiras de madera de balsa y se estudió la estabilidad dinámica del X-4 en la configuración original de aleta/freno de velocidad y elevon. Estos vuelos fueron realizados por Crossfield y John B. McKay . Este fue el proyecto final del X-4, que realizó su vuelo número 81 y último según la NACA el 29 de septiembre de 1953. Ambos aviones sobrevivieron al programa de pruebas. El primer X-4, número de serie AF 46-676, fue transferido a la Academia de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , Colorado Springs, Colorado , antes de ser devuelto a la Base de la Fuerza Aérea Edwards. [1] 46-676 ha sido restaurado en agosto de 2012 y actualmente se encuentra almacenado en espera de su colocación en el Museo Edwards. El segundo X-4 fue al Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson cerca de Dayton, Ohio , donde permanece en exhibición. [1]
La importancia principal del X-4 implicaba demostrar algo negativo, en el sentido de que un diseño semi-sin cola de ala en flecha no era adecuado para velocidades cercanas a Mach 1, aunque el F7U Cutlass de Vought demostró ser una especie de contraejemplo: la versión desarrollada fue la primera. aviones para demostrar la separación de los almacenes por encima de Mach 1. Los diseñadores de aviones pudieron así evitar este callejón sin salida. No fue hasta el desarrollo de sistemas informáticos de vuelo por cable que tales diseños pudieron resultar prácticos. Los diseños semi-sin cola aparecieron en el X-36 , Have Blue , F-117 y Bird of Prey , aunque todos estos aviones diferían significativamente en forma del X-4. La tendencia durante su programa de pruebas ya era hacia los aviones delta y delta modificados como el Douglas F4D , el Convair F-102A derivado del XF-92A y el Avro Vulcan .
Datos de X-4: The Bantam Explorer [5]
Características generales
Actuación
Aeronaves de función, configuración y época comparables.
Listas relacionadas
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