El Bell X-1 ( Bell Model 44 ) es un avión propulsado por motor cohete , designado originalmente como XS-1 , y fue un proyecto de investigación supersónica conjunto del Comité Asesor Nacional de Aeronáutica , las Fuerzas Aéreas del Ejército de los EE. UU. y la Fuerza Aérea de los EE. UU. construido por Bell Aircraft . Concebido durante 1944 y diseñado y construido en 1945, alcanzó una velocidad de casi 1.000 millas por hora (1.600 km/h; 870 kN) en 1948. Un derivado de este mismo diseño, el Bell X-1A, con mayor capacidad de combustible y, por lo tanto, mayor tiempo de combustión del cohete, superó las 1.600 millas por hora (2.600 km/h; 1.400 kN) en 1954. [1] El avión X-1 #46-062, apodado Glamorous Glennis y pilotado por Chuck Yeager , fue el primer avión tripulado en superar la velocidad del sonido en vuelo nivelado y fue el primero de los X-planes , una serie de aviones cohete experimentales estadounidenses (y aviones no cohete) diseñados para probar nuevas tecnologías.
En 1942, el Ministerio de Aviación del Reino Unido inició un proyecto de alto secreto con Miles Aircraft para desarrollar el primer avión del mundo capaz de romper la barrera del sonido. El proyecto dio como resultado el diseño del Miles M.52 con motor turborreactor , con una velocidad máxima de 1.000 millas por hora (870 nudos; 1.600 km/h) (más del doble del récord de velocidad aerodinámica existente ) en vuelo nivelado, y capaz de ascender a una altitud de 36.000 pies (11 km) en 1 minuto y 30 segundos. El fuselaje tenía forma de bala, tenía alas delgadas y un estabilizador de cola plano para un vuelo controlado a la velocidad del sonido y más allá. El aerodinámico jefe de Miles, Dennis Bancroft, fue entrevistado muchos años después, en 1997, sobre su razón para necesitar un estabilizador de cola completamente móvil en su diseño de 1944.
En 1944, se le ordenó a Miles que siguiera adelante con la construcción de tres prototipos. En febrero de 1946, cuando se esperaba un primer vuelo en el verano de 1946, el M52 fue cancelado. [3] En lugar del M.52 a escala real tripulado, se decidió probar modelos a escala 3/10 del avión, propulsados por cohetes, lanzados desde un avión y controlados por un piloto automático. El 10 de octubre de 1948, un modelo alcanzó Mach 1,38 en vuelo nivelado.
El Bell XS-1 tendría un estabilizador horizontal convencional, pero con compensación de inclinación disponible. Esta compensación sería necesaria para el control de inclinación cuando una onda de choque impidiera que un timón de profundidad desviado alterara la distribución de la presión y la fuerza de inclinación en el estabilizador.
En septiembre de 1946, un avión a reacción sin cola DH 108 estaba practicando para intentar batir el récord mundial de velocidad cuando experimentó violentas oscilaciones de cabeceo a Mach 0,875 y se rompió. El Bell XS-1 tendría una cola horizontal convencional que proporciona una amortiguación del cabeceo que no está presente en un avión sin cola.
El XS-1 se discutió por primera vez en diciembre de 1944. Las primeras especificaciones para la aeronave eran para un vehículo supersónico tripulado que pudiera volar a 800 millas por hora (1.300 km/h) a 35.000 pies (11.000 m) durante dos a cinco minutos. [4] El 16 de marzo de 1945, la División de Pruebas de Vuelo de las Fuerzas Aéreas del Ejército de los EE. UU. y el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica (NACA) contrataron a la Bell Aircraft Company para construir tres aviones XS-1 (por "Experimental, Supersonic", más tarde X-1) para obtener datos de vuelo en condiciones en el rango de velocidad transónica. [5]
Bell construyó un avión cohete después de considerar la alternativa del turborreactor. Los turborreactores no podían lograr el rendimiento requerido a gran altitud. Un avión con turborreactores y motores cohete sería demasiado grande y complejo. [4] El X-1 era, en principio, una "bala con alas", su forma se parecía mucho a una bala de ametralladora Browning de calibre .50 (12,7 mm) , conocida por su estabilidad en vuelo supersónico. [6] La forma se siguió hasta el punto de sentar a su piloto detrás de una ventana inclinada y enmarcada dentro de una cabina confinada en el morro, sin asiento eyectable.
Para el diseño del XS-1, las muchas incógnitas relacionadas con el vuelo transónico y supersónico implicaron buscar todas las fuentes de información disponibles de agencias gubernamentales, fabricantes de motores e instituciones de investigación. La información extranjera estuvo disponible a principios de 1946, poco después de la primera prueba de planeo del XS-1 en enero de 1946, cuando el Ministerio de Suministros británico canceló el Miles M.52 y ordenó que todos los informes de investigación y otra información se enviaran a Bell Aircraft. [7] [8]
Los aerodinamistas de Bell Aircraft que trabajan con los laboratorios de la NACA predijeron cambios significativos en el ajuste longitudinal durante el vuelo transónico. John Stack y Robert Gilruth de la NACA recomendaron que Bell montara el elevador en un estabilizador horizontal ajustable. [9] Bell incorporó el estabilizador con un ajuste rápido en el paso para adaptarse a grandes cambios de ajuste. [10] Un vuelo de prueba del contratista de Tex Johnston mostró una pérdida de movimiento inaceptable entre la entrada del piloto al estabilizador horizontal y el actuador del estabilizador que se corrigió antes de que el XS-1 fuera entregado para el programa de investigación de alta velocidad. [11] Se podía mover todo el plano de cola o solo el elevador con configuraciones fijas del estabilizador. [12] Se colocó lo más alto posible por encima de la estela del ala con una sección más delgada que la del ala para separar el aumento de la alta resistencia del ala de los efectos de compresibilidad en la cola. Inicialmente, a medida que se realizaban aumentos de velocidad en pequeños pasos hacia dificultades de control posiblemente desconocidas, el estabilizador horizontal se dejó en su ángulo previo al lanzamiento establecido en el suelo, ya que existía la preocupación de que ajustarlo a alta velocidad causaría graves problemas de control. Sin embargo, en octubre de 1947, cuando el piloto de pruebas Yeager se quedó sin autoridad para el elevador (sin control de cabeceo) a Mach 0,94, tomó al equipo de pruebas por sorpresa hasta que se dieron cuenta de que podían obtener un control adicional moviendo el estabilizador horizontal. El ajuste del estabilizador de cola tenía que ser ajustado con precisión en tierra para asegurar una caída controlada al comienzo de un vuelo. Scott Crossfield relata un error involuntario de un grado que hizo que el X-1 se volcara sobre su espalda después de ser lanzado desde el avión nodriza. [13] La configuración del estabilizador de cola se trasladó a la serie X-1A. Todos los aviones supersónicos posteriores tendrían un estabilizador de cola completamente móvil o serían tipos de alas delta "sin cola" . [14]
Las alas en flecha no se utilizaron porque se sabía muy poco sobre ellas. Como el diseño podría dar lugar a un caza, el XS-1 estaba destinado a despegar desde tierra, pero el final de la guerra hizo que el B-29 Superfortress estuviera disponible para llevarlo al aire. [4]
El motor del cohete era un diseño de cuatro cámaras construido por Reaction Motors Inc. , una de las primeras empresas en construir motores de cohetes de propulsante líquido en los EE. UU. Después de considerar el monopropelente de peróxido de hidrógeno , el bipropelente de anilina / ácido nítrico y el monopropelente de nitrometano como combustibles, el cohete quemó alcohol etílico diluido con agua con un oxidante de oxígeno líquido . Sus cuatro cámaras podían encenderse y apagarse individualmente, por lo que el empuje podía cambiarse en incrementos de 1500 lbf (6700 N). Los tanques de combustible y oxígeno de los dos primeros motores X-1 estaban presurizados con nitrógeno , lo que reducía el tiempo de vuelo en aproximadamente 1 +1 ⁄ 2 minutos y aumentando el peso de aterrizaje en 2000 libras (910 kg), pero el resto utilizó turbobombas impulsadas por gas, lo que aumentó la presión de la cámara y el empuje al tiempo que hacía que el motor fuera más liviano. [15] [4]
El piloto de pruebas jefe de Bell Aircraft, Jack Woolams, se convirtió en la primera persona en volar el XS-1. Realizó un vuelo de planeo sobre el aeródromo militar de Pinecastle , en Florida , el 19 de enero de 1946. Woolams completó nueve vuelos de planeo más sobre Pinecastle, con el B-29 dejando caer el avión a 29.000 pies (8.800 m) y el XS-1 aterrizando 12 minutos después a unas 110 millas por hora (180 km/h). En marzo de 1946, el avión cohete número 1 fue devuelto a Bell Aircraft en Buffalo, Nueva York , para realizar modificaciones para prepararlo para las pruebas de vuelo con motor. Se realizaron otras cuatro pruebas de planeo en el Muroc Army Air Field, cerca de Palmdale, California , que se había inundado durante las pruebas de Florida, antes de la primera prueba con motor el 9 de diciembre de 1946. Se encendieron dos cámaras, pero el avión aceleró tan rápido que una de ellas se apagó hasta que se volvió a encender a 35.000 pies (11.000 m), alcanzando Mach 0,795. Después de que se apagaran las cámaras, el avión descendió a 15.000 pies (4.600 m), donde se probaron brevemente las cuatro cámaras. [4] [16]
Después de que Woolams muriera mientras practicaba para las National Air Races en agosto de 1946, Chalmers "Slick" Goodlin fue asignado como el piloto de pruebas principal de Bell Aircraft para el X-1. Goodlin realizó el primer vuelo con motor el 9 de diciembre de 1946. Tex Johnston , el piloto de pruebas jefe de Bell y supervisor del programa, realizó un vuelo de prueba el 22 de mayo de 1947, después de las quejas sobre el lento progreso de las pruebas de vuelo. Según Johnston, "el contrato con el Cuerpo Aéreo definía las pruebas de Bell como verificación de sistemas a bordo, evaluación de características de manejo, estabilidad y control, y pruebas de rendimiento a Mach 0,99". Después del vuelo inicial de Johnston a 0,72 Mach, pensó que el avión estaba listo para vuelos supersónicos, después de que se arreglara el sistema de compensación longitudinal y tres vuelos de prueba más. [17]
La Fuerza Aérea del Ejército no estaba satisfecha con el ritmo cauteloso de la expansión de la envolvente de vuelo y el contrato de pruebas de vuelo de Bell Aircraft para el avión n.º 46-062 fue rescindido. El programa de pruebas fue adquirido por la División de Pruebas de Vuelo de la Fuerza Aérea del Ejército el 24 de junio después de meses de negociación. Goodlin había exigido una bonificación de 150.000 dólares estadounidenses (equivalente a 2,05 millones de dólares en 2023) por superar la velocidad del sonido. [18] : 96 [19] [20] Las pruebas de vuelo del X-1-2 (número de serie 46-063) serían realizadas por la NACA para proporcionar datos de diseño para la producción posterior de aviones de alto rendimiento.
El primer vuelo supersónico tripulado se produjo el 14 de octubre de 1947, sobre el desierto de Mojave en California , [21] menos de un mes después de que la Fuerza Aérea de los Estados Unidos se hubiera creado como un servicio separado. El capitán Charles "Chuck" Yeager pilotó el avión de la USAF # 46-062, apodado Glamorous Glennis por su esposa. El avión fue lanzado desde el compartimiento de bombas de un B-29 y alcanzó Mach 1.06 (700 millas por hora (1,100 km / h; 610 nudos)). [1] Después de que se quemara el motor, el avión planeó para aterrizar en el lecho seco del lago. [18] : 129–130 Este fue el vuelo XS-1 número 50.
Los tres participantes principales del programa X-1 ganaron el Trofeo Collier de la Asociación Nacional de Aeronáutica en 1948 por sus esfuerzos. El presidente Truman honró en la Casa Blanca a Larry Bell por Bell Aircraft, al capitán Yeager por pilotar los vuelos y a John Stack por las contribuciones a la NACA.
La historia del vuelo de Yeager del 14 de octubre fue filtrada a un reportero de la revista Aviation Week , y el diario Los Angeles Times presentó la historia como noticia principal en su número del 22 de diciembre. La historia de la revista fue publicada el 20 de diciembre. La Fuerza Aérea amenazó con emprender acciones legales contra los periodistas que revelaron la historia, pero nunca se emprendió ninguna. [22] La noticia de un avión supersónico de ala recta sorprendió a muchos expertos estadounidenses, quienes, al igual que sus homólogos alemanes durante la guerra, creían que era necesario un diseño de ala en flecha para romper la barrera del sonido. [4] El 10 de junio de 1948, el secretario de la Fuerza Aérea, Stuart Symington, anunció que la barrera del sonido había sido rota repetidamente por dos aviones experimentales. [23] [24]
El 5 de enero de 1949, Yeager utilizó la aeronave n.º 46-062 para realizar el único lanzamiento convencional (de pista) del programa X-1, alcanzando 23 000 pies (7000 m) en 90 segundos. [25]
En 1997, el Servicio Postal de los Estados Unidos emitió un sello conmemorativo del cincuentenario en reconocimiento al avión Bell X1-6062 como el primer vehículo aeronáutico en volar a una velocidad supersónica de aproximadamente Mach 1,06 (1299 km/h; 806,9 mph).
El Bell X-1 también es el protagonista de una versión de juguete en el episodio de Arthur "Arthur's Big Hit". En ese episodio, DW intenta dejarlo volar por la ventana, pero termina cayendo al suelo y rompiéndose. Esto dio lugar a un momento clásico en el que Arthur aprieta el puño y golpea a DW; el momento clásico de Arthur apretando el puño se ha convertido desde entonces en un meme.
Se construyeron variantes posteriores del X-1 para probar diferentes aspectos del vuelo supersónico; una de ellas, el X-1A, con Yeager a los mandos, demostró inadvertidamente una característica muy peligrosa del vuelo supersónico rápido (Mach 2 o más): el acoplamiento por inercia . Sólo las habilidades de Yeager como aviador evitaron el desastre; más tarde, Mel Apt perdería la vida probando el Bell X-2 en circunstancias similares.
( Modelo Bell 58A )
El X-1A (número de serie 48-1384) , encargado por la Fuerza Aérea el 2 de abril de 1948, estaba destinado a investigar fenómenos aerodinámicos a velocidades superiores a Mach 2 (681 m/s, 2.451 km/h) y altitudes superiores a 90.000 pies (27 km), haciendo especial hincapié en la estabilidad dinámica y las cargas de aire. Más largo y pesado que el X-1 original, con una cubierta escalonada para una mejor visión, el X-1A estaba propulsado por el mismo motor cohete Reaction Motors XLR-11. El avión voló por primera vez, sin propulsión, el 14 de febrero de 1953 en la Base de la Fuerza Aérea Edwards, y el primer vuelo propulsado tuvo lugar el 21 de febrero. Ambos vuelos fueron pilotados por el piloto de pruebas de Bell Jean "Skip" Ziegler .
Después de que la NACA comenzara sus pruebas de alta velocidad con el Douglas Skyrocket , que culminaron con Scott Crossfield alcanzando Mach 2.005 el 20 de noviembre de 1953, la Fuerza Aérea comenzó una serie de pruebas con el X-1A, que el piloto de pruebas de la serie, Chuck Yeager , denominó "Operación NACA Weep". Estas culminaron el 12 de diciembre de 1953, cuando Yeager alcanzó una altitud de 74.700 pies (22.800 m) y un nuevo récord de velocidad aerodinámica de Mach 2,44 (igual a 1620 mph, 724,5 m/s, 2608 km/h a esa altitud). A diferencia de Crossfield en el Skyrocket, Yeager lo logró en vuelo nivelado. Poco después, el avión perdió el control, debido al fenómeno entonces aún no comprendido del acoplamiento de inercia . El X-1A cayó desde la altitud máxima a 25.000 pies (7.600 m), exponiendo al piloto a aceleraciones de hasta 8 g, durante las cuales Yeager rompió la cubierta con su casco antes de recuperar el control. [26]
El 28 de mayo de 1954, el mayor Arthur W. Murray pilotó el X-1A hasta alcanzar un nuevo récord de 90.440 pies (27.570 m). [27]
El avión fue transferido a la NACA durante septiembre de 1954 y posteriormente modificado. El X-1A se perdió el 8 de agosto de 1955, cuando, mientras se preparaba para el lanzamiento desde la nave nodriza RB-50 , una explosión rompió el tanque de oxígeno líquido del avión. Con la ayuda de los miembros de la tripulación del RB-50, el piloto de pruebas Joseph A. Walker logró salir del avión, que luego fue arrojado al mar. Explotando al impactar contra el suelo del desierto, el X-1A se convirtió en el primero de muchos aviones X que se perderían por explosiones. [28] [29]
( Modelo Bell 58B )
El X-1B (número de serie 48-1385) estaba equipado con instrumentación de calentamiento aerodinámico para la investigación térmica (se instalaron más de 300 sondas térmicas en su superficie). Era similar al X-1A excepto por tener un ala ligeramente diferente. El X-1B fue utilizado para la investigación de alta velocidad por la Fuerza Aérea de los EE. UU. a partir de octubre de 1954, antes de ser transferido a la NACA durante enero de 1955. La NACA continuó volando el avión hasta enero de 1958, cuando grietas en los tanques de combustible obligaron a su aterrizaje. El X-1B completó un total de 27 vuelos. Un logro notable fue la instalación de un sistema de pequeños cohetes de reacción utilizados para el control direccional, lo que convirtió al X-1B en el primer avión en volar con este sofisticado sistema de control, utilizado más tarde en el North American X-15 . El X-1B se encuentra actualmente en el Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , en la Base Aérea Wright-Patterson en Dayton, Ohio , donde se exhibe en la Galería de Investigación y Desarrollo del museo, Mayor General Albert Boyd y Mayor General Fred Ascani.
( Bell Model 58C ) El X-1C (número de serie 48-1387) [30] estaba destinado a probar armamentos y municiones en los regímenes de vuelo transónico y supersónico alto. Se canceló cuando aún estaba en la etapa de maqueta, ya que el desarrollo de aviones con capacidad transónica y supersónica como el North American F-86 Sabre y el North American F-100 Super Sabre eliminó la necesidad de un vehículo de prueba experimental dedicado. [31]
( Bell Model 58D ) El X-1D (número de serie 48-1386) fue el primero de la segunda generación de aviones cohete supersónicos. Volaba desde un EB-50A (número de serie 46-006) y se iba a utilizar para la investigación de la transferencia de calor. El X-1D estaba equipado con un nuevo sistema de combustible de baja presión y una capacidad de combustible ligeramente mayor. También se realizaron algunos cambios menores en el conjunto de aviónica.
El 24 de julio de 1951, con el piloto de pruebas de Bell Jean "Skip" Ziegler a los mandos, el X-1D despegó sobre el lago seco Rogers , en lo que se convertiría en el único vuelo exitoso de su carrera. El planeo sin motor se completó después de un descenso de nueve minutos, pero al aterrizar, el tren de aterrizaje delantero falló y el avión se deslizó sin gracia hasta detenerse. Las reparaciones tardaron varias semanas en completarse y se programó un segundo vuelo para mediados de agosto. El 22 de agosto de 1951, el X-1D se perdió en una explosión de combustible durante los preparativos para el primer vuelo con motor. El avión quedó destruido tras el impacto después de ser arrojado desde su nave nodriza EB-50A. [32]
( Modelo Bell 44 )
El X-1E fue el resultado de una reconstrucción del X-1-2 (número de serie 46-063), con el fin de perseguir los objetivos originalmente fijados para el X-1D y el X-1-3 (número de serie 46-064), ambos perdidos por explosiones durante 1951. La causa de las misteriosas explosiones fue finalmente rastreada hasta el uso de juntas de cuero Ulmer [34] impregnadas con fosfato de tricresilo (TCP), un tratamiento para el cuero, que se utilizó en las tuberías de oxígeno líquido . El TCP se vuelve inestable y explosivo en presencia de oxígeno puro y choque mecánico. [35] Este error costó dos vidas, causó heridos y perdió varias aeronaves. [36]
Los cambios incluyeron:
El X-1E realizó su primer vuelo el 15 de diciembre de 1955, en un vuelo de planeo controlado por el piloto de pruebas de la USAF Joe Walker . Walker abandonó el programa X-1E en 1958, después de 21 vuelos, alcanzando una velocidad máxima de Mach 2,21 (752 m/s, 2704 km/h). El piloto de investigación de la NACA John B. McKay ocupó su lugar en septiembre de 1958, completando cinco vuelos en busca de Mach 3 (1021 m/s, 3675 km/h) antes de que el X-1E quedara en tierra de forma permanente después de su 26.º vuelo, durante noviembre de 1958, debido al descubrimiento de grietas estructurales en la pared del tanque de combustible.
Datos de Bell Aircraft desde 1935, [42] Los aviones X: X-1 a X-45 [25]
Características generales
Actuación
Aeronaves de función, configuración y época comparables
Listas relacionadas
