El Douglas D-558-2 Skyrocket (o D-558-II ) es un avión supersónico de investigación con propulsión a chorro y cohete construido por la Douglas Aircraft Company para la Armada de los Estados Unidos . El 20 de noviembre de 1953, poco antes del 50.º aniversario del vuelo propulsado ( el 17 de diciembre ), Scott Crossfield pilotó el Skyrocket hasta Mach 2, o más de 1290 mph (2076 km/h), la primera vez que un avión había superado el doble de la velocidad del sonido .
El "-2" en la designación del avión se refería al hecho de que el Skyrocket era la versión de la fase dos de lo que originalmente se había concebido como un programa de tres fases. El avión de la fase uno, el D-558-1 , estaba propulsado por un reactor y tenía alas rectas. La tercera fase, que nunca se llevó a cabo, habría implicado la construcción de una maqueta de un avión de tipo de combate que incorporara los resultados de las pruebas de los aviones de la fase uno y dos. El diseño final del D-558-3, que nunca se construyó, era para un avión hipersónico similar al North American X-15 . [1]
Cuando se hizo evidente que el fuselaje del D558-1 no podía modificarse para acomodar tanto la potencia del cohete como la del avión a reacción, el D558-2 fue concebido como un avión completamente diferente. [2] El contrato de suministro se modificó el 27 de enero de 1947 para descartar los últimos tres aviones D558-1 y sustituirlos por tres nuevos aviones D558-2. [3]
El Skyrocket tenía alas con un ángulo de barrido de 35 grados y estabilizadores horizontales con un ángulo de barrido de 40 grados. Las alas y el empenaje estaban fabricados en aluminio y el gran fuselaje era principalmente de magnesio. El Skyrocket estaba propulsado por un motor turborreactor Westinghouse J34-40 con un empuje de 3000 lbf (13 kN) alimentado a través de tomas laterales en el fuselaje delantero. Este motor estaba destinado al despegue, ascenso y aterrizaje. Para el vuelo a alta velocidad, se instaló un motor Reaction Motors LR8-RM-6 de cuatro cámaras (la designación de la Armada para el XLR11 de la Fuerza Aérea utilizado en el Bell X-1 ). Este motor tenía una potencia nominal de 6000 lbf (27 kN) de empuje estático a nivel del mar. Un total de 250 galones estadounidenses (950 L) de combustible de aviación, 195 galones estadounidenses (740 L) de alcohol y 180 galones estadounidenses (680 L) de oxígeno líquido se transportaron en los tanques del fuselaje.
El Skyrocket originalmente tenía una cabina de mando a ras, pero la visibilidad desde la cabina era deficiente, por lo que se reconfiguró con una cabina elevada con ventanas en ángulo convencionales. Esto dio como resultado un área de perfil más grande en la parte delantera de la aeronave, que se equilibró con 14 pulgadas (36 cm) adicionales de altura agregada al estabilizador vertical. Al igual que su predecesor, el D558-1, el D558-2 fue diseñado para que el fuselaje delantero, incluida la cabina, pudiera desconectarse del resto de la aeronave en caso de emergencia. Una vez que el fuselaje delantero había disminuido su velocidad, el piloto podía escapar de la cabina en paracaídas.
El piloto de Douglas, John F. Martin, realizó el primer vuelo en el aeródromo militar Muroc (posteriormente rebautizado como base aérea Edwards ) en California el 4 de febrero de 1948 en un avión equipado únicamente con el motor a reacción. Los objetivos del programa eran investigar las características de los aviones de ala en flecha a velocidades transónicas y supersónicas, prestando especial atención al cabeceo hacia arriba (rotación no comandada del morro del avión hacia arriba), un problema frecuente en los aviones de servicio de alta velocidad de esa época, especialmente a bajas velocidades durante el despegue y el aterrizaje, y en virajes cerrados.
Los tres aviones reunieron una gran cantidad de datos sobre el cabeceo hacia arriba y el acoplamiento de los movimientos laterales (guiñada) y longitudinales (cabeceo); cargas en las alas y la cola, sustentación, resistencia y características de sacudidas de los aviones de ala en flecha a velocidades transónicas y supersónicas; y los efectos de la columna de humo de escape del cohete en la estabilidad dinámica lateral en todo el rango de velocidades. (Los efectos de la columna eran una experiencia nueva para los aviones.) El avión número tres también reunió información sobre los efectos de los dispositivos externos (formas de bombas, tanques de caída) sobre el comportamiento del avión en la región transónica (aproximadamente de 0,7 a 1,3 veces la velocidad del sonido). En correlación con los datos de otros aviones de investigación transónicos tempranos como el XF-92A , esta información contribuyó a las soluciones al problema del cabeceo hacia arriba en los aviones de ala en flecha.
Sus investigaciones de vuelo se llevaron a cabo en la Unidad de Pruebas de Vuelo Muroc de la NACA en California , rebautizada en 1949 como Estación de Investigación de Vuelo de Alta Velocidad (HSFRS). La HSFRS se convirtió en la Estación de Vuelo de Alta Velocidad en 1954 y entonces se la conocía como Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA . En 2014 pasó a llamarse Centro de Investigación de Vuelo Armstrong en honor a Neil Armstrong .
Los tres aviones volaron un total de 313 veces: 123 por el avión número uno (Bureau No. 37973—NACA 143), 103 por el segundo Skyrocket (Bureau No. 37974 —NACA 144) y 87 por el avión número tres (Bureau No. 37975 —NACA 145). El Skyrocket 143 voló todas sus misiones menos una como parte del programa del contratista Douglas para probar el rendimiento del avión.
El avión 143 de la NACA estaba inicialmente propulsado únicamente por el motor a reacción, pero más tarde se le instaló el motor cohete. En esta configuración, Douglas lo probó de 1949 a 1951. Después del programa de pruebas de Douglas, se entregó a la NACA, que lo almacenó hasta 1954. En 1954-55, el contratista lo modificó para que pudiera lanzarse desde el aire con un solo cohete, sin el motor a reacción. En esta configuración, el piloto de investigación de la NACA, John McKay, voló el avión solo una vez para familiarizarse, el 17 de septiembre de 1956. Los 123 vuelos del NACA 143 sirvieron para validar las predicciones del túnel de viento sobre el rendimiento del avión, excepto por el hecho de que el avión experimentó menos resistencia por encima de Mach 0,85 de lo que indicaban los túneles de viento.
El NACA 144 también inició su programa de vuelo con un motor turborreactor. Los pilotos de la NACA Robert A. Champine [4] y John H. Griffith volaron 21 veces en esta configuración para probar las calibraciones de velocidad aerodinámica e investigar la estabilidad y el control longitudinal y lateral. En el proceso, durante agosto de 1949, se encontraron con problemas de cabeceo, que los ingenieros de la NACA reconocieron como graves porque podían producir una restricción limitante y peligrosa en el rendimiento del vuelo. Por lo tanto, decidieron realizar una investigación completa del problema.
En 1950, Douglas reemplazó el turborreactor con un motor cohete LR-8, y su piloto, Bill Bridgeman , voló el avión siete veces hasta una velocidad de Mach 1,88 (1,88 veces la velocidad del sonido) y una altitud de 79.494 pies (24.230 m), este último un récord de altitud mundial no oficial en ese momento, logrado el 15 de agosto de 1951. [5] En la configuración de cohete, el avión estaba unido debajo de la bahía de bombas de un P2B de la Armada , una variante del bombardero B-29 . El P2B volaría a unos 30.000 pies (9.100 m), luego liberaría el avión cohete. Durante los vuelos supersónicos de Bridgeman, se encontró con un violento movimiento de balanceo conocido como inestabilidad lateral. El movimiento fue menos pronunciado durante el vuelo de Mach 1,88 el 7 de agosto de 1951 que durante un vuelo de Mach 1,85 en junio, cuando se inclinó hacia un ángulo de ataque bajo .
Los ingenieros de la NACA estudiaron el comportamiento del avión antes de comenzar su propia investigación de vuelo en el avión en septiembre de 1951. Durante los siguientes dos años, el piloto de la NACA Scott Crossfield voló el avión 20 veces para recopilar datos sobre la estabilidad y el control longitudinal y lateral, las cargas en las alas y la cola, y las características de sustentación, resistencia y sacudidas a velocidades de hasta Mach 1.878.
En ese momento, el teniente coronel de la Marina Marion Carl voló el avión hasta un nuevo récord de altitud (no oficial) de 83.235 pies (25.370 m) el 21 de agosto de 1953, y a una velocidad máxima de Mach 1,728. El récord de altitud no fue reconocido por la Federación Aeronáutica Internacional, porque en ese momento los aviones que intentaban alcanzar el récord tenían que despegar por sus propios medios. [6]
Una vez que Carl completó estos vuelos para la Marina, los técnicos de la NACA en la Estación de Investigación de Vuelos de Alta Velocidad (HSFRS) cerca de Mojave , California, equiparon las cámaras de combustión del motor LR-8 con extensiones de tobera para evitar que los gases de escape afectaran a los timones a velocidades supersónicas. Esta adición también aumentó el empuje del motor en un 6,5 por ciento a Mach 1,7 y 70.000 pies (21.300 m).
Incluso antes de que Marion Carl volara el Skyrocket, el jefe de la HSFRS, Walter C. Williams, había solicitado sin éxito a la sede de la NACA que volara el avión a Mach 2 para recopilar los datos de investigación a esa velocidad. Finalmente, después de que Crossfield consiguiera el consentimiento de la Oficina de Aeronáutica de la Marina, el director de la NACA, Hugh L. Dryden, relajó la práctica habitual de la organización de dejar el récord en manos de otros y accedió a intentar un vuelo a Mach 2.
Además de añadir las extensiones de las toberas, el equipo de vuelo de la NACA en el HSFRS enfrió el combustible (alcohol) para poder verter más en el tanque y enceró el fuselaje para reducir la resistencia. El ingeniero de proyectos Herman O. Ankenbruck trazó un plan para volar a unos 72.000 pies (21.900 m) y luego empujar hacia adelante en un ligero picado. Crossfield hizo historia en la aviación el 20 de noviembre de 1953, cuando voló a Mach 2.005, 1.291 millas por hora (2.078 km/h). Fue el único vuelo a Mach 2 que el Skyrocket realizó.
Después de este vuelo, los pilotos de Crossfield y NACA Joseph A. Walker y John B. McKay volaron el avión con el fin de recopilar datos sobre la distribución de la presión, las cargas estructurales y el calentamiento estructural; el último vuelo del programa tuvo lugar el 20 de diciembre de 1956, cuando McKay obtuvo datos de estabilidad dinámica y niveles de presión sonora a velocidades transónicas y superiores.
Mientras tanto, el NACA 145 había completado 21 vuelos de contratista con los pilotos de Douglas Eugene F. May y William Bridgeman en noviembre de 1950. En esta aeronave propulsada por chorro y cohete, Scott Crossfield y Walter Jones comenzaron la investigación de la NACA sobre el cabeceo hacia arriba que duró desde septiembre de 1951 hasta bien entrado el verano de 1953. Volaron el Skyrocket con una variedad de configuraciones de vallas de ala, slats de ala y extensiones de cuerda de borde de ataque, realizando varias maniobras, así como vuelos rectos y nivelados a velocidades transónicas. Si bien las vallas ayudaron significativamente a la recuperación de las condiciones de cabeceo hacia arriba, las extensiones de cuerda de borde de ataque no lo hicieron, desmintiendo las pruebas en el túnel de viento que decían lo contrario. Los slats (perfiles aerodinámicos auxiliares largos y estrechos) en la posición completamente abierta eliminaron el cabeceo hacia arriba, excepto en el rango de velocidad alrededor de Mach 0,8 a 0,85.
En junio de 1954, Crossfield comenzó una investigación sobre los efectos de los dispositivos externos (formas de bombas y tanques de combustible) en el comportamiento transónico del avión. McKay y Stanley Butchart completaron la investigación de la NACA sobre este tema, y McKay realizó la última misión el 28 de agosto de 1956.
Además de establecer varios récords, los pilotos del Skyrocket habían reunido datos importantes y habían comprendido qué funcionaría y qué no para proporcionar un vuelo estable y controlado de un avión de ala en flecha en los regímenes de vuelo transónico y supersónico. Los datos que recopilaron también ayudaron a lograr una mejor correlación de los resultados de las pruebas en el túnel de viento con los valores de vuelo reales, mejorando la capacidad de los diseñadores para producir aviones más capaces para las fuerzas armadas, especialmente aquellos con alas en flecha. Además, los datos sobre cuestiones como la estabilidad y el control de este y otros aviones de investigación iniciales ayudaron en el diseño de la serie Century de aviones de combate, todos los cuales presentaban los estabilizadores horizontales móviles empleados por primera vez en las series X-1 y D-558.
Los tres Skyrockets tenían alas en flecha de 35 grados.
Hasta que se configuró para el lanzamiento aéreo, el NACA 143 contaba con un motor turborreactor Westinghouse J-34-40 con un empuje estático de 3000 lbf (13 kN). Transportaba 260 galones estadounidenses (980 L) de gasolina de aviación y pesaba 10 572 lb (4795 kg) al despegar.
El NACA 144 (y el NACA 143 después de una modificación en 1955) estaba propulsado por un motor cohete LR-8-RM-6 con un empuje estático de 6000 libras-fuerza (27 kN). Sus propulsores eran 345 galones estadounidenses (1310 L) de oxígeno líquido y 378 galones estadounidenses (1430 L) de alcohol etílico diluido. En su configuración de lanzamiento, pesaba 15 787 lb (7161 kg).
El NACA 145 tenía un motor cohete LR-8-RM-5 con un empuje estático de 6000 lbf (27 kN) y un turborreactor Westinghouse J-34-40 con un empuje estático de 3000 lbf (13 kN). Llevaba 170 galones estadounidenses (640 L) de oxígeno líquido, 192 galones estadounidenses (730 L) de alcohol etílico diluido y 260 galones estadounidenses (980 L) de gasolina de aviación para un peso de lanzamiento de 15 266 lb (6925 kg).
El Skyrocket D-558-2 #1 se exhibe en el Museo Planes of Fame , Chino, California . El Skyrocket número dos, el primer avión en volar a velocidad Mach 2, se exhibe en el Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington DC. El tercer avión se exhibe en un pilono en los terrenos del Antelope Valley College , Lancaster, California .
(Configurado con propulsión mixta)
Datos de los aviones McDonnell Douglas desde 1920: Volumen I, [7] [8]
Características generales
Actuación
Desarrollo relacionado
Aeronaves de función, configuración y época comparables
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