El Bell X-1 ( Bell Modelo 44 ) es un avión propulsado por un motor de cohete , designado originalmente como XS-1 , y fue un proyecto conjunto de investigación supersónica 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. Aviones . Concebido durante 1944 y diseñado y construido en 1945, alcanzó una velocidad de casi 1.000 millas por hora (1.600 km/h; 870 nudos) en 1948. Un derivado de este mismo diseño, el Bell X-1A, que tenía mayor capacidad de combustible y de ahí que el tiempo de combustión de los cohetes fuera más prolongado, 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 pilotado superó la velocidad del sonido en vuelo nivelado y fue el primero de los X-planes , una serie de aviones cohete (y aviones no cohete) experimentales estadounidenses diseñados para probar nuevas tecnologías.
En 1942, el Ministerio de Aviación del Reino Unido inició un proyecto ultrasecreto 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 propulsado por turborreactor , con una velocidad máxima de 1.000 millas por hora (870 nudos; 1.600 km/h) (más del doble del récord de velocidad existente ) en vuelo nivelado y capaz de ascender. a una altitud de 36.000 pies (11 km) en 1 min y 30 s. El fuselaje tenía forma de bala, tenía alas delgadas y un plano de cola para un vuelo controlado a la velocidad del sonido y más. El principal aerodinámico de Miles, Dennis Bancroft, fue entrevistado muchos años después, en 1997, sobre la razón por la que necesitaba un plano de cola móvil en su diseño de 1944.
En 1944, se le dijo a Miles que siguiera adelante con la construcción de tres prototipos. En febrero de 1946, con un primer vuelo previsto para el verano de 1946, el M52 fue cancelado. [3] En lugar del M.52 tripulado a escala real, 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 plano de cola horizontal convencional pero con recorte disponible en el estabilizador. Sería necesario para el control de cabeceo cuando una onda de choque impidiera que un elevador desviado alterara la distribución de presión y la fuerza de cabeceo en el plano de cola.
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 del avión eran para un vehículo supersónico pilotado que podía volar a 800 millas por hora (1300 km/h) a 35.000 pies (11.000 m) durante dos a cinco minutos. [5] El 16 de marzo de 1945, la División de Pruebas de Vuelo de las Fuerzas Aéreas del Ejército de EE. UU . y el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica (NACA) contrataron a Bell Aircraft Company para construir tres XS-1 (para "Experimental, Supersónico", más tarde X-1 ) aeronaves para obtener datos de vuelo sobre condiciones en el rango de velocidades transónicas. [6]
Bell construyó un avión cohete después de considerar la alternativa del turborreactor. Los turborreactores no podían alcanzar el rendimiento requerido a gran altura. Un avión con motores turborreactores y cohetes sería demasiado grande y complejo. [5] El X-1 era, en principio, una "bala con alas", su forma se parecía mucho a una bala de ametralladora Browning calibre .50 (12,7 mm) , conocida por ser estable en vuelo supersónico. [7] La forma se siguió hasta el punto de sentar al piloto detrás de una ventana enmarcada inclinada dentro de una cabina confinada en la nariz, sin asiento eyectable.
Para el diseño del XS-1, las muchas incógnitas relacionadas con los vuelos transónicos y supersónicos significaron buscar todas las fuentes de información disponibles en 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. [8] [9]
Los aerodinámicos de Bell Aircraft que trabajan con los laboratorios de la NACA predijeron importantes cambios de ajuste longitudinal durante el vuelo transónico. John Stack y Robert Gilruth de la NASA recomendaron que Bell montara el ascensor sobre un estabilizador horizontal ajustable. [10] Bell incorporó el estabilizador con ajuste rápido de paso para adaptarse a grandes cambios de trimado. [11] Un vuelo de prueba de un contratista realizado por 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. [12] Se podría mover todo el plano de cola o solo el elevador con ajustes fijos del estabilizador. [13] 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 alto aumento de resistencia del ala de los efectos de compresibilidad en la cola. Inicialmente, como los aumentos de velocidad se realizaban en pequeños pasos hacia dificultades de control posiblemente desconocidas, el estabilizador horizontal se dejó en su ángulo previo al lanzamiento fijado 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 de ascensor (sin control de cabeceo) a Mach 0,94, tomó al equipo de pruebas por sorpresa hasta que se dieron cuenta de que se podía obtener control adicional moviendo el estabilizador horizontal. El ajuste del trimado del plano de cola tenía que ajustarse con precisión en el suelo para garantizar una caída controlada al comienzo del vuelo. Scott Crossfield relata un error involuntario de un grado al volcar el X-1 sobre su parte trasera después de haber sido arrojado desde el avión nodriza. [14] La configuración del plano de cola se trasladó a la serie X-1A. Todos los aviones supersónicos posteriores tendrían un plano de cola totalmente móvil o serían del tipo "sin cola" con alas delta . [15]
No se utilizaron alas en flecha porque se sabía muy poco sobre ellas. Como el diseño podría conducir a un caza, el XS-1 estaba destinado a despegar desde el suelo, pero el final de la guerra hizo que el B-29 Superfortress estuviera disponible para llevarlo al aire. [5]
El motor de cohete era un diseño de cuatro cámaras construido por Reaction Motors Inc. , una de las primeras compañías en construir motores de cohetes de propulsor líquido en los EE. UU. Después de considerar el monopropulsor de peróxido de hidrógeno , el bipropelente de anilina / ácido nítrico y el monopropulsor de nitrometano como combustibles, el El cohete quemó alcohol etílico diluido con agua con un oxidante de oxígeno líquido . Sus cuatro cámaras se podían encender y apagar individualmente, por lo que el empuje se podía cambiar en incrementos de 1.500 lbf (6.700 N). Los tanques de combustible y oxígeno de los dos primeros motores X-1 fueron presurizados con nitrógeno , lo que redujo el tiempo de vuelo en aproximadamente 1 +1 ⁄ minutos y aumentando el peso de aterrizaje en 2000 libras (910 kg), pero el resto utilizó turbobombas impulsadas por gas, aumentando la presión de la cámara y el empuje al mismo tiempo que aligeraba el motor. [16] [5]
El piloto jefe de pruebas de Bell Aircraft, Jack Woolams , se convirtió en la primera persona en volar el XS-1. Hizo un vuelo de planeo sobre Pinecastle Army Airfield , 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 más tarde 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 y prepararlo para las pruebas de vuelo propulsadas. Se realizaron cuatro pruebas de planeo más en el Campo Aéreo del Ejército de Muroc cerca de Palmdale, California , que había sido inundado durante las pruebas de Florida, antes de la primera prueba motorizada el 9 de diciembre de 1946. Se encendieron dos cámaras, pero el avión aceleró tan rápido que una cámara giró. apagado hasta el reencendido a 35.000 pies (11.000 m), alcanzando Mach 0,795. Después de que se apagaron las cámaras, el avión descendió a 15.000 pies (4.600 m), donde se probaron brevemente las cuatro cámaras. [5] [17]
Después de que Woolams muriera mientras practicaba para las carreras aéreas nacionales en agosto de 1946, Chalmers "Slick" Goodlin fue asignado como 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 , piloto de pruebas jefe y supervisor del programa de Bell, realizó un vuelo de prueba el 22 de mayo de 1947, tras 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. [18]
La Fuerza Aérea del Ejército no estaba contenta con el ritmo cauteloso de expansión de la envolvente de vuelo y se rescindió el contrato de prueba de vuelo de Bell Aircraft para el avión n.° 46-062. 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 (equivalente a 1,97 millones de dólares en 2022) por superar la velocidad del sonido. [19] : 96 [20] [21] La NACA realizaría pruebas de vuelo del X-1-2 (serie 46-063) para proporcionar datos de diseño para aviones de alto rendimiento de producción posterior.
El primer vuelo supersónico tripulado se produjo el 14 de octubre de 1947, sobre el desierto de Mojave en California , [22] menos de un mes después de que se creara la Fuerza Aérea de Estados Unidos como un servicio independiente. El capitán Charles "Chuck" Yeager pilotó el avión de la USAF n.° 46-062, apodado Glamorous Glennis por su esposa. El avión fue lanzado desde el compartimento de bombas de un B-29 y alcanzó Mach 1,06 (700 millas por hora (1100 km/h; 610 nudos)). [1] Tras quemarse el motor, el avión se deslizó hasta aterrizar en el lecho seco del lago. [19] : 129–130 Este era el vuelo número 50 del XS-1.
Los tres participantes principales en el programa X-1 ganaron el Trofeo Collier de la Asociación Nacional de Aeronáutica en 1948 por sus esfuerzos. El presidente Truman homenajeó en la Casa Blanca a Larry Bell por Bell Aircraft, al capitán Yeager por pilotar los vuelos y a John Stack por las contribuciones de la NACA.
La historia del vuelo de Yeager del 14 de octubre se filtró a un periodista de la revista Aviation Week , y Los Angeles Times presentó la historia como noticia de primera plana en su edición del 22 de diciembre. La historia de la revista se publicó el 20 de diciembre. La Fuerza Aérea amenazó con emprender acciones legales contra los periodistas que revelaron la historia, pero ninguna ocurrió. [23] 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 un diseño de ala en flecha era necesario para romper la barrera del sonido. [5] El 10 de junio de 1948, el secretario de la Fuerza Aérea, Stuart Symington, anunció que dos aviones experimentales habían roto repetidamente la barrera del sonido. [24] [25]
El 5 de enero de 1949, Yeager utilizó el avión n.º 46-062 para realizar el único lanzamiento convencional (pista) del programa X-1, alcanzando 23.000 pies (7.000 m) en 90 segundos. [26]
En 1997, el Servicio Postal de los Estados Unidos emitió un sello conmemorativo del cincuentenario reconociendo 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).
Se construyeron variantes posteriores del X-1 para probar diferentes aspectos del vuelo supersónico; Uno de ellos, el X-1A, con Yeager a los controles, demostró inadvertidamente una característica muy peligrosa del vuelo supersónico rápido (Mach 2 plus): 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.
( Campana Modelo 58A )
Encargado por la Fuerza Aérea el 2 de abril de 1948, el X-1A (número de serie 48-1384) 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 motor, el 14 de febrero de 1953 en Edwards AFB, y el primer vuelo con motor 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 inició una serie de pruebas con el X-1A, que el piloto de pruebas de la serie, Chuck Yeager , denominada "Operación NACA Llorar". Estos 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 aérea de Mach 2,44 (equivalente a 1.620 mph, 724,5 m/s, 2.608 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 del acoplamiento por inercia, aún no comprendido . 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. [27]
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). [28]
El avión fue transferido a 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 liberarse del avión, que luego fue desechado. Al explotar al impactar con el suelo del desierto, el X-1A se convirtió en el primero de muchos primeros aviones X que se perderían a causa de las explosiones. [29] [30]
( Campana Modelo 58B )
El X-1B (serie 48-1385) estaba equipado con instrumentación de calentamiento aerodinámico para investigaciones térmicas (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 investigaciones de alta velocidad por la Fuerza Aérea de EE. UU. a partir de octubre de 1954, antes de ser transferido a la NACA en enero de 1955. La NACA continuó volando el avión hasta enero de 1958, cuando las grietas en los tanques de combustible obligaron a su toma de tierra. 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, convirtiendo al X-1B en el primer avión en volar con este sofisticado sistema de control, utilizado posteriormente en el X-15 norteamericano . El X-1B se encuentra ahora en el Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , en la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson en Dayton, Ohio , donde se exhibe en el Museo. El Mayor General Albert Boyd y el Mayor General Fred Ascani Research and Galería de desarrollo.
( Bell Modelo 58C ) El X-1C (serie 48-1387) [31] estaba destinado a probar armamentos y municiones en regímenes de vuelo transónicos y supersónicos elevados. Fue cancelado cuando aún estaba en la etapa de maqueta, ya que el desarrollo de aviones transónicos y supersónicos 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. [32]
( Bell Modelo 58D ) El X-1D (serie 48-1386) fue el primero de la segunda generación de aviones cohete supersónicos. Volado desde un EB-50A (s/n #46-006), iba a ser utilizado para la investigación de 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 hubo algunos cambios menores en la suite de aviónica.
El 24 de julio de 1951, con el piloto de pruebas de Bell, Jean "Skip" Ziegler, a los mandos, el X-1D fue lanzado sobre Rogers Dry Lake , 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 estaba previsto 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 motorizado. El avión quedó destruido tras el impacto después de ser desechado de su nave nodriza EB-50A. [33]
( Campana Modelo 44 )
El X-1E fue el resultado de una reconstrucción del X-1-2 (serie 46-063), con el fin de perseguir los objetivos originalmente fijados para el X-1D y el X-1-3 (serie 46-064), ambos se perdieron por explosiones durante 1951. La causa de las misteriosas explosiones finalmente se atribuyó al uso de juntas de cuero Ulmer [35] impregnadas con fosfato de tricresil (TCP), un tratamiento de cuero, que se usaba en las tuberías de oxígeno líquido . TCP se vuelve inestable y explosivo en presencia de oxígeno puro y choque mecánico. [36] Este error costó dos vidas, causó heridos y perdió varios aviones. [37]
Los cambios incluyeron:
El X-1E voló por primera vez el 15 de diciembre de 1955, en un vuelo planeador controlado por el piloto de pruebas de la USAF Joe Walker . Walker abandonó el programa X-1E durante 1958, después de 21 vuelos, alcanzando una velocidad máxima de Mach 2,21 (752 m/s, 2.704 km/h). El piloto de investigación de la NACA, John B. McKay , tomó su lugar durante septiembre de 1958, completando cinco vuelos en busca de Mach 3 (1.021 m/s, 3.675 km/h) antes de que el X-1E quedara en tierra permanentemente después de su vuelo número 26, durante noviembre de 1958. debido al descubrimiento de grietas estructurales en las paredes del tanque de combustible.
Datos de Bell Aircraft desde 1935, [43] Los X-Planes: X-1 a X-45 [26]
Características generales
Actuación
Aeronaves de función, configuración y época comparables.
Listas relacionadas
