Bell X-1

Bell X-1 — американский экспериментальный самолёт (ракетоплан), построенный компанией Bell Aircraft Corporation. Первый в истории летательный аппарат с пилотом на борту, официально превысивший скорость звука в управляемом горизонтальном полёте. Относится к классу экспериментальных исследовательских машин, созданных для изучения аэродинамики и управления на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях.

История создания

Предпосылки

К концу Второй мировой войны авиационные технологии столкнулись с проблемой так называемого «звукового барьера» — резкого роста лобового сопротивления, потери управляемости и возникновения волнового кризиса при приближении к скорости звука (около 1235 км/ч на уровне моря, в зависимости от температуры и давления). Многие пилоты, пытавшиеся разогнать поршневые истребители до околозвуковых скоростей, погибали в результате разрушения конструкции или потери управления. В 1944 году Национальный консультативный комитет по аэронавтике (NACA, предшественник NASA) и ВВС США (USAAF) инициировали программу создания пилотируемого аппарата для исследования сверхзвукового полёта.

Разработка и контракты

В декабре 1944 года Bell Aircraft получила контракт на проектирование и постройку трёх экспериментальных самолётов, обозначенных как XS-1 (Experimental Sonic 1). Главным конструктором стал Роберт Дж. Вудс. Проект основывался на концепции «пушечного снаряда» — самолёт должен был иметь минимальное аэродинамическое сопротивление, обтекаемую форму и мощный двигатель. Для снижения рисков конструкция была максимально упрощена: отсутствовали убирающееся шасси (самолёт взлетал с бомбардировщика-носителя), катапультное кресло и герметичная кабина.

Конструкция

Bell X-1 представлял собой цельнометаллический низкоплан с прямым крылом малого удлинения (толщина профиля — 8 % от хорды). Фюзеляж имел форму, напоминающую пулю 50-го калибра, что обеспечивало минимальное аэродинамическое сопротивление. Кабина пилота была негерметичной, но оснащалась системой подачи кислорода. Шасси — неубирающееся, лыжного типа (лыжа под фюзеляжем и две небольшие опоры на концах крыла), что позволяло совершать посадку на бетонную полосу.

Силовая установка состояла из четырёхкамерного жидкостного ракетного двигателя Reaction Motors XLR-11-RM-3, работавшего на смеси жидкого кислорода (окислитель) и этилового спирта (горючее). Двигатель развивал тягу около 26,7 кН (2720 кгс) на уровне моря. Каждая из четырёх камер могла включаться независимо, что позволяло регулировать тягу ступенчато. Запас топлива составлял около 2,3 тонны, чего хватало примерно на 2,5-3 минуты работы двигателя на полной тяге.

Испытания и полёты

Первый полёт и программа

Первый планирующий полёт (без включения двигателя) состоялся 25 января 1946 года на авиабазе Эдвардс (Калифорния). Пилот — Джек Вулламс. Самолёт был сброшен с модифицированного бомбардировщика B-29 Superfortress. Первый полёт с включением ракетного двигателя выполнил 9 декабря 1946 года Чалмерс «Слик» Гудлин. Достигнута скорость 0,79 Маха.

Рекордный полёт 14 октября 1947 года

14 октября 1947 года пилот ВВС США капитан Чарльз «Чак» Йегер на самолёте Bell X-1 (бортовой номер 46-062, названный «Glamorous Glennis» в честь жены) впервые в истории превысил скорость звука в управляемом горизонтальном полёте. Самолёт был сброшен с B-29 на высоте 12 200 метров. После включения всех четырёх камер двигателя X-1 достиг скорости 1,06 Маха (около 1126 км/ч на той высоте). Полёт длился около 14 минут, из которых с работающим двигателем — 2 минуты 30 секунд. Приборы зафиксировали кратковременное превышение скорости до 1,07 Маха. Официально рекорд был подтверждён NACA и ВВС США только в 1948 году.

Дальнейшие полёты и модификации

Всего было построено три экземпляра Bell X-1:

• XS-1 #1 (46-062) — «Glamorous Glennis». Совершил 78 полётов. Последний полёт — в 1950 году. Передан в Смитсоновский институт.
• XS-1 #2 (46-063) — использовался для испытаний, в том числе с крылом изменяемой стреловидности. Разбился 9 ноября 1951 года при посадке, пилот погиб.
• XS-1 #3 (46-064) — построен позже, оснащён турбонасосной системой подачи топлива. Достиг скорости 1,45 Маха (1951 год).

В 1951 году была создана модификация Bell X-1A (бортовой номер 48-1384) с удлинённым фюзеляжем и увеличенным запасом топлива. 12 декабря 1953 года Чак Йегер на X-1A достиг скорости 2,44 Маха (около 2600 км/ч) на высоте 21 900 метров. Однако на этой скорости самолёт вошёл в неуправляемый инерционный крен (так называемый «инерционный срыв»), и Йегер едва смог восстановить управление.

Значение и наследие

Научный вклад

Программа Bell X-1 позволила впервые получить достоверные данные о поведении летательного аппарата на сверхзвуковых скоростях. Были изучены явления волнового кризиса, скачков уплотнения, изменения аэродинамических характеристик и устойчивости. Конструктивные решения, применённые на X-1 (тонкое крыло, обтекаемый фюзеляж, мощный ракетный двигатель), стали основой для последующих сверхзвуковых самолётов, включая истребители F-100 Super Sabre, F-104 Starfighter и пассажирский Concorde.

Культурное влияние

Bell X-1 стал символом преодоления технологического барьера. Чак Йегер стал национальным героем США. История его полёта легла в основу книги и фильма «The Right Stuff» (1983). Самолёт «Glamorous Glennis» выставлен в Национальном музее авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне.

Технические характеристики (Bell X-1 #1)

• Экипаж: 1 человек
• Длина: 9,45 м
• Размах крыла: 8,53 м
• Высота: 3,3 м
• Площадь крыла: 12,2 м²
• Масса пустого: 3175 кг
• Максимальная взлётная масса: 6078 кг
• Силовая установка: 1 × ЖРД Reaction Motors XLR-11-RM-3, тяга 26,7 кН
• Максимальная скорость: 1,45 Маха (около 1540 км/ч на высоте)
• Практический потолок: 21 900 м
• Продолжительность полёта: до 5 минут с работающим двигателем

Интересные факты

• Во время рекордного полёта 14 октября 1947 года Чак Йегер сломал два ребра за два дня до вылета (упал с лошади). Чтобы закрыть фонарь кабины, ему пришлось использовать ручку метлы.
• Самолёт не имел катапультного кресла. В аварийной ситуации пилот должен был покинуть кабину через боковой люк, что было практически невозможно на сверхзвуковой скорости.
• Название «Glamorous Glennis» было нанесено на носовую часть самолёта по личной просьбе Йегера в честь его жены Гленнис.

Источники

• Hallion, Richard P. «The Bell X-1: The First Supersonic Aircraft». Air Force Flight Test Center, 1997.
• Miller, Jay. «The X-Planes: X-1 to X-45». Midland Publishing, 2001.
• Yeager, Chuck; Janos, Leo. «Yeager: An Autobiography». Bantam Books, 1985.
• Национальный музей авиации и космонавтики Смитсоновского института — экспозиция Bell X-1 «Glamorous Glennis».