『X檔案』：從X-1到X-50 － 《美國 X 系列試驗飛行器簡史》

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X-20

　　X-20「代納索」是波音公司為美國空軍設計的一種載人航天轟炸機，可以超過 5 馬赫的高超音速飛行，執行偵察、武器投放等軍事任務。X-20 由「大力神」火箭送入地球軌道，可進行多圈軌道飛行。從某種意義上說，X-20 是後來航天飛機的「先行者」。

　　X-20 長 14.50 米，翼展 6.22 米，採用無尾三角翼佈局，頭部呈圓拱形，機翼後掠 72 度，翼尖上折充當垂直安定面。後來由於耗資過大和設計目標不切實際，X-20 項目在只完成一個全比例模型後就於 1963 年 12 月被取消了。

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第三部分：X-21------X-30


X-21

　　諾斯羅普公司的 X-21 是用來進行層流控制研究，它是由道格拉斯公司 WB-66D 飛機改進而來的。層流控制是當時航空學領域一項前沿研究項目，它將提高飛行器燃料使用效率、航程、壽命，減小超音速飛行阻力等，典型的層流控制措施如在機翼上使用多孔物質、多重狹窄表面縫隙、微小穿孔等。

　　X-21 機長 10.75 米，機高 7.77 米，翼展 28.49 米，其機翼表面上開有多重狹窄縫隙，可使空氣注入從而誘發非湍層流的出現。X-21 的試驗飛行於 1963 年 4 月開始，但其表現卻是不盡如人意。機翼表面不夠平滑，而且雨水、冰晶、塵土和其它細小微粒也會經常阻塞縫隙從而影響試驗效果。在這種情況下，對 X-21 的主翼必須進行大改，否則不可能獲得有用的試驗數據。但此時美國空軍的注意力已經完全集中到了越南，X-21 項目的研究隨即被中止。

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X-22

　　貝爾飛機公司的 X-22 同樣是一種傾轉翼飛機，它由 D2127 運輸機改進而來。X-22 機長 12.03 米，機高 6.27 米，翼展 11.97 米。X-22 的設計比較另類，其前機身兩側緊貼著兩台通用電氣 YT53-GE-8D 軸渦輪發動機，另外兩台發動機則安裝在後機身的一個橫樑上。

　　首架 X-22 在 1966 年 8 月的一次液壓系統故障中完全損毀，因而其後所有的試驗飛行任務全部落在第二架 X-22 的身上。這架 X-22 也爭氣，一直安全使用到了 1984 年 10 月並完成了 500 次以上的飛行任務。

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X-23

　　X-23「PRIME」（也被稱作 SV-5D）是用來驗證再入大氣層控制翼面和升力體技術可行性的，它為其後 X-24 和航天飛機的發展提供了十分有用的試驗數據。X-23 由「阿特拉斯」運載火箭送入太空，之後返回大氣層。

　　X-23 機長 2.01 米，機高 0.88 米，翼展 1.22 米，於 1966 年 12 月 31 日首飛。馬丁.瑪麗埃塔公司總共製造了四架 X-23，其中三架用於再入大氣層試驗。最初的兩架在試驗中沒有能夠成功回收，直到第三架才順利完成了再入大氣層的試驗。

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X-24

　　馬丁.瑪麗埃塔公司的 X-24 是一種升力體飛行器，它一半象航天器一半象飛機。升力體飛行器採用鈍頭錐形體，沒有大多飛機所具有的主翼等結構。其錐形體上表面的平坦部分在穿過地球大氣層時能夠產生升力，同時也能增強啟動穩定性。升力體飛行器可以飛到太空中承受住再入大氣層時的氣動加熱，也能像普通飛機一樣在空氣中滑翔並著陸。

　　在 SV-5D（即 X-23）原型機的基礎上，美國空軍研製出了裝備 XLR-11 火箭發動機的載人升力體飛行器 SV-5P，後改稱 X-24A，其機長 7.46 米，機高 3.13 米，翼展 4.17 米。最初 X-24A 的試飛由 B-52 載機（曾作為 X-15 的載機）帶入空中，試驗完成後打開降落傘並由專門的飛機進行回收。後來，美國空軍放棄了這種難度頗大的回收方式，改用水平著陸。試驗飛行過程中，試飛員發現 X-24A 啟動 XLR-11 火箭發動機後，其操控性和穩定性就會變得讓人難以忍受。


1971 年，X-24A 開始進行大的改造，隨之其代號也變為 X-24B。與它的前身相比，X-24B 已經成為了一種三角翼流線型升力體飛行器，其機長和翼展也增大至 11.43 米和 5.82 米。1975 年 8 月 5 日，X-24B 在 B-52 的掛載下升空。離開載機後，X-24B 打開火箭發動機迅速爬升到 18.3 公里的高度，然後返回愛德華茲空軍基地，並順利的完成了無動力著陸動作。這次試驗飛行表明，研製一種能夠象普通飛機一樣在飛機跑道上著陸的再入飛行器在技術上是完全可行的。

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X-25

　　本森飛機公司研製的 X-25 旋翼機（其原型為該公司研製的 B-8M）是直升機與飛機的混合體，作為一種飛行員緊急逃逸系統來使用。越南戰爭中，彈射出飛機的飛行員經常降落在遠離美軍救援隊控制的區域，因而給救護帶來了諸多不便。在這種背景下，X-25 旋翼救生裝置便出現了。X-25 主結構採用鋁制材料，其上有一個飛行員座椅和三個著陸輪。X-25 的主旋翼是無動力的，彈出損毀飛機後在空氣的推動下旋轉。另外，X-25 也可在旋翼機構損壞後進行滑翔飛行。X-25 長為 3.41 米，高 2.04 米，旋翼直徑 6.61 米。

　　雖然 X-25 的設想很巧妙，但要與戰鬥機結合起來使用卻是相當困難的。經過多次試驗後，美國空軍還是覺得彈射座椅的可靠性更好，這樣 X-25 項目也就走到了終點。

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X-26

　　X-26A 是由謝維澤公司 SGS 2-32 型滑翔機改進而來的，作為美國海軍年輕飛行員的訓練用機。與無動力的 X-26A 不同，X-26B 是有動力的，它在越南戰爭中作為叢林作戰時的偵察平台來使用。洛克希德公司在 SGS 2-32 型滑翔機上安裝了一台 O-200A 活塞發動機，就成為了低噪聲的 X-26B。

　　X-26B 可以算得上是最早的「隱身」飛機了，它的發動機安裝於駕駛員座艙之後，然後通過一根長軸將一個巨大的螺旋槳置於機頭上方，螺旋槳下方由從機頭向上伸出的短梁作為支撐，以期最低限度的降低發動機噪音完成偵察任務。

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X-27

　　洛克希德公司研製的 CL-1200「槍騎兵」戰鬥機是 F-104「星」戰鬥機的一種改型，它是為了打開國際市場而研製的。美國空軍決定購買一架「槍騎兵」進行飛行驗證，從而賦予其 X-27 的代號。

　　X-27 保留了 F-104 的機身，機翼則變成了上單翼，進氣道形狀也改為矩形。X-27 機長 17.16 米，翼展 8.77 米，裝備一台普惠 TF30-PW-100 發動機，後來 CL-1200「槍騎兵」在與諾斯羅普 F-5E「虎II」戰鬥機的競爭中敗北，X-27 則因為缺乏研製經費而被中止，只留下了一架全尺寸模型樣機。

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X-28

　　X-28A「魚鷹 I」是喬治.佩雷拉飛機公司研製的一種超輕型水上飛機，由於其造價十分低廉美國海軍對它產生了興趣，希望能將其改造成為一種可以執行海岸巡邏任務的水上飛機。X-28A 機長 5.24 米，機高 1.58 米，翼展 7.01 米，總重量只有 410 千克。X-28A 的動力系統為一台大陸 C90-12 四缸風冷發動機，最大速度為 220 公里/小時。

　　X-28A 也許是 X 系列飛行器中最具有神秘色彩的也是「壽命」最短的，僅僅只造出了一架原型機後就銷聲匿跡了，其飛行試驗時間也只是從 1970 年 8 月持續到 1971 年 10 月。

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X-29A

　　X-29A 同樣是 X 系列試驗飛行器中十分重要的一員，用於試驗前掠翼技術以及為達到下一代戰鬥機所要求的高機動性、輕重量、低成本、高效率而應用的其它先進技術。X-29A 機長 16.44 米，機高 4.36 米，翼展 8.29 米，採用全動式鴨翼、前掠機翼、後機身邊條佈局，機翼內半翼後掠，外半翼前掠，兩半翼交匯處的不利氣流由鴨翼產生的脫體渦捲走，使機翼有較好的升力特性。X-29A 的機翼採用鋁合金和鈦金屬結構，石墨環氧樹脂復合材料的蒙皮。X-29A 的飛行控制系統可以極大的減小由前掠翼設計帶來的飛行不穩定性，其控制計算機可以 40 次/秒的頻率對各個飛行控制面進行調整。另外，三台數字控制計算機還具有備份功能，即一台計算機出現問題後其餘兩台可以及時接替其工作。X-29A 安裝有一台通用電氣的 F404-GE-400 渦扇噴氣發動機，其最大推力為 7,260 千克。

　　前掠翼技術早在二戰開始前就已經出現了，但由於技術條件所限並沒有獲得多大的發展。上個世紀 70 年代，高強度復合材料的出現使前掠翼在飛行器上的應用有了技術基礎。1977 年，DARPA（美國國防高級研究計劃局）和美國空軍飛行動力學實驗室（現萊特實驗室）開始聯合研製一種前掠翼試驗機，並將其命名為 X-29A。由復合材料製成的 X-29A 前掠翼能夠在飛行中克服扭曲變形，其強度也有了很大的提高。1981 年，格魯門飛機公司被選中建造兩架 X-29A。第一架 X-29A 於 1984 年 12 月 14 日在愛德華茲空軍基地首飛成功，這是 X 系列試驗飛行器計劃停滯近十年後的首次飛行，標誌著美國重新開始了向航空科研領域最高峰的攀登歷程。


格魯門公司對 X-29A 進行了 4 次試驗飛行後，於 1985 年 4 月將其轉交給 NASA 完成餘下的試飛工作。最初的飛行試驗項目包括：使用先進的數字飛行控制系統在 35% 的負靜穩定裕度情況下進行放寬靜穩定度飛行，試飛驗證前掠翼在跨音速時的優越特性。試飛結果表明，X-29A 在 M0.9/9,100 米的設計點飛行情況相當好。

　　在隨後一系列試驗飛行中，X-29A 表現出了極佳的大迎角飛行能力。在 45 度的迎角飛行中，X-29A 具有優異的控制響應。即使到了 67 度的極限，X-29A 的表現同樣不錯，並且具有很好的滾轉操縱性。要知道這是不借助任何附加翼面和推力矢量技術而實現的，所以 X-29A 這些飛行試驗的意義非比尋常。1992 年，X-29A 還進行了一系列的渦流控制（VFC）試驗，同樣取得了大量有價值的試驗數據。