『X檔案』：從X-1到X-50 － 《美國 X 系列試驗飛行器簡史》

克里斯Chris

X-30

　　X-30 是由美國國防部和 NASA 共同組織研製的一種雙座高超音速研究機，同時也是由 DARPA 提出的國家空天飛機（NASP）計劃的原型機。X-30 實際上是一種能水平起降單級入軌、高超音速的航天飛機，採用尖頭狹身機體大後掠三角翼單垂尾佈局，以減少高速飛行時的阻力。X-30 的機身從前到後為頭錐、兩人駕駛艙、電子設備艙、燃料艙，在機體腹部的動力裝置由渦輪沖壓/超音速燃燒沖壓/入軌和再入大氣火箭發動機構成，機體主要使用鈦基復合材料，表面高熱部分用帶有內部冷卻系統的防熱材料敷設。

　　由於其研製難度太大和研製費用過高，X-30 項目僅僅只是停留在縮比模型研究階段，並在 1994 年 11 月被取消，因而沒有建造任何全尺寸實體樣機。

克里斯Chris

第三部分：X-31------X-40

X-31

　　X-31 增強戰鬥機機動性（EFM）項目由波音公司與歐洲航空防務航天公司聯合開展研究，它是 X 系列試驗飛行器中第一個國際合作項目。X-31 機長 14.85 米，機高 4.45 米，翼展 7.28 米，採用鴨式前翼、機腹進氣、雙三角機翼、單垂尾、無平尾佈局，並帶有翼根前邊條。其機翼採用鋁合金翼梁和翼肋、碳纖維復合材料蒙皮，機身結構大部分為鋁合金材料。X-31 機身腹部的矩形進氣口帶前伸的附面層板，其下唇口板可調節。

　　X-31 的動力系統與 X-29A 一樣，都是通用電氣的 F404-GE-400 渦扇噴氣發動機。其發動機尾噴口處安裝有三片推力導向片（可作正負 10 度的偏轉，並能長時間承受最高 1,500 度的高溫），可使飛機在上下或左右方向上的控制更加自如。X-31 採用數字飛行控制系統，其中三台同步主計算機控制飛機飛行控制面的工作，餘下一台計算機則在前面三台計算機出現衝突時充當連接斷路器的角色，但這四台計算機都不具有與 X-29A 類似的備份功能。


　X-31 主要用來驗證推力矢量技術與高級飛控系統配合的實用性，即用推力矢量技術和可控前翼完成常規飛機無法實現的大迎角機動飛行。與同時代的「先進技術戰鬥機」（ATF）和「歐洲戰鬥機」（EFA）等先進戰鬥機強調中距空戰能力的設計思想不同，X-31 計要求主要是研究如何提高近距空戰格鬥能力，使飛機能夠在很大的迎角和很低的速度下飛行，使其具有更高的轉彎角速度。

　　首架 X-31 於 1990 年 10 月 11 日進行了首飛，隨後的飛行試驗大部分都是在驗證大迎角條件下的飛行狀態。在這些試驗中，X-31 嘗試了多個角度上的失速飛行，為突破「失速障」這一技術難題積累了大量試驗數據。1994 年，X-31 開始進行超音速飛行時無尾翼飛機飛行狀態研究的試驗。


2004 年 4 月 X-31 VECTOR 在帕特森河海軍航空站進行的試飛首次實現了自動、推力矢量控制的著陸，攻角達 24 度


這架 X-31 是Pingp 攝於 2004 年 5 月柏林國際航空航天展覽會。這是一架在最新改型的 X-31，被稱為 X-31 VECTOR， 即"帶矢量推力的超短距起飛著陸控制和無尾飛行研究，Vectoring Extremely short takeoff and landing Control, and Tailless Operations Research"，與第一階段的 X-31 EFM（增強機動性戰鬥機）研究超機動性不同，VECTOR 研究推力矢量控制下的極短距起飛和著陸技術，研究成果可以應用在未來無人機項目上。VECTOR 由美國海軍和波音公司，和德國聯邦國防科技與採購辦公室（BWB）、德國空軍第 61 試驗中心（WTD）、德國 EADS 軍用飛機公司、德國航空研究局（DLR）飛行系統科技學院共同實施，可以在 VECTOR 項目徽章上看到。




EFM 與 VECTOR 階段的塗裝變化，同一架飛機 X-31 BuNo 164585



X-31 無尾大攻角著陸想像圖，事實上 X-31 從未拆除過垂尾，在如此攻角下，以及飛控軟體的幫助下，X-31 的小垂尾基本無用處



X-31 VECTOR 徽章，上有美德合作單位的名稱



[ 本文最後由 jacklf2004 於 08-2-18 05:09 PM 編輯 ]

克里斯Chris

X-31尾部偏流板，起到矢量推力的作用


這種老式的矢量推力方式結構簡單，但推力損失很大


BuNo 164585，是 X-31 的 2 號機，1 號機 164584 1995 年墜毀於愛德華茲基地，德國試飛員彈射逃生


主翼後緣的襟副翼


X-31 主翼採用雙三角構型，與殲-7E 類似


矩形進氣口，下唇可以下偏，增大進氣量


全動鴨翼

克里斯Chris

X-31 VECTOR 獨特的空速管，前段下折


新空速管增大了進氣口，前段下折以便大攻角狀態下準確測得靜壓，中間是攻角及偏航傳感器


觀眾可以隨意參觀駕駛艙


進氣口「GE」擋板，X-31 的發動機是 F404-GE-400


地面試驗電子設備冷卻空氣進氣口，飛機在地面進行試驗時，需要用特殊的鼓風機從進氣口吹氣來給電子設備降溫


翼身結合部，注意機翼前端的小邊條，估計是增加大攻角時的穩定性


小邊條的安裝方式很粗糙

克里斯Chris

X-31 的起落架「借」自 F-16


起落架艙蓋內滿是簽名




主翼前緣，注意後機身上翹的擾流片，作用未知


前緣全翼展機動襟翼


F-16 的主起落架


座艙儀表板


下顯

克里斯Chris

左手油門桿，槽內似乎是毛髮？


黃色的放傘按鈕，X-31 沒有減速傘，有可能使尾旋改出傘


右手儀表板


平顯，圓柱體可能是攝像頭，記錄平顯數據及外部景象


彈射座椅頭靠


由 EADS 和 Nord-Micro 公司開發的
平頭式大氣數據系統 FADS，能替代現役戰鬥機上使用的傳統靜壓管和風標傳感器系統，上圖是傳感器


FADS 處理機，FADS 能使未來軍用飛機的雷達信號顯著減小（沒有了突出的傳感器）

克里斯Chris

X-32

　　通常情況下，戰鬥機的原型機是不能進入 X 系列試驗飛行器計劃的，但鑒於 X-32 和 X-35 在設計中都將嘗試一種新穎的而且風險極大的「短距起飛和垂直降落」技術，所以破例為它們都賦予了「X」的編號。

　　X-32 是波音公司為了獲得美國軍方JSF聯合攻擊戰鬥機項目而推出的樣機，機長 14.33 米，機高 3.96 米，翼展 10.97 米（CTOL 型）。JSF 項目有多種型號：空軍常規起降型（CTOL）、海軍常規起降艦載型和短距起飛垂直著陸型（STOVL），其中 X-32A 進行常規起降的試驗，X-32B 則驗證短距起飛和垂直降落的性能。

　　X-32 外形比較奇特，由於它有一對聯接在發動機後部的可轉向的噴氣升力噴管，因而發動機必須安裝在飛機前部。X-32 採用很厚的整體式機翼，可承載大部分的結構載荷，並能裝載近 9 噸燃油。機頭下方有一個縫式進氣口，每秒可吸入 180 千克的空氣，供一台普惠 F119--SE614 渦輪風扇發動機使用。從總體上看，X-32 使用了大量先進技術，因而其技術實現難度也較大。在與 X-35 的競爭中，「前衛」的 X-32 敗下陣來從而也失去了美國軍方 21 世紀最大一筆軍機採用訂單。

克里斯Chris

X-33

　　X-33 由洛克希德.馬丁公司著名的「臭鼬工程隊」研製，它是無人駕駛單級入軌可重複使用航天運載飛行器「冒險星」的 1/2 比例的原型機，機長 20.29 米，機高 5.88 米，翼展 22.06 米。

　　X-33 採用垂直起飛方式，亞軌道飛行，能在飛行跑道上著陸。X-33的 動力採用一台波音公司特別開發的 J2S 火箭發動機，其餘部件也是包含了諸多高科技元素。2001 年 3 月，同樣由於存在諸多難以突破的技術難關（如線性氣塞式發動機），NASA 取消了已經耗資了 13 億美元的 X-33 項目。

克里斯Chris

X-34

　　X-34 也是一種蘊涵了許多最頂尖科技的無人駕駛可重複使用低成本航天運載飛行器，它的主要任務是驗證大幅度降低航天運載成本技術的可行性。X-34 機長為 17.76 米，機高 3.50 米，翼展 8.44 米。

　　X-34 項目的目標就是要將現在航天入軌飛行中 10,000 美元/磅的運載成本降至 1,000 美元/磅。雖然其目標很誘人，但 X-34 仍然由於其技術太超前和項目超支於 2001 年 3 月被取消，取消之前製造了 3 架空射試驗平台，進行了 3 次系留飛行試驗。

克里斯Chris

X-35

　　X-35A/B/C 是洛克希德.馬丁公司為參加美國軍方 JSF 戰鬥機項目競標而研製，採用一台普惠 F119-SE611 發動機，並採用升力風扇系統來實現垂直飛行。X-35A 機長 17.34 米，機高 4.41 米，翼展 10.05 米。

　　相較於 X-32 來說，X-35 的設計更加務實，採用的大多數都是已經很成熟的技術。所以從外形上看，X-35 更像是一架常規設計的戰鬥機。在試飛試驗中，X-35 成為了第一架突破馬赫 1 的垂直起降飛機。由於贏得了 JSF 的訂單，X-35 將成為 21 世紀初生產數量最大的一種戰鬥機，它將裝備美國空軍、海軍、海軍陸戰隊和英國皇家空軍、皇家海軍等多個客戶。