Bell X-1
Vznik, vývoj, vlastnosti a použití |
Ad inexplorata - do neprozkou- maného - tak zní heslo důvěrně známé letci jménem Charles Elwood Yeager který jako první člověk překročil rychlost zvuku. Bylo to 14. října 1947. Ten den, jenž se dostal do historie a encyklopedických přehledů, pronikl "Chuck" Yeager na raketovém letadle X-1 za zvukovou bariéru, tím rozšířil schopnost a možnosti lidí, přispěl k rozvoji letectví a k tvorbě dějin i budoucího technického pokroku lidstva. Za svůj výkon obdržel Zlatou medaili FAI, tedy vyznamenání jehož se dostalo významným osobnostem leteckého a kosmického úsilí. Například Charlesi A. Lindberghovi, Juriji A. Gagarinovi, Alexeji A. Leonovovi či konstruktérům Igoru I. Sikorskému, Andreji N. Tupolevovi a našemu Ing. Janu Mikulovi. Raketoplán X-1, na kterém se památný let uskutečnil, vyrobila firma Bell Aircraft Corporation (nyní Bell Helicopter Textron) v Buffalu ve státě New York. Byl výsledkem činnosti zainteresovaných osob, prosazujících výzkumné letadlo pro transonickou oblast již v průběhu druhé světové války. V té době se vedly spory o tom, zda pilotované letadlo může létat nadzvukovou rychlostí. Logika vývoje směřovala k stále vyšším rychlostem, avšak v cestě stál dosud málo známý jev stlačitelnost vzduchu působící řadu nesnází. Ke konci války se totiž řada nejvýkonnějších vrtulových stíhacích letounů už při rychlostech kolem 800 km/h, dosahovaných ve střemhlavém letu (tj. Machovo číslo 0,7), setkávala s nebezpečnými změnami ve vyvážení s třepetáním a náhlým vzrůstem odporu, někdy dokonce i s destrukcí draku. Pozemní bádání v běžných vysokorychlostních aerodynamických tunelech nepřinášelo pro transonickou oblast, vzhledem k interakcím, patřičné výsledky Další metody kupříkladu "létající aerodynamický tunel" což byl obyčejně stíhací letoun North Amerícan P-51, u něhož se využívalo transonického proudu nad horní stranou křídla pro zkoušky malých částí nosných ploch či modelů letadel, dávaly jen částečné údaje. Stejně tak modely poháněné raketami. Aerodynamika kolem magického Machova čísla 1 byla velkou neznámou. Hybnou pákou základního leteckého výzkumu v USA byla vládní civilní organizace s názvem Národní poradní výbor pro letectví známá NACA (National Advisory Committee for Aeronautics), předchůdce dnešní NASA. Tam byl hlavním dlouholetým propagátorem zkušebního transonického letadla a badatelem v oboru vysokých rychlostí John Stack. Podporoval ho ředitel leteckého výzkumu NACA George W. Lewis a spolupráce přicházela i od dalších kolegů. V první řadě to byli Robert R. Gilruth a Eastman N. Jacobs. V prosinci 1943 Stack pojal myšlenku na konkrétní program pilotovaného letounu, který byl získal poznatky o letových charakteristikách ve vyšších rychlostech, než se šíří zvuk, neboli stručně řečeno, Mach > 1. Tehdy však NACA nebyla v takové politické a finanční situaci, aby mohla projekt svými silami uskutečnit. Proto svolala na 16. březen 1944 do své laboratoře Langley ve Virginii seminář za účasti zástupců vojenského letectva a námořnictva. Od ozbrojených složek čekala podporu, především finančního druhu, na krytí výloh se stavbou stroje. U amerického vojenského letectva takový typ letounu našel ústředního zastánce v osobě majora Ezry Kotchera, technika z velitelství leteckotechnické služby na letišti Wright Field ve státě Ohio. Na rozdíl od návrhu pracovníků NACA, kteří počítali s proudovým pohonem, Kotcher po srovnávacích studiích s náporovým a raketovým motorem dával přednost poslednímu z nich. Ten, podle něj, i přes nevýhodu kratší dobu chodu, nabízel vyšší výkony a větší rozsah použití. Námořnictvo se drželo doporučení NACA a zahájilo svůj vlastní výzkumný program s proudovým letounem, který později vyústil do typu Douglas D-558-I Skystreak, jenž však rychlost zvuku nepřekročil. Raketový projekt vojenského letectva, označený MX-524, schválil jeho vědecký poradce Theodore von Kármán v létě 1944 k realizaci. Potíž byla s nalezením vhodného výrobce. Letecký průmysl USA, rozjetý v těch válečných létech na plné obrátky a produkující tisíce letadel s množstvím nevyřízených objednávek, neměl kapacitu k práci na kusové výrobě jednoho či dvou exemplářů žádaného složitého letadla. Jednání se vlekla až do 30. listopadu 1944, kdy Kotchera navštívil konstruktér Robert J. Woods od firmy Bell. Její XP-59 Airacomet vzlétl 1. října 1942 jako první americké reaktivní letadlo, továrna vždy projevovala zájem o perspektivní práce. Slovo dalo slovo a u Bellů se začala skupina konstruktérů, pod vedením Woodse a ve složení Paul Emmons, Benson Hamlin, Robert Stanley Roy Sandstrom a Stan W. Smith, zabývat projektováním nového stroje. Ten měl podle specifikací letectva dosahovat rychlosti 1287 km/h ve výšce 10 668 m, alespoň po dobu dvou minut. Konstruktéři řešili nové úkoly zahrnující volbu vhodných profilů křídla, bezpečnost pilota, zasklení kabiny pevnost konstrukce, tvar trupu (ten zvolili po konzultacích se specialisty na střelné zbraně a balistickými experty) a v neposlední řadě otázku pohonu. Zpočátku Woods koketoval s myšlenkou na vyzbrojený letoun s proudovým motorem a výstrojí schopný bojového nasazení ale brzy vysvitlo, že by tato koncepce nesplnila zadání a tak se aktivita soustředila na výběr raketové pohonné jednotky. Pátralo se po celých Spojených státech. Inženýr Hamlin objevil firmu s honosným názvem Reaction Motors Incorporated, ve skutečnosti obyčejné dílny v Pompton Lakes, ale rozhodující bylo, že ti lidé odtamtud byli schopni motory vyrobit. Nabídku firmy Aerojet, jejíž motor pracoval se samozápalnými pohonnými hmotami, konstruktéři z bezpečnostních důvodů odmítli. V otázce křídla se také uvažovalo o šípovém provedení neboť už 20. ledna 1945 pracovník NACA z Langley Robert T. Jones formuloval teorii šípu nosných ploch k překonání účinků rázové vlny v kritických Machových číslech a ověřil ji v březnu v aerodynamických tunelech (ještě předtím, než se dozvěděl o obdobné práci v Německu), ale závěry nevyzněly příliš přesvědčivě. Proto projektované výzkumné letadlo, nazývané tehdy už MX-653, mělo mít přímé křídlo. Ministerstvo obrany na jeho vývoj a konstrukci vystavilo v únoru 1945 smlouvu W33-038 ac-9183. Lawrence D. Bell se tím zavázal postavit ve svém podniku tři letouny Bell Model 44 letectvo je označovalo MX-1 a později XS-1 (Experimentální Supersonik č 1) a nakonec jednoduše X-l. Došlo k následující dohodě po zalétání výrobcem bude jeden stroj uskutečňovat výzkum v rámci vojenského letectva Air Force, jeden u NACA a konečně poslední zůstane výrobci ku prospěchu všech zúčastněných. K zajištění předpokládaných parametrů bylo rozhodnuto o stylu vzletu letounu ke zkušebním letům v závěsu pod čtyřmotorovým upraveným bombardovacím letounem Boeing B-29 Superfortress (exemplář B-29 BO-96 se sér.číslem AF 45-21-800). První letoun X-1 (sériové číslo Air Force 46-062) vytáhli Bellovi zaměstnanci z montážní haly ve Wheatfieldu (stát New York) ve čtvrtek 27. prosince 1945, neměl však ještě zabudovaný motor. Dne 19 ledna 1946 jej přelétli, zavěšený pod B-29, na letiště Pinecastle poblíž Orlanda na Floridě, kde s ním 25 ledna tovární zalétávač Jack Woolams uskutečnil první ze svých deseti tamních klouzavých letů, z nichž poslední se udál 6. března. Pak padlo rozhodnutí přesunout další letové zkoušky do Kalifornie, do liduprázdné Mohavské pouště, do oblasti vyschlých jezer na základnu Muroc Dry Lake (od roku 1950 nazvanou Edwards AFB), ležící asi 160 km severovýchodně od Los Angeles. Tam dorazil na podzim 1946 nejdříve druhý letoun X-1 se sériovým číslem 46-063 a dne 11. října podnikl za řízení dalšího továrního pilota Chalmerse Goodina svůj první klouzavý bezmotorový let. Dne 9. prosince 1946 spustili Goodin poprvé za letu motor. Prototyp X-1 č.1 se po modifikacích dostal na Muroc až na jaře 1947 a 11 dubna uskutečnil motorový let. Do konce května téhož roku, k datu ukončení zkoušek výrobcem, absolvovaly oba prototypy celkem 36 letů, zatím nejvyšší dosažená rychlost byla M=0,82. Dne 5. června Goodin předvedl raketoplán v 37 letu sdružení leteckých publicistů a typu X-1 se ujalo vojenské letectvo. Vybralo pro něj pilota kpt. Ch.E.Yaegera (nar. 13.2.1923), stíhače se třinácti sestřely německých letadel včetně jednoho Me 262 na P-39 a P-51 Zajímavé je, že sám byl také nad nepřátelským územím sestřelen a stejně jako náš František Fajtl prošel přes Pyreneje do Španělska a vrátil se ke své bojové jednotce do Anglie. K výzkumnému programu X-1 měl kvalifikaci zkušeného pilota ze základny Wright-Patterson, kde testoval nové stíhací letouny a odkud na Muroc přišel 6.srpna si poprvé "skočil" s X-1 v klouzavém letu po odhozu z B-29. Ještě další dva seznamovací lety byly bezmotorové. 29. srpna poprvé zažehl raketový motor a dosáhl M=0,85. Začátkem září se ustavila na Muracu skupina čtrnácti pracovníků NACA, v čele s Walterem C. Williamsem, zabezpečující letové testy. To byl zárodek dnešního Drydenova letového zkušebního střediska NASA. Příslušníci vojenského zkušebního střediska od Air Materiel Command měli ve svém středu také mezi plachtaři známého Paula Bikla. Nové lety posunovaly hranici dosaženého Machova čísla stále dál. Dne 10.září dosáhl Yeager při svém sedmém letu M=0,91. Přesně za měsíc nato, v pátek 10 října, v průběhu 49. letu celého programu, se machmetr zastavil na hodnotě M=0,94, avšak po rozboru hodnot z pozemního měření (včetně radaru) technici stanovili, že dosažená hodnota byla M=0,997. Příští let měl být M>l. Při víkendu si Yeager vyjel v sedle koně na noční projížďku do porostu juky v okolí základny nešťastně spadl, zlomil si dvě žebra a těžko hýbal pravou rukou. V těch dobách neexistovaly předletové lékařské prohlídky, Yeager se o příhodě zmínil pouze příteli Jackovi Ridleyovi, který před úterním letem propašoval do kabiny X-1 kus násady od smetáku aby Yeager mohl dosáhnout na některé ovladače. Tolik neuvěřitelná historka. Ale letový program se blíží k rozhodujícímu okamžiku. Je dopoledne 10 hodin 26 minut místního času, úterý 14. října 1947, v barometrické výšce 6100 m a při přístrojové rychlosti 400 km/h shazuje osádka B-29 oranžový raketoplán X-1 s černým číslem 6062 na kýlovce k pádu do hlubiny, Yeager v pilotní kabině spouští motor zprvu dvě spalovací komory pak i zbývající dvě, zrychluje a stoupá. Ve výšce 11 000 m, snižuje tah motoru na polovinu, rozhon začíná se třemi pracujícími spalovacími komorami ve výšce 12 200 m. Letoun se začíná otřásat. Běží třetí minuta od shozu, výška 13 000 m, ručička machmetru putuje k M=1,02, a pak se vlivem přechodu rázové vlny přes snímače statického tlaku zhoupne na končených M=1,06. Právě v té chvíli by si mohl Chuck Yeager jako první právem zanotovat: Já se vznáším já si létám nadzvukovou rychlostí. Kdyby měl ovšem čas. Byl příliš zaměstnán, aby vnímal nějaké emoce. Vypnul motor a rychlost klesala, při M=0,98 pocítil jeden náhlý poryv a pak následoval dlouhý klouzavý let na dno vyschlého jezera Rogers Dry Lake. Přistál po 14 minutách samostatného letu. Večer se to skromně oslavilo v malém letištním baru a jen asi třicet lidí vědělo, co se odehrálo. US Air Force tuto informaci tajilo a teprve letecký týdeník Aviation Week v čísle z 22. prosince 1947 otiskl článek Roberta McLarrena "Bell XS-1 uskutečnil nadzvukový let", čímž senzační zpráva pronikla na veřejnost. V té době měl Yeager na svém kontě další lety - v celkově 58 letu programu dosáhl dne 6. 11. hodnoty M=1,35 (1456km/h). Na letounech X-1 létali už také další piloti. Kpt. James Fitzgerald při svém prvním letu 24. 2. 1948 na letounu č.1 letěl rychlostí odpovídající M=1,10 a Herbert Hoover se dne 10. 3. 1948 dostal v rámci programu NACA na druhém prototypu X-1 za hranici Mach 1 jako první civil, když dosáhl M=1,065. První prototyp, tedy X-1 č.1 používalo vojenské letectvo, druhý X-1 č.2 s tlustším profilem křídla sloužil NACA k pozvolnějšímu a podrobnějšímu výzkumu transonických režimů, stability a řízení. Nejrychlejší let (77 let X-1 vůbec) původních dvou prototypů X-1 absolvoval Yeager 26. 3. 1948 na stroji č.1, kdy dosáhl M=1,45 (1540 km/h). Při 88. letu dne 16. 4. selhal na druhém prototypu při přistání příďový podvozek - praskl zámek nohy ve vysunuté poloze - v kabině byl zalétávač NACA Howard Lilly - a oprava poškozeného trupu trvala až do konce října téhož roku. Mezitím se dne 26. 5. dostal Yeager do výšky 19 500 m a potíže s podvozkem vedly po dni 3. 6. k zastavení letů X-1 č.1 až do prosince. 105. let dne 5.1. 1949 je v historii všech amerických experimentálních raketových letounů řady X významný tím, že byl prvním a jediným s konvenčním vzletem (obdobný vzlet vyzkoušelo později námořnictvo na svém vlastním letounu Skyrocket: námořní výzkum zpočátku nespadal pod programy X). Ch. Yeager s letounem X-1 č.1, pro tento pokus speciálně vyváženým a naplněným vypočítaným množstvím paliva, se po 700 metrů dlouhém rozjezdu na dně vyschlého jezera Rogers v rychlosti 273 km/h odpoutal od zemského povrchu a s nezmenšeným výkonem motoru za 1 minutu a 40 sekund nastoupal do výšky 7000 metrů. Tam zastavil motor, vypustil zbytek paliva a se strojem po osmi minutách přistál. Od března 1949 začali na X-1 č.1 létat další piloti Air Force. 11. 3. zažil kpt. Jack Ridley při svém prvním letu malý požár motoru, stejně jako vzápětí po něm i plk. Albert Boyd. Pro lety na maximální dostup byl určen mjr Frank Everest, který při 109. letu programu dne 25 3. vyzkoušel svůj částečně výškový kompenzační oblek T-1. V průběhu 113. letu 2. 5. explodoval motor a zablokoval směrovku - Everest však šťastně přistál. 125. let dne 25. 8. byl čtvrtým pokusem o rekordní výšku, dekomprese kabiny v 21 000 m si vynutila první nouzové použití kompenzačního obleku. Ten se automaticky nafoukl a zachránil Everestovi život. Analýza po letu ukázala, že byla dosažena výška 21 916 m a ta zůstala rekordní pro původní letouny X-1. Poslední let (81.) prvního prototypu X-1 č.1 46-062, pokřtěného na počest Yeagerovy manželky "Glamorous Glennis", podnikl Chuck Yeager dne 12. 5. 1950 pro účely natáčení záběrů filmu "Tryskový pilot". Byl to 136 let obou X-1 celkem. Posléze po renovaci tento letoun slavnostně letectvo předalo do muzea Smithsonian Institution. Druhý letoun X-1 č.2 (46 063) vybavený speciální aparaturou pokračoval v měřicích letech pro NACA. Důkladně se rovněž zkoušelo plovoucí (nastavitelné) uspořádání stabilizátoru vodorovné ocasní plochy. V létě 1949 jej pilotoval Robert Champline a pak John Griffith, který 26. 5. 1950 při celkovém 139. letu ve výšce 13700 m dosáhl M= 1,20 (1275 km/h - nejvyšší rychlostí X-l č.2 v původním provedení). Při přistání z tohoto letu došlo k zborcení příďové nohy podvozku a k poškození letounu, což si vyžádalo dvouměsíční opravu. Potom se při několika letech měřilo rozložení tlaků, ale vše zastavila korodující palivová nádrž. Proto se přikročilo k půl roku trvající generální opravě. Po ní uskutečnil zálet stroje Yeager dne 6. 4. 1951. Po něm začal 20. 4. létat na X-1 č. 2 známý zalétávač A. Scott Crossfield, který s letounem uskutečnil 10 letů. Později neméně známý pilot Joseph Walker letěl poprvé na X-1 č. 2 dne 27. 8. 1951 (155. let). Konečně pro potíže s nádržemi stlačeného dusíku (dokonce se je pokusili nahradit nádržemi z muzejního X-1 č.1, ale bez úspěchu) došlo po 157 1etu v celkovém pořadí dne 23. 10. 1951 k dočasnému přerušení létání s X-l č.2. První dva letouny X-l pilotovalo celkem 17 letců, kromě již jmenovaných, to byli ještě mjr. Gustav Lundquist, pplk. Patrick Fleming, mjr. Richard Johnston a Alvin Johnston. Nejvíce letů uskutečnil Yeager - třicet čtyři. Dosud jsme popisovali létání se stroji X-1 č.1 a 2. Třetí prototyp X-1 (AF Serial Number 46-064), nazývaný "Queenie", se dostal na Edwards až v dubnu 1951. Vývoj nové nízkotlaké palivové soustavy s turbočerpadly (místo přetlakového řešení u prvních dvou X-1) se totiž zdržel o tři roky. V průběhu prvního záletu dne 20. 7. 1951 pilot. NACA Joseph Cannon s třetím X-1 po shozu z mateřského letounu - nosiče Boeing B-50 Superfortress (exemplář EB-50A-5-BO, sér č AF 46-096) pouze doklouzal na základnu. A jak se potom ukázalo, byl to první a zároveň jediný samostatný let X-1 č.3. Dne 9. 11. 1951 při letu v podvěsu pod B-50 došlo ve výšce 5500 m k neúmyslnému přepnutí spínačů pro nouzové vypouštění pohonných hmot raketoplánu. Cannon měl tehdy potíže s uzavíráním dveří kabiny a o spínače nešťastně zavadil. Nastala ztráta tlaku dusíku, samostatný let byl odvolán a skončilo to riskantním přistáním s naplněným X-1 pod B-50. Během pozemního vyprazdňování nádrží paliva raketoplánu vznikl požár a následná exploze úplně třetí X-1 zničila. Shořela také B-50, z níž zůstala jen křídla. Naštěstí nebyl nikdo zraněn. Na nejpravděpodobnější - skutečnou - příčinu se přišlo až za čtyři roky po zničení X-1A. Výbuch zavinil materiál, z něhož bylo zhotoveno těsnění palivové soustavy a který za jistých podmínek měl tendenci explodovat. Přínos experimentálních letů s prvními X-1 byl však značný a ačkoliv se koncem čtyřicátých a začátkem padesátých let nedal ještě plně docenit, bylo rozhodnuto v pokusech pokračovat dále. Vojenské letectvo USAF už v listopadu 1947 tedy záhy po prvním Yeagerově nadzvukovém letu, dalo pokyn firmě Bell, aby pokračovala ve vývoji X-1. Dne 2.4.1948 podepsalo smlouvu W33-038-ac-20 062 na výrobu nových čtyř letounů X-1 tzv. druhé generace pod projektovým označením MX-984. Vycházelo se přitom z již získaných zkušeností - letové vlastnosti původních letounů X-1 byly vcelku dobré, při rychlostech M=0,70 až 0,87 výškovka ztrácela až 50 % účinnosti vzhledem k pohybu rázové vlny přes stabilizátor, který pilot musel odpovídajícím způsobem nastavit. Při M=0,92 pravé křídlo klesalo a pilot pro udržení horizontálního letu dával až o 1/3 výchylku křidélek proti směru klonění. V průběhu zrychlování do M=1,25 bylo třeba vyvážit letoun na "těžký na hlavu". Zkušenosti vedly k úpravám dalších strojů a k vývoji plovoucího stabilizátoru. Nově navrhované raketoplány se od původních příliš nelišily. Křídla a ocasní plochy byly obdobné, ale trup měl zvětšené nádrže pro déle trvající lety přepracovanou kabinu včetně zlepšeného stupněného překrytu, turbočerpadlovou dodávku paliva a okysličovadla a snazší obsluhu. U Bellů nový typ nazývali Model 58. Pod vedením konstruktéra Richarda Frosta byl první exemplář označený X-1D (číslo 48-1386) dohotoven a začátkem června 1951 přelétnut pod B-50 na základnu Edwards a tam 24. 7. podnikl klouzavý let. Pilotoval jej Jean Ziegler, zalétávač firmy Bell. Při druhém pokusu, dne 22. 8. 1951, ve výšce shozu explodovala u X-1D nádrž na kapalný kyslík a letoun značně poškodila. Jeho pilot Everest okamžitě vylezl z kabiny opět do trupu B-50. Osádka bombardéru vzápětí odhodila nešťastný raketoplán do pouště, kde po pádu neslavně skončil v troskách. Další letoun X-1A (číslo 48-1384) zalétl pilot Ziegler v klouzavém letu až 14. 2 1953 a ještě po jednom takovém letu uskutečnil dne 21. 2. první motorový let. Na tomto stroji letěl ještě třikrát. Dne 12. 5. 1953 však přišel o život při výbuchu jiného Bellova raketoplánu, druhého prototypu X-2. Následovala pauza - při sedmém letu X-1A seděl za řízením Yeager a v rámci programu USAF měl "pohnout" s rekordy. Blížilo se totiž 50 výročí prvního motorového letu bratří Wrightů (17.12.1903) a rival vojenského letectva USA, námořní letectvo US Navy na sebe strhlo pozornost, když 20. 11. 1953 pilot Scott Crossfield s jeho raketovým letounem Douglas D-558 II Skyrocket poprvé letěl dvojnásobnou rychlosti zvuku, tedy Mach 2. Následující den 21. 11., ihned při svém prvním seznamovacím letu s X-1A, pilot Yeager dosáhl M=1,15. Svůj druhý let na tomto typu dovedl k rychlosti M=1,5, při třetím už k M=1,9 a jeho čtvrtý let dne 12.12. málem skončil katastrofou z důvodů zvláštních aerodynamických jevů při velmi vysokých rychlostech. Letoun X-1A, pilotován Yeagerem daleko za svůj původní (transonický) letový režim, začal podélně a směrově kmitat. Jakmile se rychlost blížila k nejvyššímu dosaženému Machovu číslo letu M=2,44 nabývaly oscilace ve výšce 22 600 m divergentní charakter. Po vypnutí motoru se letoun stal zcela neřiditelným. Yeager v zoufalé snaze získat vládu nad strojem se pokusil maximálně vychýlit kormidla. Palubní zapisovače zaznamenaly přetížení 1 a + 8 g. Prudké pohyby letounu způsobily částečnou ztrátu vědomí Yeagera a ten dokonce narážel přilbou do překrytu kabiny. Stroj se nezadržitelně řítil k zemi. Kolem 70 sekund byl mimo kontrolu, ztratil přes 16 000 m výšky. Nakonec už v podzvukové rychlosti, v hustším vzduchu přešel sám do vývrtky. Yeager se zorientoval a po nějakých 2000 metrech dalšího pádu raketoplán vybral, doklouzal na dno vyschlého jezera Rogers a tam v oblaku prachu bravurně přistál. Potom řekl "Víte, kdybych měl vystřelovací sedadlo, už by mne v tom éru nikdo neviděl". A to také byl jeho poslední let na letounech řady X-1. Později sloužil u řadových bojových jednotek a v roce 1962 se stal velitelem školy zkušebních pilotů (Aerospace Research Pilot School), kde málem zahynul na letounu Lockheed NF-104 Starfighter. Před časem, v roce 1983, se účastnil už jako generál ve výslužbě natáčení hollywoodského hraného filmu o počátcích americké kosmonautiky podle knihy Toma Wolfa "The Right Stuff". Film také pojednává o jeho slavných letech na X-1. Pro filmování byla postavena věrná dřevěná maketa replika v měřítku 1:1 letounu X-1 "Glamorous Glennis", spolu s přední částí trupu X-1A a od Confederate Air Force z Texasu byl zapůjčen letuschopný B-29. Vraťme se však od historických rekonstrukcí ke skutečnému X-1A. Jeho zkoušky v aerodynamickém tunelu byly původně provedeny pouze do rychlosti proudění odpovídající rychlosti M=2 a jejich revize po Yeagerově dramatickém letu, kdy dosáhl hodnoty M=2,44, tedy přibližně 2650 km/h, ukázala, že náhlé potíže měly skoro jistě souvislost s inherentním zmenšením směrové stability způsobeném, při zvyšování rychlosti v supersonickém režimu, hlavně ztrátou účinnosti tenkých stabilizačních ploch. Při posledním letu X-2 dne 27.9.1956, kdy přišel o život kpt. Milburn Apt, došlo ke stejným jevům. Na základě tohoto varování a získaných poznatků pak byla úspěšně řešena ocasní část raketoplánu North American X-15. Vzhledem k zmíněným problémům rozhodlo vojenské letectvo, že X-1A nebude nadále létat přes M=2 a úsilí se soustředí na výškové lety. Ty prováděl pilot mjr Arthur Murray. Nejvyšší tři výšky byly dosaženy v roce 1954 nejdříve 26 546 m (dne 28.5.), pak 27 358 m (4.6.) a konečně 27 565 m dne 26.8.. Potom X-1A převzala NACA a pro ni firma Bell instalovala do letounu vystřelovací sedadlo. Pilot Walker podnikl 20. 7. 1955 jeden motorový let, ale už 8. 8. při stoupání k druhému letu došlo k výbuchu. Walker vlezl přes bílou parou naplněnou pumovnici zpět do mateřského B-29. Piloti doprovodných stíhacích letounů, Murray v F-86 Sabre, kpt. Louis Schalk v F 100 Super Sabre a tehdy ještě neznámý pilot NACA Neil A. Armstrong v F-51 Mustang, pozorovali malý požár a rozličná poškození draku. Navíc byl samovolně vysunut podvozek raketoplánu. Bylo zřejmé, že X-1A vůči nosnému stroji celý poklesl, neboť stabilizační vzpěry pod křídly B-29 se raketoplánu nedotýkaly. Technik Richard Payne z pumovnice B-29 zkontroloval kabinu X-1A a pokusil se vypustit jeho LPH, ale neúspěšně. Vzhledem k tomu a hlavně proto, že vytažený podvozek X-1A byl níže než podvozek B-29 po vysunutí, rozhodla se osádka bombardéru odhodit pokusný stroj do prostoru střelnice na základně Edwards. Po dopadu X-1A explodoval, na místě zasáhli požárníci USAF. Po pečlivém vyšetření mimořádné události objevili komisaři příčinu výbuchu. Za přispění chemiků se zjistilo, že kožené těsnění firmy Ulmer impregnované trikresylfosfátem a voskem z karnaubové palmy je příčinou výbuchů a zdrojem stálého hazardu, neboť pod tlakem a ve spojení s kapalným kyslíkem tvoří třaskavinu. Z preventivních důvodů bylo těsnění na zbývajících raketoplánech firmy Bell v inventáři USAF vyměněno. Na prvním místě se změna týkala letounu X-1B číslo 48-1385, který byl na Edwards už od července 1954. První klouzavý let s ním uskutečnil pilot Ridley dne 24. 9. 1954 a první let s pohonnou jednotkou v chodu završil Murray dne 8. 10. téhož roku. Letoun sloužil v tomto období především k seznamovacím letům různých letců: vždy jen jeden let na něm vykonali mjr. Robert Stephens, mjr Stuart Childs, plk. Horace Hanes, kpt. Richard Harer a dokonce jeden generál - Stanley Holtoner. Dne 30. 11. 1954 posloužil X-1B Everestovi pro kondiční let před jeho starty na X-2. Potom ve středisku NACA Langley ve Virginii do X-1B namontovali jemné zkušební přístroje. Od 14. 8. 1956 s ním začal pilot John B. McKay měřit za letu zejména rozložení teplot při aerodynamickém ohřevu. Letěl celkem dvanáctkrát. Další let pilotoval Neil Armstrong. Ihned po něm vybavila firma Bell stroj X-1B svým vyvíjeným reaktivním zařízením - rozpětí křídla se vzhledem k instalaci trysek na jeho koncích nepatrně zvětšilo. Následovaly tři poslední lety - závěrečný se udál 23. 1. 1958 s Armstrongem za řídicí pákou. Sloužily k shromažďování údajů pro právě konstruovaný X-15. Nyní je X-1B s celkem 27 absolvovanými lety vystaven v muzeu USAF ve Wright-Patterson AFB ve státě Ohio. K jeho zneschopnění vedly trhliny na nádrži okysličovadla, které se nepodařilo zavařit. Reaktivní řízení bylo k dalším zkouškám zastavěno do letounu F-104. Letouny X-1 druhé generace, čili X-1A, X-1B a X-1D, podnikly celkem 53 lety. Označení X-1C náleželo ještě před realizací zamítnutému letounu, který se měl využívat jako nadzvuková zkušebna palubních zbraní. V době existence nadzvukového proudového letounu F-100 se ukázal zbytečným. Druhý prototyp původního X-1 (46-063) jsme opustili v našem vyprávění na podzim roku 1953, kdy byl odstaven. Po nečekaných explozích X-1 č.3 a X-1D zvolili technici NACA cestu k zaplnění mezery v rychlostních letových výzkumech právě rozsáhlou modifikací letounu X-1 č.2. Verzi, která tak vznikla, označili X-1E. Úpravy zahrnovaly montáž nízkotlakého systému dodávky paliva a okysličovadla k motoru pomocí turbočerpadel, přepracovanou kabinu s vystupujícím překrytem se dvěma okny ve stylu Douglasova Skyrocketu a zabudování vystřelovací sedačky. Podstatná změna se také týkala křídla: bylo nové, tenčí a kratší. Lepší byl také motor tentokrát RM1 LR8-RM-5, použitý také na Skyrocketu. Zálet v klouzavém letu vykonal 12. 12. 1955 Walker za tři dny potom poprvé zažehl motor. Na X-1E letěl Walker celkem jednadvacetkrát, přičemž při sedmnáctém letu dne 8. 10. 1957 dospěl k M=2,24. Pro tento letoun, nazývaný díky své obrodě "Phoenix", to byl nejvyšší výkon. K posílení stability přidali inženýři pod zád. trupu dvě kýlové plochy a zvětšili výchylku stabilizátoru. Následující 18. let se uskutečnil 14. 5. 1958 v uvedené konfiguraci. Plánovalo se dosažení až Mach 3 jako náhrada za nucené ukončení programu X-2 po ztrátě obou strojů) a laborovalo se proto s energetičtějším palivem, nazývaným U-Deta, nebo také Hydyne. Bylo to směs asymetrického dimetylhydrazinu a dietylentriaminu. Tato LPH poháněla X-1E pouze jednou a to při jeho posledním letu, celkově šestadvacátém, dne 6. 11. 1958, kdy jej pilotoval McKay. Po revizi ukázaly rentgenové snímky v palivové nádrži trhliny a vzhledem k tomu, že se již připravovaly lety tří prototypů X-15 s mnohem vyššími parametry NACA od dalšího létání s X-1E upustila. Tento exemplář nyní pojmenovaný "Little Joe" tvoří pomník na pylonu před objektem letového zkušebního střediska NASA na základně Edwards. Ze šesti vyrobených letounů řady X-1, které podnikly celkem 236 letů, byly tři za dramatických okolností zničeny, naštěstí se to obešlo bez obětí na životech. Tři zachovalé stroje jsou nyní na třech rozličných místech USA. Nejslavnější z nich, Yeagerův X-1 č. 1 "Glamorous Glennis" je umístěn v National Air and Space Museum ve Washingtonu. Je tam v ústřední síni nazvané "Milníky letu". Vedle něj jsou pouze tři pilotované letouny: První motorový dvouplošník Wright 1903 Flyer, Lindberghův Ryan NYP "Spirit of Saint Louis" a první prototyp hypersonického raketoplánu North American X-15, který letěl poprvé v roce 1959. Kolekci těchto vzácných artefaktů doplňuje bezpilotní tandemový plošník na parní pohon Langley Aerodrome No.5, průkopníka amerického letectví Samuela Pierponta Langleye, postavený v roce 1896, kdy také poprvé vzlétl. Je charakteristické, že ani jeden z těchto typů nenesl zbraně a přesto tvoří skutečné milníky vědeckotechnického pokroku. A tak to mělo být aby Éra ér byla ke cti lidstva. Poznámka: Ch. Yeager dostal za lety na X-1 také ocenění MacKay Trophy (1947) a v tomtéž roce trofej Roberta J Colliera (spolu s J. Stackem a L. D. Bellem) a v roce 1953 Harmon lnternational Trophy. |
Technický popis |
Bell X-1 byl ryze výzkumný jednomístný jednomotorový raketový celokovový středoplošník, zhotovený z hliníkových slitin, s konstrukcí draku vypočítanou a dimenzovanou pro násobky od +18g do -10g a určený ke zkušebním letům v transonických a supersonických rychlostech Křídlo: prvního a třetího letounu X-l a X-1A, B, D mělo profil NACA 65 108 s tloušťkou 8% a druhého letounu X-l mělo profil NACA 65 110 s tloušťkou 10%. Úhel nastavení u kořene činil +2,5° u konců +1,5°. Úhel náběžné hrany byl 5° 2´ 52´´. Štíhlost měla hodnotu 6,03 vzepětí 0°. Potah křídla tvořily duralové panely s tloušťkou u kořene 12,7 mm a u konců 3,2 mm. Na odtokové hraně byly jednoduché vztlakové klapky o ploše 1,58 m2, ovládané stlačeným dusíkem, dále ke koncům byla křidélka bez posilovačů. Pro snížení vibrací byly v letounu instalovány speciální tlumiče. Křídlo X-l E mělo profil NACA 64A-004 a tloušťku 4%, v kořenové části tedy pouze 86 mm. Vyrobila jej firma Stanley Aviation Corp., z Denveru ve státě Colorado Robert Stanley zakladatel firmy byl konstruktérem a zkušebním pilotem u Bellů a byl se vším důkladně seznámen. V tomto křídle bylo přes 200 otvorů spojených trubičkami s přístroji pro měření rozložení tlaků a 343 čidel a tenzometrů pro registraci namáhání, ty snímaly zatížení konstrukce a aerodynamický ohřev. Trup: charakteristického tvaru půlpalcové střely měl poloskořepinovou konstrukci, tvořenou přepážkami, podélníky a nosným potahem. U prvních tří letounů X-1 byl průhledný kryt přetlakové kabiny (20,68 kPa) v obrysu trupu proti kondenzací byl dvojitý, vrchní část tvořily vrstvené skleněné tabulky a vnitřní byla z metalkrylanu metylnatého (plexiskla). Třetí prototyp X-1 měl zjednodušené zasklení jen s jednou příčkou. Do kabiny se vstupovalo u prvních tří X-1 odnímatelnými dveřmi na pravé straně trupu, letec je mohl v nouzi odhodit a otvorem vyskočit. Za letu, když byl letoun zavěšen pod Superfortressem, to byla dosti krkolomná cesta po žebříku z pumovnice bombardéru do pilotního prostoru X-1. Z bezpečnostních důvodů totiž při každém vzletu pod bombardérem byla kabina X-1 prázdná a příslušný pilot se "vezl" na stanoviště v trupu B-29, do raketoplánu nastupoval až po prověrkách systémů X-1 a to těsně před shozem. U následujících letounů X-1 vyšších verzí byl překryt kabiny řešen klasickým způsobem s pevným štítkem a sundavacím (později odklopným) krytem. Pilot seděl na úrovni podlahy a opíral se o zádový padák. Kabina nebyla vybavena vystřelovacím sedadlem (s výjimkou přestavěného X-1E a X-1A u NACA). Řídicí páka měla rukojeť ve tvaru H, klonění se ovládalo volantovým způsobem, očekávalo se lepší zvládnutí sil v řízení. Ke klopení se páka normálně potlačovala nebo přitahovala a její pohyb byl mechanicky přenášen na výškovku. Letouny X-1A, B, D a E měly běžnou řídicí páku. Směrovka se ovládala obvyklými pedály nožního řízení. V trupu před křídlem byla umístěna nádrž z nerezavějící oceli o objemu 1177 litrů pro kapalný kyslík a za křídlem byla obdobná nádrž o objemu 1109 litrů pro zředěný etanol (etylalkohol). Třetí prototyp X-1 (46-064) měl nádrž o zvětšeném objemu na 1654 litrů kyslíku a 1885 litrů etanolu. Letouny X-1 druhé generace měly nádrž na kyslík o 1892 litrů a na palivo o 2157 litrů. Na trupu byly závěsné body pro uchycení letadla k mateřskému stroji. Ocasní plochy: s obdobnými tvary jako křídlo byly vcelku obvyklé konstrukce, včetně celokovových kormidel. Stabilizátor VOP byl nastavitelný elektromotorem a šroubovými převody, vyvážená kormidla měla vyvažovací plošku, ovládanou elektricky pouze na směrovce. Profily měly vyšší kritické Machovo číslo než křídlo, přičemž vodorovná ocasní plocha měla tloušťku 6%. Kýlová plocha byla jedním konstrukčním celkem se zadní části trupu. Podvozek měl tři kola, která se vysunovala jednorázově pomocí stlačeného dusíku. Příďové neřiditelné kolo mělo rozměry 406x147 mm, hlavní kola 610x195 mm. Disky kol byly vyrobeny z hořčíkové slitiny. Na zemi se směr pojíždění řídil diferencovaným brzděním hlavních kol. Rozchod podvozku u X-1 byl 1,29 m a rozvor 2,25 m. Pohonnou jednotku: tvořil raketový motor Reaction Motors lnc typu XLRII-RM-3 (u letadel X-1 č.1 a 2) a XLRII-RM-5 u letadel vyšších verzí byl čtyřkomorový s maximálním celkovým tahem 26,70 kN. Nebyl regulovatelný a tak se ovládal vždy postupným zapínáním nebo vypínáním jednotlivých spalovacích komor válcového tvaru, z nichž každá měla tah 6,67 kN. Spalovací komory byly regenerativně chlazené. Civilní označení motoru firmy RMl z Doveru ve státě New Jersey bylo Model A6000C-4. Motor pracoval s palivem, jimž byl etanol zředěný v poměru 5:1 vodou. Okysličovadlem byl kapalný kyslík. Dodávku LPH do motoru zajišťoval stlačený dusík, nesený v letounu ve dvanácti tlakových nádobách kulového tvaru - byl v nich tlak 35 MPa. X-1 č.3 a další verze byly pro dopravu LPH vybaveny turbočerpadly na koncentrovaný peroxid vodíku (X-1 č.3 ho nesl 117 litrů). Doba chodu motoru se podle režimu a způsobu napájení pohybovala od 2,5 do 4 minut. Motor měl hmotnost 95 kg, průměr 480 mm a délku 1420 mm. Palivová soustava fungovala následujícím způsobem nejprve se nádrže LPH naplnily dusíkem, jenž v nich udržoval tlak a uvedl do činnosti ventily. Navíc, aby se zabránilo úniku paliva do vnitřních prostor letounu, anebo v případě, když už vznikl, aby se alespoň neutralizoval, proudil dusík neustále přes palivové kohouty a spalovací komory. Nádrže bylo možné plnit na zemi palivem pouze při nezbytném tlaku, který plnění napomáhal, protože jednotlivé ventily a záklopky fungovaly pouze pod tlakem. Kapalný kyslík se vzhledem k jeho značnému a rychlému odpařování plnil naposled těsně před vzletem, 30 až 60 sekund před shozem raketoplánu z mateřského letounu letec upravil tlaky na provozní hodnoty. Při letu byl v nádrži etanolu o něco vyšší tlak, konkrétně o 0,07 až 0,1 MPa, než v nádrži kyslíku, pro dosažení větší bohatosti hořlavé směsi v motoru, což prodlužovalo dobu funkce pohonné jednotky a usnadňovalo její spouštění a zastavení. Obvykle pilot motor vypínal ještě před spotřebováním všeho paliva, potom vypustil zbytky etanolu a za chvíli i kyslíku (aby se zamezilo nežádoucímu vnějšímu vznícení). Po přistání raketoplánu na základně se nádrže, potrubí a motor čistil speciálním zařízením, namontovaným na zvláštním automobilu. Veškerá směs etanolu s vodou se důkladně ze soustavy odstraňovaly, aby se předešlo korozi. Spalovací komory motoru technici podrobně prohlíželi, zejména zjišťovali možné deformace a případná propálení. Výzkumná zařízení: letoun X-1 nesl až 450 kg vědeckých aparatur. Palubní deska s přístroji se během letu filmovala kamerou (byl to ve skutečnosti upravený fotokulomet) umístěnou nad levým ramenem pilota. V kabině byly také stopky s přesností 0,1 s. Letoun X-1 č. 2 byl například vybaven zapisovačem údajů rychloměru, výškoměru, zatáčkoměru, bočení (úhlu skluzu), sil na řídicí páce a pedálech, dále se pomocí dálkových vysílačů u řídicích ploch snímaly a zaznamenávaly údaje o poloze křidélek, výškovky směrovky a stabilizátoru. V trupu ve střední části byly pod velkými odnímatelnými kryty umístěny následující přístroje: trojnásobný akcelerometr kterým se zapisovalo zrychlení, dále dvanáctikanálový oscilograf pro tenzometry, zapisovač rozložení tlaku se šedesáti válci a vysílač pro telemetrický přenos údajů na zem rychlost, výška, zrychlení a výchylka křidélek a výškovky který pracoval na pěti rádiových kanálech. Na přídi trupu byla Pitotova hubice pro pilotní přístroje, na konci pravého křídla pak podobná pro výzkumná měření a na levém křídle byl na držáku daleko před náběžnou hranou vysílač bočení (skluznu) s křidélkovým snímačem. V potahu křídla a ocasních ploch bylo 400 otvorů - sond pro snímání tlaků vzduchu na povrchu letounu. Gyroskopické přístroje poháněl stlačený dusík. Technická data X-1: Rozpětí: 8,54 m, Délka: 9,41 m, Výška: 3,31 m, Nosná plocha: 12,08 m2, Vzletová hmotnost: 5 557 kg, Maximální rychlost: 1 540 km/h, Dostup: 21 916 m, Doba letu: 8-14 minut Technická data X-1A: Rozpětí: 8,54 m, Délka: 10,83 m, Výška: 3,24 m, Nosná plocha: 12,80 m2, Vzletová hmotnost: 7 478 kg, Maximální rychlost: 2 655 km/h, Dostup: 27 565 m, Doba letu: 8-14 minut Technická data X-1E: Rozpětí: 6,92 m, Délka: 9,45 m, Výška: 3,30 m, Nosná plocha: 10,68 m2, Vzletová hmotnost: 6 690 kg, Maximální rychlost: 2 333 km/h, Dostup: 22 860 m, Doba letu: 8-14 minut |