Кіріспе

Эксперименталды дыбыстан жоғары ұшатын ұшақтар

Дуглас D-558 II Skyrocket (немесе D-558 II) – Дуглас Aircraft Company компаниясы АҚШ Әскери-теңіз күштері үшін салған зымырандық және реактивтік қозғалтқыштармен жабдықталған, дыбыстан жоғары ұшатын зерттеу ұшағы. 1953 жылдың 20 қарашасында, қозғалтқышты ұшудың 50 жылдығына (17 желтоқсан) санаулы күн қалғанда, Скотт Кросфилд Skyrocket ұшағын 2 Мах жылдамдыққа, яғни 2076 км/сағ-тан астам жылдамдыққа дейін ұшырды. Бұл – ұшақтың дыбыс жылдамдығынан екі есе жоғары жылдамдыққа жеткен алғашқы реті болды.

Жобалау және әзірлеу

Ұшақтың атауындағы "2" саны Skyrocket-тің бастапқыда үш кезеңдік бағдарлама ретінде жоспарланған екінші кезеңдегі нұсқасы екенін көрсетеді. Бірінші кезеңдегі ұшақ – D 558 1, реактивтік қозғалтқышпен және тік қанаттарымен жабдықталған болатын. Үшінші кезең, ешқашан іске аспаған, бірінші және екінші кезеңдегі ұшақтарды сынау нәтижелерін пайдаланатын жауынгерлік типтегі ұшақтың макетін құрастыруды көздеген. Соңында D 558 3 жобасы, ешқашан салынбаған, Солтүстік Америкалық X 15 сияқты гипердыбыстық ұшаққа арналған еді. D558 1 фюзеляжының бірден зымырандық және реактивтік қуатты қабылдауға бейімделмегені анық болған соң, D558 2 мүлдем жаңа ұшақ ретінде жоспарланды. 1947 жылдың 27 қаңтарындағы жеткізу шарты өзгертіліп, соңғы үш D558 1 ұшағы алынып, орнына үш жаңа D558 2 ұшағы қосылды. Skyrocket 35 градусқа бұрылған қанаттарымен және 40 градусқа бұрылған көлденең тұрақтандырғыштарымен ерекшеленді. Қанаттары мен эпеннажы алюминийден, ал үлкен фюзеляжы негізінен магнийден жасалған. Skyrocket Westinghouse J34 40 турбореактивтік қозғалтқышымен жабдықталған, ол 3000 фунт (13 кН) итеру күшіне ие және алдыңғы фюзеляждың бүйірлік каналдары арқылы қуат алатын. Бұл қозғалтқыш ұшуға, көтерілуге және қонуға арналған. Жоғары жылдамдықты ұшу үшін төрт камералы Reaction Motors LR8 RM 6 қозғалтқышы (Bell X 1 ұшағында қолданылған Әуе күштерінің XLR11 қозғалтқышының Теңіз күштеріндегі атауы) орнатылды. Бұл қозғалтқыш теңіз деңгейінде 6000 фунт (27 кН) статикалық итеру күшіне ие болды. Фюзеляж резервуарларында авиациялық отын, спирт және сұйық оттегі сақталды. Skyrocket бастапқыда жазық кабина шатырымен жасалған, бірақ кабинадан көріну нашар болғандықтан, ол дәстүрлі бұрышты терезелері бар көтерілген кабинамен қайта жабдықталды. Бұл ұшақтың алдыңғы бөлігінде үлкен профильдік аумақты құрады, ол тік тұрақтандырғыштың биіктігіне қосымша 14 дюйм (36 см) қосылып теңгерілді. Алдыңғы D558 1 сияқты, D558 2 де авариялық жағдайда алдыңғы фюзеляж, кабинасымен қоса, ұшақтың қалған бөлігінен ажыратылатындай етіп жоспарланған. Алдыңғы фюзеляж жылдамдығы төмендегеннен кейін, ұшқыш парашютпен кабинадан қашып кетуге мүмкіндік алды.

Пайдалану тарихы

Дуглас ұшқышы Джон Ф. Мартин 1948 жылғы 4 ақпанда Калифорниядағы Мюрок армиялық әуеайлағында (кейін Эдвардс әуе күштері базасы деп аталды) тек реактивті қозғалтқышпен жабдықталған ұшақта алғашқы ұшуды жасады. Бағдарламаның мақсаты – трансоникалық және үстірқызыл жылдамдықтарда қанатты ұшақтардың сипаттамаларын зерттеу, әсіресе ұшу кезінде мұрынның жоғары көтерілуі (ұшақтың мұрнының бақыланбайтын жоғарыға бұрылуы), сол кездегі жоғары жылдамдықты ұшақтарда, әсіресе ұшып көтерілу және қону кезінде төмен жылдамдықта және тығыз бұрылыстарда жиі кездесетін мәселе. Үш ұшақ питч-ап және бүйірлік (жау) және бойлық (жау) қозғалыстардың өзара әрекеті, қанаттар мен құйрық жүктемелері, көтеру күші, сүйреу және трансоникалық және үстірқызыл жылдамдықтардағы қанатты ұшақтардың тербеліс сипаттамалары, сондай-ақ зымыранның газ ағынының жылдамдық диапазоны бойынша бүйірлік динамикалық тұрақтылыққа әсері туралы көптеген деректер жинады. (Газ ағынының әсері – ұшақ үшін жаңа тәжірибе болды.) Үшінші ұшақ трансоникалық аймақта (шамамен дыбыс жылдамдығынан 0,7-1,3 есе) ұшақтың мінез-құлқына сыртқы жүктердің (бомба пішіндері, қосымша жанармай бактары) әсері туралы да ақпарат жинады. XF 92A сияқты басқа да ертедегі трансоникалық зерттеу ұшақтарынан алынған деректермен байланысты бұл ақпарат қанатты ұшақтардағы питч-ап мәселесін шешуге көмектесті. Ұшу зерттеулері 1949 жылы жоғары жылдамдықты ұшу зерттеу станциясы (HSFRS) деп қайта аталған NACA-ның Muroc ұшу сынақ бөлімшесінде жүргізілді. HSFRS 1954 жылы жоғары жылдамдықты ұшу станциясы болды және кейін NASA Драйден ұшу зерттеу орталығы деп аталды. 2014 жылы ол Нил Армстронгтың құрметіне Армстронг ұшу зерттеу орталығы деп қайта аталды. Үш ұшақ барлығы 313 рет ұшты: бірінші ұшақ – 123 рет (Бюро No. 37973 – NACA 143), екінші Skyrocket – 103 рет (Бюро No. 37974 – NACA 144) және үшінші ұшақ – 87 рет (Бюро No. 37975 – NACA 145). Skyrocket 143 ұшағы Дуглас мердігерлік бағдарламасының аясында ұшақтың өнімділігін сынау үшін тапсырмалардың бірін қоспағанда, барлығын орындады. NACA 143 ұшағы бастапқыда тек реактивті қозғалтқышпен жабдықталған, бірақ кейін зымыран қозғалтқышымен жабдықталды. Осы конфигурацияда ол 1949 жылдан 1951 жылға дейін Дуглас тарапынан сынақтан өтті. Дугластың сынақ бағдарламасынан кейін ол 1954 жылға дейін сақталған NACA-ға тапсырылды. 1954–1955 жылдары мердігер оны реактивті қозғалтқышы алынып тасталған, зымыранмен әуеге ұшуға қабілетті етіп өзгертті. Осы конфигурацияда NACA зерттеуші ұшқышы Джон Маккей 1956 жылғы 17 қыркүйекте танысу мақсатымен ұшақты бір рет ұшырды. NACA 143 ұшағының 123 ұшуы жел туннелінің болжамдарын растады, бірақ жел туннелі көрсеткеннен гөрі 0,85 Мах-тан жоғары ұшақтың сүйреуі аз болды. NACA 144 да ұшу бағдарламасын турбореактивті қозғалтқышпен бастады. NACA ұшқыштары Роберт А. Шампин мен Джон Гриффит әуе жылдамдығын калибрлеуді сынау және бойлық және бүйірлік тұрақтылық пен басқаруды зерттеу үшін осы конфигурацияда 21 рет ұшты. Осы процесте 1949 жылдың тамызында олар питч-ап мәселесіне тап болды, оны NACA инженерлері ұшу өнімділігін шектейтін және қауіпті жағдай тудыруы мүмкін болғандықтан өте ауыр деп таныды. Сондықтан олар мәселені толыққанды зерттеуді қажет деп шешті. 1950 жылы Дуглас турбореактивті қозғалтқышты LR 8 зымырандық қозғалтқышымен алмастырды, ал оның ұшқышы Билл Бриджман ұшақты 1,88 Мах жылдамдыққа дейін жеті рет ұшырды және 1951 жылғы 15 тамызда қол жеткізілген бейресми әлемдік биіктік рекорды болған 79 494 фут (24 230 м) биіктікке көтерілді. Зымырандық конфигурацияда ұшақ В-29 бомбалаушысының нұсқасы болған P2B әскери-теңіз флотының бомбалау бөлімі астына бекітілді. P2B шамамен 30 000 футқа (9144 м) ұшып, содан кейін зымыран ұшағын босатты. Бриджманның үстірқызыл ұшулары кезінде ол жақтық тұрақсыздық деп аталатын күшті дөңгелейтін қозғалысқа тап болды. 1951 жылғы 7 тамыздағы 1,88 Мах ұшу кезінде бұл қозғалыс маусым айындағы 1,85 Мах ұшу кезінде төмен шабуыл бұрышына итермелеген кездегіден аз болды. NACA инженерлері ұшақтың мінез-құлқын зерттеді, содан кейін 1951 жылдың қыркүйегінде ұшақта өздерінің ұшу зерттеулерін бастады. Келесі екі жылда NACA ұшқышы Скотт Кросфилд ұшақты ұзындығы мен бүйірлік тұрақтылығы мен басқаруы, қанаттар мен құйрық жүктемелері, көтеру күші, сүйреу және 1,878 Мах жылдамдықпен тербеліс сипаттамалары туралы деректер жинау үшін 20 рет ұшты. Одан кейін теңіз әскерінің подполковнигі Марион Карл 1953 жылғы 21 тамызда ұшақты жаңа (бейресми) биіктік рекорды – 83 235 футқа (25 370 м) және максималды жылдамдық – 1,728 Махқа ұшырды. Биіктік рекорды Халықаралық Аэронавтикалық Федерациясы тарапынан мойындалмады, өйткені сол кезде рекордық әрекеттерді жасайтын ұшақтар өз күшімен ұшып көтерілуі керек болды. Карлдың Теңіз күштері үшін осы ұшуларын аяқтағаннан кейін, NACA техникалық қызметкерлері жоғары жылдамдықты ұшу зерттеу станциясында (HSFRS) LR 8 қозғалтқышының жану камераларына үстірқызыл жылдамдықтарда рульдерге газдың әсерін болдырмау үшін соплоны кеңейтті. Бұл қосымша қозғалтқыштың 1,7 Мах және 70 000 фут (21 300 м) биіктікте 6,5 пайызға арттырды. Марион Карл Skyrocket ұшағымен ұшқанға дейін HSFRS басшысы Уолтер К. Уильямс NACA штаб-пәтеріне бұл жылдамдық бойынша зерттеу деректерін алу үшін ұшақты 2 Мах жылдамдыққа дейін ұшуға рұхсат беру үшін сәтті өтініш білдіргенімен, нәтижесі болмады. Соңында, Кросфилд Теңіз күштерінің Әуе күштері бюросынан келісім алғаннан кейін, NACA директоры Хью Л. Драйден ұйымның рекордық көрсеткіштерді басқаларға қалдырудағы әдеттегі тәжірибесінен бас тартып, 2 Мах жылдамдыққа ұшуға тырысуға келісім берді. Соплоны кеңейтуге қоса, NACA ұшу тобы HSFRS-де отынды (спиртті) салқындатып, бакқа көбірек құю үшін, ал ұшақ корпусын сүйреуді азайту үшін жабынмен жапты. Жоба инженері Герман О. Анкенбрук шамамен 72 000 футқа (21 900 м) ұшып, кейін аз төмендеуге түсу жоспарын жасады. Кросфилд 1953 жылғы 20 қарашада тарихқа енді, ол 2,005 Мах, сағатына 1291 миль (2078 км/сағ) жылдамдыққа жетті. Бұл Skyrocket ұшағы жасаған жалғыз 2 Мах ұшуы болды. Осы ұшудан кейін Кросфилд және NACA ұшқыштары Джозеф А. Уолкер мен Джон Б. Маккей қысым таралуы, құрылымдық жүктемелер және құрылымдық қызу туралы деректер жинау үшін ұшақты ұшырды, бағдарламадағы соңғы ұшу 1956 жылғы 20 желтоқсанда болды, онда Маккей трансоникалық жылдамдықтарда және одан жоғары динамикалық тұрақтылық туралы деректер мен дыбыс қысымын алды. Сонымен қатар, NACA 145 ұшағы Дуглас ұшқыштары Юджин Ф. Мэй мен Уильям Бриджманмен 1950 жылдың қарашасында 21 мердігерлік ұшуды аяқтады. Осы реактивті және зымырандық ұшақта Скотт Кросфилд пен Уолтер Джонс 1951 жылдың қыркүйегінен 1953 жылдың жазына дейін NACA-ның питч-ап зерттеуін бастады. Олар қанатты қоршаулардың, қанатты жалақтардың және жетек жиегінің кеңейтілген бөліктерінің әртүрлі конфигурацияларымен Skyrocket ұшағымен әртүрлі маневрлер жасады, сондай-ақ трансоникалық жылдамдықтарда тікелей және көлденең ұшуды жүзеге асырды. Қоршаулар питч-ап жағдайларынан құтылуға айтарлықтай көмектессе де, жетек жиегінің кеңейтілген бөліктері көмектеспеді, бұл жел туннелінің сынақтарына қайшы келді. Толық ашық күйдегі жалақтар питч-апты жойды, бірақ 0,8-0,85 Мах жылдамдық диапазонында ғана. 1954 жылдың маусымында Кросфилд ұшақтың трансоникалық мінез-құлқына сыртқы жүктердің (бомба пішіндері және жанармай бактары) әсерін зерттеуді бастады. Маккей мен Стэнли Батчарт осы мәселе бойынша NACA зерттеуін аяқтады, Маккей 1956 жылғы 28 тамызда соңғы миссияны орындады. Бірнеше рекордтарды орнатудан басқа, Skyrocket ұшқыштары қанатты ұшақтың трансоникалық және үстірқызыл режимінде тұрақты, басқарылатын ұшуын қамтамасыз ету үшін ненің жұмыс істейтіні және ненің жұмыс істемейтіні туралы маңызды деректер мен түсініктер жинады. Олар жинаған деректер жел туннелінің сынақ нәтижелерін нақты ұшу мәндерімен жақсырақ салыстыруға көмектесті, соның арқасында жобалау мүмкіндіктері жақсарды...

Нұсқалар

Үш ұшақтың да қанаттары 35 градусқа иілген. Әуеден ұшыруға дайындалғанға дейін NACA 143, статикалық итермелеуге арналған Westinghouse J 34 40 турбореактивті қозғалтқышымен жабдықталған. Ол авиациялық бензинмен толтырылып, ұшып көтерілген кезде салмағы 10,572 фунт (4,795 кг) болды. NACA 144 (және 1955 жылы модификацияланғаннан кейін NACA 143) статикалық итермелеуге арналған LR 8 RM 6 зымыран қозғалтқышымен жабдықталды. Оның жанармайы сұйық оттегі және сұйылтылған этил спирті болды. Ұшыру конфигурациясында оның салмағы 15,787 фунт (7,161 кг) құрады. NACA 145 статикалық итермелеуге арналған LR 8 RM 5 зымыран қозғалтқышымен және статикалық итермелеуге арналған Westinghouse J 34 40 турбореактивті қозғалтқышымен жабдықталды. Ол сұйық оттегі, сұйылтылған этил спирті және авиациялық бензин тасымалдады, ал ұшыру салмағы 15,266 фунт (6,925 кг) болды.

Тірі қалған әуе кемелері

D 558 2 #1 Skyrocket Калифорния штатының Чино қаласындағы Planes of Fame мұражайында қойылған. 2 Мах жылдамдығымен ұшқан алғашқы ұшақ болған екінші Skyrocket Вашингтондағы Ұлттық әуе және ғарыш мұражайында қойылған. Үшінші ұшақ Калифорния штатының Ланкастер қаласындағы Антилопа аңғары колледжінің аумағындағы тіреуде көрсетілген.