Введение
Northrop X-21A был экспериментальным самолетом, разработанным для испытания крыльев с системой управления ламинарным потоком. Он был создан на базе планера Douglas WB-66D, при этом двигатели, первоначально установленные на крыле, были перемещены в заднюю часть фюзеляжа, освободив место для воздушных компрессоров. Первый полет самолет совершил 18 апреля 1963 года под управлением пилота-испытателя NASA Джека Уэллса. Несмотря на успешные испытания, значительный объем технического обслуживания сложной системы управления ламинарным потоком привел к завершению программы.
Проектирование и разработка
Контроль ламинарного потока – это технология, предлагающая потенциал для значительного улучшения коэффициента сопротивления, что позволит повысить экономичность использования топлива, дальность или продолжительность полета самолета в степени, значительно превосходящей возможности любой известной отдельной авиационной технологии. В принципе, если 80% площади крыла покрыто ламинарным потоком, общее сопротивление можно снизить на 25%. Сила трения между воздухом и поверхностью самолета, известная как вязкое сопротивление, значительно выше в турбулентном пограничном слое, чем в ламинарном. Основной тип активного контроля ламинарного потока заключается в удалении небольшого количества воздуха из пограничного слоя путем всасывания через пористые материалы, множество узких щелей на поверхности или небольшие отверстия (всасывание пограничного слоя). Для реализации этого потребовалось две основные модификации: во-первых, стандартные двигатели Allison J71, установленные под крыльями, были удалены и заменены парой статических турбореактивных двигателей General Electric XJ79 GE 13 без форсажной камеры, смонтированных в обтекателях, прикрепленных к задней части фюзеляжа. Воздух от двигателей J79 подавался в пару подкрыльевых обтекателей, каждый из которых содержал турбину "сжигания с продувкой", которая высасывала воздух из пограничного слоя через щели в крыле. Испытательные машины X-21A (55-0408 и 55-0410) также были оснащены сложными системами управления ламинарным потоком, встроенными в совершенно новое крыло с увеличенной размахом и площадью, а также уменьшенным углом стреловидности с 35° до 30°. Крыло имело множество продольных щелей (всего 800 000), через которые турбулентный пограничный слой "всасывался", обеспечивая более плавный ламинарный поток. Теоретически, это позволяло добиться снижения сопротивления, повышения экономичности и увеличения дальности полета. В передней кабине находились пилот и два инженера по летным испытаниям, а два дополнительных инженера по летным испытаниям размещались в центральном отсеке фюзеляжа под крылом.
Испытания
В начальных испытаниях возникали значительные проблемы с пористыми материалами и поверхностными прорезями, которые забивались мусором, насекомыми и даже дождем. При определенных условиях образовывались кристаллы льда из-за быстрого охлаждения воздуха над ламинарными поверхностями. Это резко нарушало ламинарный поток, вызывая быстрое таяние и быстрый возврат к турбулентному потоку. Максимальное достижение 95% ламинарного потока в этих областях было желательным.
Диспозиция
Оба X-21A в конечном итоге оказались в хранилище на авиабазе Эдвардс в Калифорнии, где постепенно пришли в негодность, в основном использовались как фотоцели. Обломки до сих пор можно увидеть, но никаких усилий по восстановлению или экспонированию ни одного из экземпляров предпринято не было.