美國X系列驗(yàn)證機(jī)

...v.美國X系列驗(yàn)證機(jī)1.X-30

X-30是由美國國防部和NASA共同組織研制的一種雙座高超音速研究機(jī)，同時也是由DARPA提出的國家空天飛機(jī)〔NASP〕方案的原型機(jī)。X-30實(shí)際上是一種能水平起降單級入軌、高超音速的航天飛機(jī)，采用尖頭狹身機(jī)體大后掠三角翼單垂尾布局，以減少高速飛行時的阻力。X-30的機(jī)身從前到后為頭錐、兩人駕駛艙、電子設(shè)備艙、燃料艙，在機(jī)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(fā)動機(jī)構(gòu)成，機(jī)體主要使用鈦基復(fù)合材料，外表高熱局部用帶有內(nèi)部冷卻系統(tǒng)的防熱材料敷設(shè)。

由于其研制難度太大和研制費(fèi)用過高，X-30工程僅僅只是停留在縮比模型研究階段，并在1994年11月被取消，因而沒有建造任何全尺寸實(shí)體樣機(jī)。X-30的想象圖2.X-33

X-33由洛克希德.馬丁公司著名的“臭鼬工程隊(duì)〞研制，它是無人駕駛單級入軌可重復(fù)使用航天運(yùn)載飛行器“冒險星〞的1/2比例的原型機(jī)，機(jī)長20.29米，機(jī)高5.88米，翼展22.06米。

X-33采用垂直起飛方式，亞軌道飛行，能在飛行跑道上著陸。X-33的動力采用一臺波音公司特別開發(fā)的J2S火箭發(fā)動機(jī)，其余部件也是包含了諸多高科技元素。2001年3月，同樣由于存在諸多難以突破的技術(shù)難關(guān)〔如線性氣塞式發(fā)動機(jī)〕，NASA取消了已經(jīng)耗資了13億美元的X-33工程。X-33想象圖3.X-36

由NASA和波音公司〔原麥道公司〕聯(lián)合研制的X-36是一種遙控?zé)o尾技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，它在試驗(yàn)中獲取的的數(shù)據(jù)將能極大的提升未來戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)操控性和生存能力。X-36將用來研究戰(zhàn)斗機(jī)隱身設(shè)計(jì)與飛行敏捷性的配合，及其對其它性能的影響。

X-36機(jī)長5.55米，翼展3.175米，機(jī)高0.95米，空重494千克，最大起飛重量576千克，最大速度為450公里/小時。X-36采用翼身融合設(shè)計(jì)鴨式布局構(gòu)型，沒有大多數(shù)傳統(tǒng)飛機(jī)上的垂直尾翼和水平尾翼構(gòu)造。其構(gòu)造主要采用鋁合金與石墨復(fù)合材料蒙皮，機(jī)翼前緣與后院都具有40度的后掠角。由于是無尾設(shè)計(jì)，X-36的雷達(dá)反射面積有了大幅度的減小，但卻給飛機(jī)的飛行敏捷性和高升力特征產(chǎn)生不利的影響。因而X-36采用了分裂式副翼和推力矢量裝置進(jìn)展方向操縱，另外還使用了一種非常先進(jìn)的單通道數(shù)字飛行控制系統(tǒng)來使飛機(jī)飛行時保持穩(wěn)定。X-36采用一臺威廉姆斯國際F112渦扇發(fā)動機(jī)，其最大推力為320千克。X-36為了節(jié)省資金以及獲得更可靠的飛行數(shù)據(jù)，X-36沒有采用異常昂貴復(fù)雜的自動飛行控制系統(tǒng)，而是采用遙控的方式。X-36機(jī)鼻處安裝有一臺微型攝影機(jī)和一個微型話筒，這樣飛行控制人員在地面虛擬座艙中通過它們所獲取的飛行信息對X-36進(jìn)展遙控飛行。首架X-36于1997年5月17日成功首飛，隨后的試驗(yàn)主要驗(yàn)證了其在低速/大迎角和高速/小迎角狀態(tài)下的飛行敏捷性，結(jié)果顯示X-36飛行十分穩(wěn)定而且操控性和機(jī)動性也十分出色。X-36采用常規(guī)滑跑起飛和著陸方式，緊急情況下可采用傘降回收。

X-36三視圖4.X-38機(jī)長7.31米，機(jī)高2.22米，翼展3.81米，其外形借鑒了早期美國空軍X-24A等升力體的設(shè)計(jì)，同樣是標(biāo)志性的鈍頭錐無主翼形體。X-38外殼采用了大量的復(fù)合材料如玻璃纖維和碳纖維環(huán)氧樹脂等，并在受力點(diǎn)上使用鋼材料和鋁材料進(jìn)展加固。此外，為了抵御返回大氣層時的高溫，外殼上還覆蓋有一層特殊的熱防護(hù)層〔TPS〕。除了使用降落傘實(shí)施降落以外，X-38機(jī)體底部還安裝有和X-15類似的滑撬降落裝置。X-38使用慣性導(dǎo)航和GPS定位系統(tǒng)，并由自動飛行控制系統(tǒng)駕駛，按預(yù)先指定好的著陸路線飛行。X-38攜帶有一組蓄電池為其航電、導(dǎo)航、飛控等系統(tǒng)提供必要的電力，同時它還安裝有能夠短時間使用的姿態(tài)調(diào)整火箭。

X-38的大氣層飛行試驗(yàn)先由NASA的B-52載機(jī)〔它也是X-15工程中的載機(jī)，因而被人親密的稱作MotherShip〕掛于翼下帶入空中，并在25,000英尺至45,000英尺空域間釋放，以驗(yàn)證其飛行控制能力以及著陸降落傘的等功能。從左至右依次是X-31、F-15ACTIVE、SR-71、F-106、F-16XL、X-38、無線電控制載機(jī)和X-36X-38三視圖5.X-39

X-39至今仍然沒有被公開命名，但卻早已預(yù)留給美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室。據(jù)外界猜想，X-39即是該實(shí)驗(yàn)室研制正在進(jìn)展未來戰(zhàn)斗機(jī)技術(shù)提升〔FATE〕工程的驗(yàn)證機(jī)代號。FATE工程將會為戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)帶來新一輪的技術(shù)革新浪潮，它將使未來美國空軍獲得一種真正意義上的空天飛機(jī)。FATE工程的關(guān)鍵技術(shù)包括：低可探測系統(tǒng)、主動空氣彈性變形機(jī)翼、復(fù)合材料機(jī)體、自適應(yīng)飛行控制系統(tǒng)等。X-39想象圖6.X-41

由于X-40A只能將衛(wèi)星或武器帶到160.4公里至320.8公里之間的近地軌道，但如果要將衛(wèi)星和武器發(fā)射到更高軌道，那么X-40A將不能被回收。于是，美國軍方開場了飛得更高的X-41和X-42研制方案。

X-41通用航空飛行器〔CAV〕是一種機(jī)動性再入可回收試驗(yàn)飛行器，可攜帶各種類別的太空載荷，沿亞軌道飛行，再入大氣層時在大氣層將所攜載荷放出。作為美國軍方軍用空間方案〔MSP〕的重要一環(huán)，X-41可由彈道導(dǎo)彈、飛機(jī)或航天飛機(jī)進(jìn)展部署，其可能配備的武器載荷包括一枚450千克侵徹戰(zhàn)斗部炸彈、4枚小直徑炸彈或6枚微型導(dǎo)彈。由于具有亞軌道飛行能力，相較于目前常規(guī)火力投放平臺X-41具有攻擊范圍更廣、作戰(zhàn)費(fèi)用更低等優(yōu)勢。

X-42

X-42那么是一種一次性液體推進(jìn)火箭的試驗(yàn)段，可將900～1,800千克的載荷送入軌道。X-42采用先進(jìn)的助推技術(shù)、新型的液體燃料，將為未來軍用和民用軌道載荷運(yùn)送任務(wù)提供一種廉價而又高效的運(yùn)載工具。由于X-41和X-42同屬于美國軍方高度**工程，所以關(guān)于它們的詳細(xì)情況很少。

X-43

1994年11月，美國政府取消了NASA耗資龐大的國家空天飛機(jī)〔NASP〕工程，X-30試驗(yàn)機(jī)也隨即下馬。為了順應(yīng)“更好、更快、更廉價〞的航空航天戰(zhàn)略，美國高超音速試驗(yàn)方案〔Hyper-X〕方案應(yīng)運(yùn)而生，其中X-43就是其研究核心。X-43方案有4個型號即X-43A、X-43B、X-43C和X-43D，其設(shè)計(jì)速度目標(biāo)為馬赫7至馬赫10。

X-43A想象圖X-43B將于2010年以前試飛，與X-43A不同它將采用渦輪發(fā)動機(jī)和吸氣超音速燃燒沖壓發(fā)動機(jī)的組合動力。這種新穎的組合動力可以自動調(diào)整使用那種推動力以使飛行到達(dá)最正確速度：當(dāng)飛機(jī)的速度只有兩倍音速左右時，飛機(jī)借助渦扇噴氣發(fā)動機(jī)前進(jìn)，這同普通飛機(jī)沒有兩樣；當(dāng)飛機(jī)在以高超音速飛行時〔5至15馬赫〕，它就開場利用吸氣超音速燃燒沖壓發(fā)動機(jī)推進(jìn)。X-43C那么用來驗(yàn)證裝有超音速燃燒沖壓發(fā)動機(jī)的飛行器從5馬赫加速到7馬赫時的自由飛行性能和超音速燃燒沖壓負(fù)電荷的性能，其采用的發(fā)動機(jī)具有普通沖壓發(fā)動機(jī)和超音速沖壓發(fā)動機(jī)的兩種工作模式，預(yù)計(jì)將于2008年進(jìn)展試飛。X-43D的研制工作也在進(jìn)展中，它將裝備一種冷卻氫氣燃料的雙模式超音速沖壓噴氣發(fā)動機(jī)，可將X-43D的速度增加至15馬赫。6.X-44

X-44是由NASA和美國空軍聯(lián)合提出的，其名稱為“多軸無尾飛機(jī)〞〔MANTA〕。X-44將用一架F-22原型機(jī)改裝，將其水平尾翼和垂直尾翼撤除，機(jī)翼換成三角翼，即取消所有的氣動控制面，只使用多軸推力矢量系統(tǒng)來提供所有的飛行控制。X-44將于2006年開場試飛，有可能作為洛克希德.馬丁公司提出的FB-22戰(zhàn)斗轟炸機(jī)的試驗(yàn)平臺使用。7.X-45

X-45是DARPA和美國空軍聯(lián)合提出的一項(xiàng)先期概念演示方案，其主要任務(wù)是用來驗(yàn)證無人作戰(zhàn)飛機(jī)〔UCAV〕的技術(shù)可行性，以更快、更高效的應(yīng)付21世紀(jì)的全球突發(fā)性事件。X-45無人作戰(zhàn)飛機(jī)具有低探測、維護(hù)方便、執(zhí)行任務(wù)費(fèi)效比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，預(yù)計(jì)首批12架X-45于2008年具備初始作戰(zhàn)能力。

2002年5月22日，第一架X-45A在愛德華茲空軍基地完成了首次試飛。飛行總共持續(xù)了14分鐘，X-45A的其飛行速度達(dá)每小時360公里，飛行高度為2,280米。X-45A的此次飛行不僅標(biāo)志著美國UCAV方案取得了初步的成功，也讓波音公司在JSF工程失敗后獲得了一次鼓舞人心的勝利。X-45A的無尾翼設(shè)計(jì)借鑒了于1996年首飛成功的X-36無人試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)，兩種機(jī)型的機(jī)翼外形十分相似，如機(jī)翼邊緣控制面和偏航向矢量排氣噴管等。不過兩者還是有很大區(qū)別的，如X-45A就要比X-36大許多，而且后者不具備自動駕駛能力。X-45A動力為一臺霍尼維爾F124-GA-100渦扇噴氣發(fā)動機(jī)，其進(jìn)氣口置于飛機(jī)的上方。X-45A機(jī)身內(nèi)部有兩個武器彈艙，其中一個攜帶試驗(yàn)設(shè)備，另一個那么掛載一枚450千克中的JDAM炸彈或者6枚113千克炸彈。X-45A的試驗(yàn)將在2004年到達(dá)頂點(diǎn)，屆時將演示多機(jī)控制、協(xié)調(diào)飛行、無人機(jī)間的通信、途中改變?nèi)蝿?wù)、合作瞄準(zhǔn)和武器投放。

X-45B沒有進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的研制階段就被取消了，取而代之的是X-45C。X-45C型無人機(jī)的最大起飛重量為16噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了A型機(jī)的6.8噸，機(jī)長也由A型的8.08米增加至11米，翼展那么為14.6米。由于重量大幅增加，X-45B采用了通用電氣公司強(qiáng)勁的F404-102D發(fā)動機(jī)。X-45B也有2個內(nèi)置武器艙，可攜帶兩枚750千克重的JDAM炸彈。根據(jù)研制方案，X-45C將在2006年首飛8.X-47

X-47是諾斯羅普.格魯門公司研制的一種無人作戰(zhàn)飛機(jī)，目前其型號有X-47A和X-47B。X-47A采用了類似風(fēng)箏的氣動布局，其外形更接近于進(jìn)展秘密行動任務(wù)的飛機(jī)的理想外形。機(jī)翼前緣后掠角55度，后緣前掠角35度，采用單發(fā)動機(jī)布局，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口位于機(jī)身上方前部。X-47A的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是有6個操縱外表，2個升降副翼和4個“嵌入面〞?！扒度朊妯暿且环N小型的可收式控制外表，用以代替分段方向舵，提供方向安定性。兩個位于機(jī)翼上部，其余兩個在機(jī)翼下部的對應(yīng)位置。與機(jī)翼后緣采用的分段方向舵相比，“嵌入面〞具有較小的雷達(dá)反射截面積。2004年2月23日，X-47A成功完成了歷時12分鐘的首次試飛。

為了與波音公司的X-45C競爭，諾斯羅普.格魯門公司與洛克希德.馬丁公司聯(lián)手推出了X-47B。與X-47A相比，X-47B的體積將會更大，作戰(zhàn)能力也會有質(zhì)的提高。X-47B具有極佳的隱身性能和戰(zhàn)場生存能力，可以攜帶各種傳感設(shè)備和內(nèi)部武器裝備載荷，并能進(jìn)展空中加油。9.X-48

X-48是一種采用由波音公司“鬼怪工程隊(duì)〞開發(fā)的“混合機(jī)翼機(jī)體〞〔BWB〕技術(shù)的驗(yàn)證機(jī)，這種長為10.7米、重為670千克的飛行器目前正在NASA的蘭利研究中心建造，方案將在今年進(jìn)展試飛。

BWB技術(shù)將使飛行器相比于目前常規(guī)飛行器具有更好的構(gòu)造強(qiáng)度、更遠(yuǎn)的航程和更廉價的飛行本錢，它在軍事和民用領(lǐng)域的應(yīng)用潛力十分巨大。比方使用BWB技術(shù)的新型加油機(jī)將能有更大的空間來裝備3具硬管和2具軟管輸油系統(tǒng)，并能實(shí)現(xiàn)加油過程的全自動化。由于這種加油機(jī)的儲油將儲存在機(jī)翼油箱中，所以它的機(jī)艙中還能最多載運(yùn)23個貨柜和40名全副武裝的士兵。10.X-49

直到現(xiàn)在，DARPA也沒有將X-49的研制代號指定給任何一個具體的試驗(yàn)飛行器，而早在2002年X-50A的研制代號就已經(jīng)公開指定了。也有人猜想X-49本身就是極端**的工程，因而外界不可能獲取任何相關(guān)信息。

X-50

波音公司研制的X-50A“蜻蜓〞是一種使用“前翼/旋翼〞技術(shù)〔CRW〕的垂直起降試驗(yàn)機(jī)，它在起飛時就象普通直升飛機(jī)一樣使用頂部旋翼，而在高速巡航時〔最高時速可達(dá)700公里/小時〕那么將頂部旋翼鎖定變成固定翼飛機(jī)。X-50A機(jī)長5.39米，機(jī)高1.98米，頂部旋翼直徑3.66米，機(jī)鼻前翼翼展為2.71米，重量為662千克。

X-50A可以在沒有任何機(jī)場輔助設(shè)施的地方起降，如海濱地區(qū)、城市中心等，其最終研制目標(biāo)是成為一種由有人機(jī)控制的無人駕駛垂直起降飛機(jī)。2003年12月3日，X-50A在研究人員的遙控下進(jìn)展了首次懸停飛行試驗(yàn)，在空中停留了80多秒鐘并上升到距離地面12英尺的空中。X