【讲堂596期】机鼻又细又长，大量使用钛合金，为了突破2马赫而研制的X-3试验机 #武器 #現代武器 #軍事裝備
歡迎收看第596期武器打架堂
在第二次世界大戰中
噴劑式引擎開始應用在戰機上
戰後雖然各國都開始加入噴劑式引擎的研發
但是無論是局部戰爭
還是本土研發的噴劑式戰鬥機
都無法突破1馬赫的極限速度
當時的歐美國家和蘇聯
都在尋求各種設計方案
力求能夠研發出一款能突破1馬赫天花板
並持續以2馬赫速度進行高速飛行的現代飛行器
當時美國研發的方案叫做道格拉斯X3短劍試驗機
本期武器打架堂老白就和大家分析這款獨特的飛行器
道格拉斯X3試驗機
研製的目的是爲了研究適用於持續超音速的飛行
所需要的氣動特性和材料的應用
包括測試高速飛行時引起的高溫對飛機的影響
研究鈦合金等新材料的使用
並探索新的製造工藝技術等等
早在1945年6月
美國空軍就計劃研發兩架可飛行的X3試驗機
當時剛剛趕上第二次試驗登山的末尾
所以在研發的進度上面有所遲緩
直到1949年6月才正式獲得正式的批准製造
並在1952年10月20日完成首飛
測試了X3試驗機
整體的機身外形非常的細長
機長度爲20.35米
翼展6.91米
高3.82米
空重6.5噸
機身爲了能夠降低阻力以便在超音速下飛行
設立成了木頭懸場的細長流線型外形
是早期美軍X系列試驗機中線條最流暢的飛行器
機體爲了減重的同時
保持結構強度大量的採用了鈦合金製造
是當時只少數使用鈦合金機身的飛行器之一
美軍當年也是期待能夠通過這款試驗機
測試鈦合金的性能和加工安裝工藝
在機身的前部是一個非常長的逐漸變細的長錐形機鼻
細長的機鼻結構能在超音速下實現低阻力
並且在X3試驗機細長的機鼻內部
也能夠有足夠的空間加裝測試的設備
根據官方的資料
當時在X3試驗機的這個錐形長機鼻的內部
安裝有540公斤的儀器
由於收集飛行測試中所帶來的各項數據
機鼻往後是半滿式座艙和擋風玻璃的結構
座艙設計幾乎與機身線條平齊
能進一步的降低座艙風擋的空氣阻力
不過這也帶來了座艙視野非常狹窄的情況
作爲一款試驗機
座艙的視野倒不是主要的
所以這麼設計也就沒有什麼大的問題
座艙內部設計有一名飛行員
飛行員配備有向下彈出的拓引
同樣爲了降低阻力
藉着口圍半橢圓形結構
與發動機艙一起緊貼機身
整體顯得非常的細長
線條也很簡單
當時在設計的時候
早期的版本計劃使用的是兩具西屋公司的
J46加力渦輪噴氣式發動機
單臺能夠輸出2993千克的推力
但是這兩具引擎尺寸過大
重量也達不到晶變的設計標準
因此後續換成了只能夠輸出1528千克推力的
西屋公司XJ34W167加力渦輪噴氣式發動機
這款引擎雖然尺寸和重量都滿足了需求
但是推力非常的低
開加力後推力也減減有
2222千克推重比減減爲0.4
因此用在愛克薩試驗機上面
會存在動力不足的情況
其主翼安裝在發動機艙上
爲低長寬比的平直短翼
其翼面積減減爲15.47平方米
搭配推力非常薄弱的引擎
其操控能力可想而知
當時在測試的時候
飛行員就發現這款飛機的動力嚴重不足
無法發揮出應有的實力
再加上機翼的結構設計造成操縱非常的困難
當時測試的時候
最快速度只能夠達到1.1馬赫
雖然後來通過向下30度利用重力勢能俯衝
能夠達到1.208馬赫的速度
但是始終都無法達到預期的2馬赫的設計速度
機內的燃油續航里程爲800公里
最大爬升高度爲12000米
其燃油系統和機艙的設計基本上都集中在了
又細又長的機身上
主機翼又短又粗
通過測試發現
這種目局會在X3試驗機的負載
其中在了機身上而不是機翼上
在飛行的過程中
會出現在接近閹速或超閹速的飛行時
在不轉動發展多的前提下
機身會突然的自動做出橫滾的動作
這個現象被稱爲橫滾慣性利偶
會導致飛機失去控制造成墜毀
甚至會因爲負載過大造成機體在空中解體
雖然X3試驗機並沒有達到預期的飛行速度
但是通過這個測試發現了橫滾利偶的誘因
對後來的飛行器研發還是起到了不少的借鑑
後來這款飛行器的機翼設計和氣動設計試驗
所獲得的結果被用在了
洛克希特F104新式戰鬥機中
X3試驗機的機位尾翼做得比較高
一方面是能維持氣動穩定性
另一方面可以避開尾噴口的氣流和主翼的氣流
尾翼的測試結構在後來被用在了
道格拉斯F4鬼怪戰鬥機上
也取得了不錯的成績
X3試驗機早期進行測試的時候
主要是研究縱向穩定性
超縱性
機翼及尾翼負荷和氣壓等參數
而專門爲了高速飛行而設計的機身機翼
卻未能真正的配上用途
並未達到預期的2馬赫的速度
但是在進行高速起降的過程中
當時的輪胎技術並未支持會發生融化的情況
爲了實現高速起降的需求
輪胎技術也進行了大幅度的改進
這也進一步促成了航空輪胎產業技術的發展
X3短線試驗機爲了能夠達到2馬赫的起降速度
整體設計了非常的單薄尖銳
可以說是飛機設計史上最尖銳的飛機之一
雖然當年沒有合適的引擎
讓其突破2馬赫的速度
卻進一步測試驗證了高速飛行的速率參數
並發現了橫滾慣性力偶所帶來的危險
當年測試完畢之後
X3試驗機所獲得的數據
分發到整個美國航空產業
爲後來的飛機設計提供了有效的數據參考
在第一架運行機測試的時候
第二架已經在介紹中了
不過因爲第一架表現一般
第二架卻中止建造
唯一生產出來的一架X3短線試驗機
在進行了51次飛行試驗之後
於1956年送到美國空軍國家博物館中展出
結束了他爲高速飛機的發展
做出巨大貢獻的一生
本期武器大討論到此結束
更多精彩視頻
歡迎關注武器大討論
探討這些內容
我們下期見
第一個武器大討論關注我們
這裏面有你想要的一切