Die North American X-15 is 'n hipersoniese vuurpylaangedrewe vliegtuig wat deur die Amerikaanse Lugmag en die Nasionale Lugvaart- en Ruimte-administrasie (NASA) bedryf is as deel van die X-tuigreeks eksperimentele vliegtuie. Die X-15 het in die 1960's snelheids- en hoogterekords opgestel, die rand van die buitenste ruimte oorgesteek en teruggekeer met waardevolle data wat in vliegtuig- en ruimtetuigontwerp gebruik word. Die X-15 se hoogste snelheid, 7 274 km/h; (2 021 m/s), is op 3 Oktober 1967 behaal, toe William J. Knight teen Mach 6,7 op 'n hoogte van 31 120 m gevlieg het. Dit het die amptelike wêreldrekord opgestel vir die hoogste snelheid ooit aangeteken deur 'n bemande, kragaangedrewe vliegtuig, wat steeds staan.
Tydens die X-15-program het 12 vlieëniers gesamentlik 199 vlugte voltooi. Agt van hierdie vlieëniers het altesaam 13 vlugte gevlieg wat aan die Amerikaanse Lugmag se ruimtevaartkriterium voldoen het deur die hoogte van 80 km te oorskry en wat hierdie vlieëniers as ruimtevaarders gekwalifiseer het. Twee vlugte, deur die dieselfde burgerlike vlieënier, het aan die FAI-definisie vir die buitenste ruimte van 100 kilometer voldoen. Die vyf Amerikaanse lugmagvlieëniers het onmiddelik vir ruimtevaardervlerke gekwalifiseer terwyl Nasa se ruimtevaardervlerke eers in 2005, 35 jaar na die laaste X-15-vlug, aan die drie burgerlike vlieëniers toegeken is.
Ontwerp en ontwikkeling duimnael|regs|X-15 nadat die vuurpylenjin afgevuur is duimnael|regs|X-15A-2, met verseëlde ablatiewe laag, valtenks en stustraalmotortoetsstel Die X-15 is gebaseer op 'n konsepstudie van 'n hipersoniese navorsingsvliegtuig deur Walter Dornberger vir die Nasionale Advieskomitee vir Lugvaartkunde (NACA). Die versoeke om voorstelle is op 30 Desember 1954 vir die vliegtuigromp en op 4 Februarie 1955 vir die vuurpylenjin gepubliseer. Die X-15 is deur twee vervaardigers gebou: North American Aviation is in November 1955 vir die vliegtuigromp en Reaction Motors is in 1956 vir die bou van die enjins gekontrakteer.
Soos baie X-reeksvliegtuie, is die X-15 ontwerp om na die verlangde hoogte gedra en van onder die vlerk van 'n B-52-moederskip gelanseer te word. Die vliegtuie genaamd Airforce NB-52A, "The High and Mighty One" (reeks 52-0003) en NB-52B, "The Challenger" (reeks 52-0008, ook bekend as Balls 8) het as draervliegtuie vir alle X-15-vlugte gedien. Die loslating van die X-15 vanaf NB-52A het op 'n hoogte van ongeveer 13,7 km en teen 'n snelheid van ongeveer 805 km/h plaasgevind.
Die X-15 se romp was lank en silindries met agterste bedekkings wat die voorkoms daarvan afgeplat het en het dik dorsale en ventrale wigvormige vinstabiliseerders gehad. Dele van die romp (die buitenste laag) was van hittebestande nikkellegering (Inconel-X 750) gemaak. Die intrekbare landingstel het bestaan uit 'n neuswiel en twee glyplate agter. Die glyplate het nie verder as die ventrale vin gestrek nie, wat vereis het dat die vlieënier die onderste vin net voor landing moes afgooi. Die onderste vin is hierna per valskerm herwin.
Kajuit- en vlieënierstelsels duimnael|links|Kajuit van 'n X-15 Die X-15 was die produk van navorsing met die oog op ontwikkeling en daar is tydens die verloop van die program verskeie veranderinge aan al die stelsels aangebring, asook tussen die verskillende modelle. Die X-15 is onder verskeie verskillende scenario's bedryf, insluitend die koppeling aan 'n lanseervliegtuig, loslating, hoofenjinaanskakeling en versnelling, ballistiese vlug in die dun lug/ruimte, hertoetrede tot die dikker lug, sweef na landing met die enjin afgeskakel en direkte landing sonder om die hoofvuurpyl aan te skakel. Die hoofvuurpyl is slegs vir 'n relatief kort deel van die vlug aangeskakel maar het die X-15 tot sy hoë snelhede en hoogtes aangedryf. Sonder die hoofvuurpyl se stukrag het die X-15 se instrumente en beheervlakke funksioneel gebly, maar die vliegtuig kon nie sy hoogte handhaaf nie.
Aangesien die X-15 ook beheer moes word in 'n omgewing waar daar te min lug vir aërodinamiese vlugbeheeroppervlakke was, het dit 'n reaksiebeheerstelsel gehad wat vuurpylstuwers gebruik het. Daar was twee verskillende X-15-vlieënierbeheeropstellings: een opstelling het drie stuurstokke gebruik, die ander opstelling een stuurstok.
Die X-15-tipe het veelvuldige stuurstange vir die vlieënier gehad: 'n tradisionele stuurstang in die middel met 'n 3-as-stuurstang aan die linkerkant wat bevele na die reaksiebeheerstelsel gestuur het en 'n derde stuurstang aan die regterkant wat tydens hoë gravitasie maneuvers gebruik is om die middelstang te versterk. Benewens vlieënierinsette, het die X-15 "Stabiliteitsverbeteringstelsel"-insette na die aërodinamiese kontroles gestuur om die vlieënier van hulp te wees om oriëntasiebeheer te handhaaf. Die Reaksiebeheerstelsel (RCS) kon in twee modusse bedryf word – met die hand of outomaties. Die outomatiese modus het 'n funksie genaamd "Reaction Augmentation System" (RAS) gehad wat gehelp het om die voertuig op hoë hoogte te stabiliseer. Die RAS is tipies vir ongeveer drie minute van 'n X-15 se vlug gebruik voor dit outomaties afgeskakel het.
Die alternatiewe beheeropstelling het die MH-96-vlugbeheerstelsel gebruik, wat een stuurstang in plaas van drie toegelaat het en die vlieënierinvoer vereenvoudig het. Die MH-96 kon outomaties aërodinamiese en vuurpylbeheer kombineer, afhangende van hoe doeltreffend elke stelsel was om die vliegtuig te beheer.
Onder die vele kontroles was die vuurpylenjin se versneller en 'n kontrole vir die afgooi van die ventrale stertvin. Ander kenmerke van die kajuit het verhitte vensters ingesluit om ysvorming te voorkom en 'n voorste kopstut vir periodes van hoë vaartvermindering.
Die X-15 het 'n uitskietstoel gehad wat ontwerp is om teen snelhede tot Mach 4 (4 500 km/h) en/of 'n hoogte van 37 km te werk, hoewel dit nooit tydens die program gebruik is nie. In die geval van uitskieting, was die sitplek ontwerp om vinne te ontplooi, wat gebruik is totdat dit 'n veiliger spoed/hoogte bereik het om die hoofvalskerm te ontplooi. Die vlieëniers het drukpakke gedra, wat met stikstofgas onder druk gebring kon word. Bo die hoogte van 11 km is die kajuit met stikstofgas onder druk geplaas, terwyl suurstof vir asemhaling afsonderlik aan die vlieënier voorsien is.
Aandrywing duimnael|regs|X-15-stert met 'n XLR-99 Die aanvanklike 24 aangedrewe vlugte het twee Reaction Motors XLR11-vloeibare-aandryfmiddelvuurpylenjins gebruik, wat geleidelik verbeter is om 'n totaal van 71 kN stukrag te lewer in vergelyking met die 27 kN wat een XLR11 in 1947 verskaf het om die Bell X-1 die eerste vliegtuig te maak wat vinniger as die spoed van klank kon vlieg. Die XLR11 het etielalkohol en vloeibare suurstof gebruik.
Teen November 1960 het Reaction Motors die XLR99-vuurpylenjin beskikbaar gestel, wat 250 kN stukrag gelewer het. Die oorblywende 175 vlugte van die X-15 het XLR99-enjins gebruik, in 'n enkelmotorkonfigurasie. Die XLR99 het watervrye ammoniak en vloeibare suurstof as aandryfmiddel gebruik en waterstofperoksied om die hoëspoedturbopomp aan te dryf wat aandryfmiddels aan die enjin gelewer het. Dit kon 6 804 kg aandryfmiddel in 80 sekondes verbrand; Jules Bergman het sy boek oor die program "Ninety Seconds to Space" getitel om die totale aangedrewe vlugtyd van die vliegtuig te beskryf.
Die X-15-reaksiebeheerstelsel, vir maneuvrering in die laedruk/digtheidsomgewing, het hoëtoetsperoksied gebruik, wat in die teenwoordigheid van 'n katalisator in water en suurstof ontbind en 'n spesifieke impuls van 140 s (1,4 km/s) kon verskaf. Die hoëtoetsperoksied is ook gebruik as brandstof vir 'n turbopomp wat gebruik is vir die hoofenjins en 'n hulpkrageenheid. Bykomende tenks vir helium en vloeibare stikstof het ander funksies verrig; die binnekant van die romp is met heliumgas gesuiwer, en vloeibare stikstof is as koelmiddel vir verskeie stelsels gebruik.
Wigstert en hipersoniese stabiliteit duimnael|X-15 geheg aan sy B-52-moederskip met 'n T-38 wat naby is Die X-15 het 'n dik wigstert gehad om dit in staat te stel om bestendig teen hipersoniese snelhede te vlieg. Dit het 'n beduidende hoeveelheid basisweerstand teen laer snelhede veroorsaak;die stomp punt aan die agterkant van die X-15 kon net soveel weerstand produseer as 'n F-104 Starfighter.
Stabiliteit teen hipersoniese snelhede is verbeter deur sypanele wat vanaf die stert verleng kon word om die algehele oppervlakte te vergroot en hierdie panele het ook as lugremme gedien.
Operasionele geskiedenis duimnael|thumbtime=17|Nuusfilm wys 'n toetsvlug van die X-15 in 1959 Voor 1958 het amptenare van die Amerikaanse Lugmag en NACA 'n wentelende X-15-ruimtetuig, die X-15B, bespreek wat vanaf 'n SM-64-Navahomissiel na die buitenste ruimte gelanseer sou word. Dit is gekanselleer toe NACA NASA geword en eerder die Mercury-program aanvaar het.
Teen 1959 sou die Boeing X-20 Dyna-Soar-ruimtesweeftuigprogram die Amerikaanse Lugmag se verkose manier word om militêre bemande ruimtetuie na 'n wentelbaan te lanseer. Hierdie program is in die vroeë 1960's gekanselleer voordat 'n operasionele tuig gebou kon word. Verskeie konfigurasies van die Navaho is oorweeg, en 'n ander voorstel het 'n Titan I-stadium behels.
Daar is X-15's gebou, wat 199 toetsvlugte uitgevoer het; die laaste op 24 Oktober 1968.
Die eerste X-15-vlug was slegs 'n sweefvlug, sonder dat die vuurpylenjin aangeskakel is, op 8 Junie 1959 deur Scott Crossfield. Crossfield het ook die eerste vuurpylaangedrewe vlug op 17 September 1959 voltooi en sy eerste vlug met die XLR-99-vuurpylmotor op 15 November 1960 voltooi. Twaalf toetsvlieëniers het die X-15 gevlieg. Onder hulle was Neil Armstrong, later 'n NASA-ruimtevaarder en die eerste man wat voet op die Maan gesit het, en Joe Engle, later 'n bevelvoerder van NASA-ruimtependeltuigmissies.
In 'n voorstel in 1962 het NASA oorweeg om die B-52/X-15 as 'n lanseringsplatform vir 'n Blue Scout-vuurpyl te gebruik om satelliete, wat tot 68 kg weeg, in 'n wentelbaan te plaas.
In Julie en Augustus 1963 het vlieënier Joe Walker die 100 km in hoogte oorskry en saam met NASA-en Sowjetruimtevaarders die eerste mense geword wat hierdie lyn oorgesteek het op pad na die buitenste ruimte. Die Amerikaanse Lugmag het ruimtevaardervlerke toegeken aan enigiemand wat 'n hoogte van 80 km bereik, terwyl die FAI die beperking van die ruimte op 100 kilometer gestel het.
Op 15 November 1967 is die Amerikaanse Lugmag-toetsvlieënier majoor Michael J. Adams tydens X-15-vlug 191 dood toe die X-15-3, AF-reeksnommer 56-6672, 'n hipersoniese tolbeweging gemaak het terwyl dit gedaal het en toe hewig geossilleer het namate aërodinamiese kragte na binnedringing van die atmosfeer toegeneem het. Aangesien sy vliegtuig se vlugbeheerstelsel die beheervlakke tot hul maksimum perke bedryf het, is die versnelling opgebou tot 150 m/s² vertikaal en 78 m/s² lateraal. Die vliegtuig se romp het op 'n hoogte van 18 km uitmekaargebreek, wat die X-15 se wrakstukke oor 130 km² versprei het. Op 8 Mei 2004 is 'n monument opgerig by die kajuit se ligging, naby Johannesburg, Kalifornië. Die Lugmag se ruimtevaardervlerke is postuum aan majoor Adams toegeken vir sy laaste vlug in X-15-3, wat 'n hoogte van 81,1 km bereik het. In 1991 is sy naam by die Astronaut-gedenkteken gevoeg. duimnael|X-15-2=ongeluk by Mud Lake, Nevada.
Die tweede vliegtuig, X-15-2, is herbou na 'n landingsongeluk op 9 November 1962 wat die vliegtuig beskadig en die vlieënier, John McKay, beseer het. Die nuwe vliegtuig, herdoop tot X-15A-2, het 'n nuwe 73 cm-rompverlenging gehad om vloeibare waterstof te dra. Dit het ook 'n paar hulpbrandstoftenks onder sy romp en vlerke gehad en 'n volledige hittebestande ablatiewe laag is bygevoeg. Dit het op 25 Junie 1964 vir die eerste keer gevlieg. Dit het sy maksimum spoed van 7 274 km/h in Oktober 1967 bereik met vlieënier William "Pete" Knight van die Amerikaanse Lugmag in beheer.