X7“飞行大烟囱”验证冲压喷气机,降落时简单粗暴:直接插入沙漠

X-7:“飞行大烟囱”验证冲压喷气发动机,降落时直接插入沙漠


洛克希德导弹与空间公司研制的X-7验证机绰号“飞行大烟囱”(Flying Stove Pipe),主要用来进行高速冲压喷气发动机和导弹制导技术的研究,技术基础是洛克希德后来的AQM-60“翠鸟”(Kingfisher),验证美国的防空系统防范核导弹攻击的能力,其主要型号有X-7A-1、X-7A-3和X-7B。

X7“飞行大烟囱”验证冲压喷气机,降落时简单粗暴:直接插入沙漠

X-7的技术基础AQM-60“翠鸟”.

AQM-60“翠鸟”从1946年12月就开始研发,由于能够满足美国空军关于发展无人高速冲压喷气飞机的需求,因此得以延续了技术生命。按照美军的目标,这种无人高速冲压喷气飞机的马赫数至少为3,也就是3701千米的时速。

“翠鸟”项目主要用来验证对抗三种面对空导弹,这种对抗能力也是对于X-7的作战需求。试验过程中,美军使用了SAM-A-7/MIM-3“耐克-阿基克斯”(Nike Ajax)、SAM-A-25/MIM-14“耐克-赫尔克里斯”(Nike Hercules)和IM-99/CIM-10“波马克”(Bomarc)三种导弹进行测试,在SAM导弹测试过程中,X-7的性能成功克制了导弹。在面对空导弹测试之外,X-7还能够验证通信装备、空气动力特性、助推器推进、热力学特性和降落伞的性能。

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X-7原型机由美国空军研发

X-7项目在MX-883项目之下发展,最初的研发型号是L-151,命名为PTV-A-1验证机,但是最终被承认的官方代号是1951年命名的X-7。X-7的外形很特别,与前面的钛合金技术验证机比如A-12和YF-10都完全不同,这2种飞机机翼采用不锈钢材质,机身使用镍合金。美军之所以使用钢材,主要是由于铝材无法控制在极超声速飞行时的空气阻力,性能优异的钛合金当时还没有被引入。

X-7长9.99米,翼展6.34 米,高2.13米,直径50.8厘米,重3628千克,升限30480米,航程209千米。作为世界上第一架采用冲压喷气发动机速度达到3马赫的飞行器,在试验飞行时由二战时火烧东京的B-29轰炸机或B-50作为载机在空中发射,脱离载机后X-7的尾部助推器点火发动从而自行飞行,冲压发动机开始工作后,助推器则随即与X-7脱离。

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X-7机头插入沙漠之后回收

X-7的回收方式也很特别,美军为此设计了多级降落伞系统,在喷气燃料耗尽之后分阶段打开使飞机减速,最终“降落”在沙漠上。到达地面之后,机头上的金属杆直接插入沙漠,防止机身有任何结构损坏。

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X-7经过多年试验,面临很多结构挑战,最终设计采用冲压发动机,由进气道、燃烧室、推进喷管三部分组成,利用迎面气流进入发动机后减速、提高静压的过程,将高速气流经扩张减速,使气压和温度升高后进入燃烧室与燃油混合燃烧,温度达到2000~2200℃以上之后膨胀加速,由喷口高速排出,不需要高速旋转的、复杂的压气机即可产生推力。

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X-7准备装载到载机之上

X-7和AQM-60使用的发动机专门为这2款机型设计,寿命非常短,但是能够保证短时间的核动力喷射。阿利盖尼弹道学实验室的X202-C3固体燃料推进器,能够燃烧4秒,推力467千牛。这种动力模式也应用在CIM-10“波马克”导弹上。后来,这些技术都应用到洛马的D-21无人机、SR-71“黑鸟”等验证机上。

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1951年4月,X-7验证机首飞,飞行速度从时速1600公里发展到最终的马赫数4.3,4506的时速至今仍让航空爱好者叹为观止。在此后9年的试验飞行中,X-7除了进行冲压发动机的测试外,还进行了导航与控制试验、助推器推进试验、高速降落伞试验、热力学试验等诸多研究项目。

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X-7模型仍在新墨西哥州展示

1954年,X-7经过一系列的改装,重新命名为X-7A-3,机身长度增加到11.3米,机翼形状变化,翼展减小到3米,机翼下方加装了2个小型助推器,空投方式更加简单,在1960年7月进行了试飞。美国空军、陆军和海军均参与了X-7的试验飞行,这在X系列试验飞机研制史上是不多见的,预示了冲压喷气发动机在军用航空领域的强劲发展势头。


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