L’aereo ipersonico a razzo X-15, costruito dalla North American Aviation (NAA), ha ampliato notevolmente la nostra conoscenza del volo a velocità superiori a Mach 6 e ad altitudini superiori a 250.000 piedi. Un progetto congiunto tra NASA, US Air Force e US Navy, il primo volo a motore dell’X-15 ebbe luogo il 17 settembre 1959, presso il Flight Research Center, ora Armstrong Flight Research Center, presso la Edwards Air Force Base (AFB) in California. Il capo collaudatore della NAA A. Scott Crossfield pilotò questo volo e altri primi voli di prova prima che la NASA e l’Air Force prendessero possesso dell’aereo. Tra il 1959 e il 1968, 12 piloti completarono 199 missioni e raggiunsero velocità e altitudini sempre maggiori, conoscenze ed esperienze che in seguito influenzarono lo sviluppo di programmi futuri come lo Space Shuttle:
Le origini dell’X-15 risalgono al 1952, quando il Committee on Aerodynamics del National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) adottò una risoluzione per espandere il proprio portafoglio di ricerca per studiare il volo ad altitudini comprese tra 12 e 50 miglia e numeri di Mach compresi tra 4 e 10. L’Air Force e la Navy concordarono e condussero studi di fattibilità congiunti presso i centri sul campo della NACA. Nel 1955, l’Air Force scelse la North American Aviation (NAA), Los Angeles, per costruire tre velivoli ipersonici X-15. Il 1° ottobre 1958, la nuova National Aeronautics and Space Administration (NASA) incorporò i centri NACA ed ereditò il progetto X-15. Due settimane dopo, il 15 ottobre 1958, ebbe luogo il lancio del primo dei tre velivoli presso la struttura NAA di Los Angeles, a cui parteciparono diversi dei primi piloti X-15, tra cui Crossfield. Dopo la cerimonia, gli operai avvolsero l’aereo, lo misero su un camion con pianale e lo guidarono durante la notte fino alla High Speed Flight Station, ribattezzata dalla NASA Flight Research Center nel settembre 1959, dove ebbero luogo tutti i voli X-15. Prima che questo primo velivolo prendesse il volo, la NAA lanciò l’X-15-2 il 27 febbraio 1959. L’X-15-3 completò la piccola flotta all’inizio del 1960.
Come i precedenti X-plane, un aereo da trasporto, in questo caso un B-52 Stratofortress modificato, sganciò l’X-15 da 34.000 libbre a un’altitudine di 45.000 piedi per conservare il carburante per la missione di ricerca. I voli si svolgevano all’interno dell’High Range, un corridoio di volo che si estendeva dalla Wendover AFB nello Utah alla zona di atterraggio di Rogers Dry Lake adiacente alla Edwards AFB, con zone di atterraggio di emergenza lungo il percorso. Le tipiche missioni di ricerca duravano da otto a 12 minuti e seguivano un profilo ad alta quota o ad alta velocità dopo il lancio dal B-52 e l’accensione del motore a razzo dell’X-15. Dopo l’esaurimento del motore, il pilota guidava l’aereo verso un atterraggio senza motore sulla pista del fondale del lago. Per resistere alle alte temperature durante il volo ipersonico e il rientro, la pelle esterna dell’X-15 era costituita da una nuova lega di nichel-cromo chiamata Inconel-X. Poiché le superfici aerodinamiche tradizionali utilizzate per il controllo del volo nell’atmosfera non funzionano nel quasi vuoto dello spazio, l’X-15 ha utilizzato i suoi propulsori del Ballistic Control System per il controllo dell’assetto mentre volava fuori dall’atmosfera. La NAA ha sostituito otto motori XLR-11 più piccoli che producevano solo 16.000 libbre di spinta a causa dei ritardi nello sviluppo del motore a razzo XLR-99 da 57.000 libbre di spinta, costruito appositamente per l’X-15. Per i primi 17 mesi di voli di prova, l’X-15 è rimasto notevolmente sottopotenziato. Il capo pilota della NAA Crossfield aveva la responsabilità principale di effettuare i voli di prova iniziali dell’X-15 prima della consegna dell’aereo alla NASA e all’Aeronautica Militare.
Il 17 settembre, ai comandi dell’X-15-2, Crossfield completò il primo volo a motore di un X-15. Accendendo tutti gli otto motori XLR-11 per 224 secondi, raggiunse una velocità di Mach 2,11, o 1.393 miglia orarie, e un’altitudine di 52.341 piedi. Superando alcuni problemi hardware, portò l’aereo a un atterraggio di successo dopo un volo durato poco più di nove minuti e percorso 88 miglia. Durante altri 12 voli, Crossfield espanse l’involucro di volo dell’aereo a Mach 2,97 e 88.116 piedi, raccogliendo dati importanti sulle sue caratteristiche di volo. I suoi ultimi tre voli utilizzarono il motore XLR-99 a spinta più elevata, quello progettato per l’aereo. Il 14 ° volo di Crossfield, il 6 dicembre 1960, segnò la fine del programma di test contrattuale e la North American cedette l’X-15 all’Aeronautica e alla NASA.
In nove anni, Crossfield e altri 11 piloti, cinque della NASA, cinque della US Air Force e uno della US Navy, hanno completato un totale di 199 voli dell’X-15, raccogliendo dati sulle prestazioni aerodinamiche e termiche dell’aereo in volo verso i confini dello spazio e in ritorno sulla Terra. I piloti hanno anche condotto una serie di esperimenti, sfruttando le caratteristiche uniche dell’aereo e l’ambiente di volo. Il capo pilota della NASA Joseph “Joe” A. Walker ha effettuato il primo dei suoi 25 voli nel marzo 1960. Nel suo ultimo volo, il 22 agosto 1963, ha portato l’X-15-3 a un’altitudine di 354.200 piedi, o 67,1 miglia, la più alta raggiunta nel programma X-15 e un record per un aereo pilotato che è rimasto tale fino a quando non è stato superato durante l’ultimo volo di SpaceShipOne il 4 ottobre 2004.
Il 3 ottobre 1967, il pilota dell’aeronautica militare William J. “Pete” Knight pilotò l’X-15A-2 , con serbatoi esterni completamente riforniti, a un record di velocità non ufficiale per un veicolo alato pilotato di Mach 6,70, o 4.520 miglia orarie. Il record rimase invariato fino a quando non fu superato durante il rientro dello space shuttle Columbia il 14 aprile 1981. Il pilota della NASA Neil A. Armstrong e il pilota dell’aeronautica militare Joe H. Engle pilotarono l’X-15 prima di unirsi al corpo astronautico della NASA. Armstrong volò sette volte nell’X-15 prima di diventare un astronauta, dove volò nella missione Gemini VIII nel 1966 e mosse i primi passi dell’umanità sulla Luna nel luglio 1969. Engle ha l’esclusiva distinzione di essere l’unica persona ad aver pilotato sia l’X-15 (16 volte) che lo space shuttle ( due volte nell’atmosfera e due volte nello spazio ). Engle ha affermato che il primo volo dell’X-15 a motore “ha rappresentato una vera pietra miliare in un programma di cui beneficiamo ancora oggi”.
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