ダグラス D-558-2 スカイロケット

D-558-2 スカイロケット
D-558-2 スカイロケット
	ダグラススカイロケット D-558-2
一般情報
タイプ	実験用高速研究航空機
メーカー	ダグラス・エアクラフト・カンパニー
プライマリユーザー	アメリカ海軍
建造数	3
歴史
初飛行	1948年2月4日
開発元	ダグラス D-558-1 スカイストリーク

ダグラスD-558-2 スカイロケット(またはD-558-II ) は、ダグラス航空機会社がアメリカ海軍向けに製造したロケットおよびジェット推進の研究用超音速航空機です。1953 年 11 月 20 日、動力飛行 50 周年 ( 12 月 17 日) の直前に、スコットクロスフィールドがスカイロケットを操縦し、マッハ 2、つまり時速 1,290 マイル (2,076 km/h) を超えました。これは、航空機が音速の2 倍を超えた初めての事例でした。

設計と開発

航空機の名称の「-2」は、スカイロケットが元々3段階の計画として考えられていたもののフェーズ2バージョンであったことを意味している。フェーズ1の航空機であるD-558-1はジェットエンジンを搭載し、直線翼を持っていた。実現しなかった第3段階では、フェーズ1とフェーズ2の航空機のテスト結果を具体化した戦闘型航空機のモックアップを構築することになっていた。最終的に製造されることはなかったD-558-3の設計は、ノースアメリカンX-15に似た極超音速航空機用だった。^[1]

D558-1の胴体を改造してロケットとジェットの両方の動力を搭載することはできないことが明らかになったため、D558-2はまったく別の航空機として考案されました。^[2] 1947年1月27日に供給契約が変更され、最後の3機のD558-1航空機が取り下げられ、代わりに3機の新しいD558-2航空機が投入されました。^[3]

スカイロケットは、35度のスイープの主翼と40度のスイープの水平安定板を特徴としていました。主翼と尾翼はアルミニウムで作られ、大きな胴体は主にマグネシウムでできていました。スカイロケットは、前部胴体の側面吸気口から供給される3,000 lbf (13 kN)の推力を持つウェスティングハウス J34-40ターボジェットエンジンを搭載していました。このエンジンは、離陸、上昇、着陸を目的としていました。高速飛行用に、4チャンバーのリアクションモーターズLR8-RM-6エンジン（ベルX-1で使用された空軍のXLR11の海軍の呼称）が取り付けられました。このエンジンは、海面で6,000 lbf (27 kN)の静推力と評価されました。胴体タンクには、航空燃料 250 米ガロン (950 L)、アルコール 195 米ガロン (740 L)、液体酸素 180 米ガロン (680 L) が搭載されていました。

スカイロケットは元々、コックピットのキャノピーが平面でしたが、コックピットからの視界が悪かったため、従来の角度付き窓を備えた高くなったコックピットに再構成されました。これにより、機体前部のプロファイル領域が大きくなり、垂直安定板の高さが 14 インチ (36 cm) 増加してバランスが取れました。前身の D558-1 と同様に、D558-2 は、緊急時にコックピットを含む前部胴体が機体の残りの部分から切り離せるように設計されました。前部胴体が減速すると、パイロットはパラシュートでコックピットから脱出できました。

運用履歴

ダグラス社のパイロット、ジョン・F・マーティンは、1948年2月4日、カリフォルニア州のムロック陸軍飛行場（後にエドワーズ空軍基地に改名）で、ジェットエンジンのみを搭載した航空機で初飛行を行った。このプログラムの目標は、遷音速および超音速での後退翼航空機の特性を調査することであり、特に当時の高速戦闘機でよく見られる問題であるピッチアップ（機首が意図せず上方に回転すること）に注目することだった。これは特に、離着陸時の低速時や急旋回時に顕著であった。

3機の航空機は、ピッチアップと横方向（ヨー）と縦方向（ピッチ）の動きの結合、遷音速および超音速での後退翼航空機の主翼と尾翼の荷重、揚力、抗力、バフェッティング特性、および全速度範囲にわたるロケット排気煙の横方向の動的安定性への影響について、大量のデータを収集しました。（煙の影響は航空機にとって新しい経験でした。）3号機は、外部の装備（爆弾の形状、ドロップタンク）が遷音速領域（音速の約0.7〜1.3倍）での航空機の挙動に与える影響に関する情報も収集しました。XF-92Aなどの他の初期の遷音速研究航空機からのデータと相関して、この情報は後退翼航空機のピッチアップ問題の解決に貢献しました。

飛行研究は、1949年に高速飛行研究ステーション（HSFRS）に再命名された、カリフォルニア州にあるNACAのムロック飛行試験ユニットで行われました。HSFRSは1954年に高速飛行ステーションとなり、当時はNASAドライデン飛行研究センターとして知られていました。2014年にニール・アームストロングに敬意を表してアームストロング飛行研究センターに改名されました。

3 機の航空機は合計 313 回飛行しました。1 号機 (Bureau No. 37973 - NACA 143) が 123 回、2 号機 Skyrocket (Bureau No. 37974 - NACA 144) が 103 回、3 号機 (Bureau No. 37975 - NACA 145) が 87 回です。Skyrocket 143 は、ダグラスの請負業者プログラムの一環として、航空機の性能をテストするために、1 回を除くすべてのミッションを飛行しました。

NACA 航空機 143 は当初ジェットエンジンのみで駆動されていたが、後にロケットエンジンが装備された。この構成で、1949 年から 1951 年にかけてダグラス社でテストされた。ダグラス社のテストプログラムの後、この航空機は NACA に納入され、1954 年まで保管された。1954 年から 1955 年にかけて、請負業者はジェットエンジンを取り外してロケットのみで空中発射できるように改修した。この構成では、NACA の研究パイロットであるジョンマッケイが1956 年 9 月 17 日に慣熟のために 1 度だけこの航空機を飛行させた。NACA 143 の 123 回の飛行は、マッハ 0.85 を超える速度では風洞で示されたよりも抗力が小さいという事実を除けば、航空機の性能に関する風洞予測を検証するのに役立った。

NACA 144 もターボジェットエンジンを搭載した飛行プログラムを開始しました。NACA パイロットのロバート A. シャンピン^[4]とジョン H. グリフィスは、この構成で 21 回飛行し、対気速度の較正をテストし、縦方向と横方向の安定性と制御を研究しました。その過程で、1949 年 8 月にピッチアップの問題に遭遇しました。NACA のエンジニアは、この問題が飛行性能に制限と危険をもたらす可能性があるため、深刻であると認識しました。そのため、彼らはこの問題を徹底的に調査することを決意しました。

1950年にダグラス社はターボジェットエンジンをLR-8ロケットエンジンに交換し、パイロットのビル・ブリッジマンは同機でマッハ1.88（音速の1.88倍）の速度と高度79,494フィート（24,230メートル）まで7回飛行した。高度79,494フィート（24,230メートル）は、1951年8月15日に達成された当時の非公式の世界高度記録であった。^[5]ロケット構成では、同機は海軍のB-29爆撃機の派生型であるP2Bの爆弾倉の下に取り付けられた。P2Bは約30,000フィート（9,100メートル）まで飛行し、その後ロケット機を切り離す。ブリッジマンの超音速飛行中、彼は横方向不安定性と呼ばれる激しい横揺れに遭遇した。 1951 年 8 月 7 日のマッハ 1.88 飛行中の動きは、低い迎え角に切り替えた 6 月のマッハ 1.85 飛行中の動きよりも目立たなかった。

NACA のエンジニアは、1951 年 9 月にこの航空機の独自の飛行研究を開始する前に、この航空機の挙動を研究しました。その後数年間、NACA のパイロット、スコットクロスフィールドは、この航空機を 20 回飛行させ、マッハ 1.878 までの速度での縦方向と横方向の安定性と制御、翼と尾部の荷重、揚力、抗力、バフェッティング特性に関するデータを収集しました。

1953年8月21日、海軍中佐マリオン・カールが同機を飛行させ、高度83,235フィート（25,370メートル）という新たな（非公式の）記録と、マッハ1.728という最高速度を樹立した。当時、記録に挑戦する航空機は自力で離陸しなければならなかったため、この高度記録は国際航空連盟に認められていなかった。^[6]

カールが海軍のためにこれらの飛行を完了した後、カリフォルニア州モハベ近郊の高速飛行研究ステーション (HSFRS) の NACA 技術者は、LR-8 エンジンの燃焼室にノズル延長部を取り付け、超音速で排気ガスが方向舵に影響するのを防ぎました。この追加により、マッハ 1.7、高度 70,000 フィート (21,300 m) でのエンジンの推力も 6.5 パーセント増加しました。

マリオン・カールがスカイロケットを飛ばす前から、HSFRS のチーフであるウォルター・C・ウィリアムズは、その速度で研究データを収集するために、航空機をマッハ 2 で飛ばすよう NACA 本部に請願していたが、却下されていた。最終的に、クロスフィールドが海軍航空局の同意を得た後、NACA のディレクターであるヒュー・L・ドライデンは、記録樹立を他者に委ねるという組織の通常の慣行を緩和し、マッハ 2 での飛行を試みることに同意した。

ノズル延長部の追加に加え、HSFRS の NACA 飛行チームは燃料 (アルコール) を冷却してタンクに注ぎ込めるようにし、胴体にワックスを塗って抗力を減らしました。プロジェクトエンジニアの Herman O. Ankenbruck は高度約 72,000 フィート (21,900 m) まで飛行し、軽く急降下する計画を立てました。クロスフィールドは 1953 年 11 月 20 日にマッハ 2.005、時速 1,291 マイル (2,078 km/h) で飛行し、航空史に名を残しました。これは Skyrocket が達成した唯一のマッハ 2 飛行でした。

この飛行の後、クロスフィールドと NACA のパイロットであるジョセフ A. ウォーカーとジョン B. マッケイが、圧力分布、構造負荷、構造加熱に関するデータを収集する目的でこの航空機を飛行させ、プログラムの最後の飛行は 1956 年 12 月 20 日に行われ、マッケイは遷音速以上での動的安定性データと音圧レベルを取得しました。

一方、NACA 145は、1950年11月にダグラス社のパイロットであるユージン・F・メイとウィリアム・ブリッジマンによる21回の契約飛行を完了していた。このジェットおよびロケット推進機で、スコット・クロスフィールドとウォルター・ジョーンズは、1951年9月から1953年夏にかけて続いたNACAのピッチアップの調査を開始した。彼らはスカイロケットをさまざまな翼フェンス、翼スラット、前縁翼弦延長構成で飛行させ、遷音速での直線水平飛行だけでなく、さまざまな操縦を実行した。フェンスはピッチアップ状態からの回復に著しく役立ったが、前縁翼弦延長では役に立たず、風洞実験の結果に反証された。完全に開いた位置のスラット（長くて狭い補助翼型）は、マッハ0.8から0.85付近の速度範囲を除いてピッチアップを排除した。

1954 年 6 月、クロスフィールドは外部装備 (爆弾の形状と燃料タンク) が航空機の遷音速挙動に与える影響の調査を開始しました。マッケイとスタンレー・バッチャートはこの問題に関する NACA の調査を完了し、マッケイは 1956 年 8 月 28 日に最後の飛行を行いました。

スカイロケットのパイロットたちは、いくつかの記録を樹立したほか、遷音速および超音速飛行領域で後退翼機の安定した制御飛行を実現するために何が効果的で何が効果的でないかという重要なデータと理解を集めました。また、彼らが収集したデータは、風洞試験結果と実際の飛行値との相関関係の精度向上にも役立ち、特に後退翼を備えた軍用機をより高性能に製造する設計者の能力を高めました。さらに、この機体や他の初期の研究機体から得られた安定性や制御などのデータは、センチュリーシリーズの戦闘機の設計に役立ちました。これらの機体はすべて、X-1 および D-558 シリーズで初めて採用された可動式水平安定板を備えていました。

バリエーション

3機のスカイロケットはすべて35度の後退翼を備えていた。

空中発射用に構成されるまで、NACA 143 には、静的推力 3,000 lbf (13 kN) のウェスティングハウス J-34-40 ターボジェットエンジンが搭載されていました。260 米ガロン (980 L) の航空ガソリンを搭載し、離陸時の重量は 10,572 ポンド (4,795 kg) でした。

NACA 144 (および 1955 年の改修後の NACA 143) は、6,000 ポンド力 (27 kN) の静的推力を持つ LR-8-RM-6 ロケットエンジンを搭載していました。推進剤は、345 米ガロン (1,310 L) の液体酸素と 378 米ガロン (1,430 L) の希釈エチルアルコールでした。打ち上げ時の重量は 15,787 ポンド (7,161 kg) でした。

NACA 145 には、静推力 6,000 lbf (27 kN) の LR-8-RM-5 ロケットエンジンと、静推力 3,000 lbf (13 kN) のウェスティングハウス J-34-40 ターボジェットエンジンが搭載されていました。170 米ガロン (640 L) の液体酸素、192 米ガロン (730 L) の希釈エチルアルコール、および 260 米ガロン (980 L) の航空ガソリンを搭載し、打ち上げ重量は 15,266 lb (6,925 kg) でした。

航空機のシリアル番号

D-558-2 スカイロケット
- D-558-2 #1 – #37973 NACA-143、123フライト
- D-558-2 #2 – #37974 NACA-144、103フライト
- D-558-2 #3 – #37975 NACA-145、87フライト

生き残った航空機

D-558-2 #1 スカイロケットは、カリフォルニア州チノのプレーンズオブフェイムミュージアムに展示されています。マッハ 2 で飛行した最初の航空機である 2 番目のスカイロケットは、ワシントン DCの国立航空宇宙博物館に展示されています。3 番目の航空機は、カリフォルニア州ランカスターのアンテロープバレーカレッジの敷地内のパイロンに展示されています。

仕様（D-558-2 スカイロケット）

（混合推進構成）

1920年以降のマクドネル・ダグラス航空機のデータ：第1巻、 ^[7]^[8]

一般的な特徴

乗員: 1
長さ: 42 フィート (13 メートル)
翼幅: 25 フィート (7.6 m)
高さ: 12 フィート 8 インチ (3.86 m)
翼面積: 175平方フィート (16.3 m ² )
翼型： 根元： NACA 63-010；先端： NACA 63-012 ^[9]
ターボジェットのみの打ち上げ重量: 10,572 ポンド (4,795 kg)
打ち上げ重量混合出力: 15,266 ポンド (6,925 kg)
ロケットのみの打ち上げ重量: 15,787 ポンド (7,161 kg)
燃料容量:
ターボジェット燃料容量: 250 USガロン (210 英ガロン; 950 L) Avgas
ロケット燃料容量: 195 USガロン (162 英ガロン; 740 L)アルコール
ロケット酸化剤容量: 180 USガロン (150 英ガロン; 680 L) LOX
ターボポンプ H ₂ O ₂容量: 11 US ガロン (9.2 英ガロン; 42 L)高濃度過酸化水素(HTP)
動力装置:ウェスティングハウス J34-WE-40 ターボジェットエンジン1 基、推力 3,000 lbf (13 kN)
動力装置:リアクションモーターズ XLR8-RM-5 4室液体燃料ロケットエンジン1基、推力6,000 lbf (27 kN)

パフォーマンス

最高速度:ターボジェットのみで高度20,000フィート(6,100メートル)で時速585マイル(941キロメートル、508ノット)

混合動力による通常の離陸で高度40,000フィート（12,000メートル）で時速720マイル（630ノット、1,160キロメートル）

ロケット動力空中発射で高度67,500フィート（20,600メートル）で時速1,250マイル（1,090ノット、2,010キロメートル）

失速速度: 160 mph (260 km/h、140 kn)
上昇率: 22,400 フィート/分 (114 m/s) 混合動力

11,100フィート/分（3,400メートル/分）ロケット出力のみ

翼面荷重: 60.4 lb/sq ft (295 kg/m ² ) ターボジェットエンジンのみ

87.2 ポンド/平方フィート (426 kg/m ² ) 混合動力

90.2 lb/sq ft (440 kg/m ² ) ロケットエンジンのみ

参照

関連開発

ダグラス D-558-1 スカイストリーク

類似した役割、構成、時代の航空機

ベルX-2

関連リスト

参考文献

注記

^ Hunley, JD 編「マッハ 2 に向けて: ダグラス D558 プログラム (NASA SP-4222)」Wayback Machineに 2012-04-05 にアーカイブワシントン DC: アメリカ航空宇宙局、1999 年。
^ 「D-558-II ファクトシート」。Wayback Machine Dryden Flight Research Centerに 2011 年 6 月 3 日にアーカイブ。2011 年 6 月 25 日閲覧。
^ フランシロン、ルネ・J. 『マクドネル・ダグラス航空機 1920年以降：第1巻』メリーランド州アナポリス：海軍研究所出版、1988年。ISBN 0-87021-428-4 。
^ Gibbs, Yvonne (2016年2月24日). 「元パイロット: Robert A. Champine」. nasa.gov . 2017年3月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年4月23日閲覧。
^ 「ダグラス・スカイロケット」『ポピュラーメカニクス』 1951年9月号、124ページ。
^ 「海兵隊員がロケット機を高度約16マイルまで飛行」『ポピュラーメカニクス』 1953年12月号、127ページ。
^ フランシロン、ルネ・J. (1988)。マクドネル・ダグラス航空機 1920年以降：第1巻。ロンドン：海軍研究所出版。pp. 424–432。ISBN 0870214284。
^ ハイネマン、エドワード H.; ラウサ、ロザリオ (1980 年 5 月 1 日)。エドハイネマン、戦闘機設計者。メリーランド州アナポリス: 海軍研究所出版。1980 年 5 月 1 日、ISBN 978-0870217975。
^ Lednicer, David. 「The Incomplete Guide to Airfoil Usage」m-selig.ae.illinois.edu . 2019年4月16日閲覧。

文献

ブリッジマン、ウィリアム、ジャクリーン・ハザード。『孤独な空』。ニューヨーク：ヘンリー・ホルト社、1955年。ISBN 978-0-8107-9011-7。
ハリオン、リチャード P. 博士「ロケット船の物語」AirEnthusiast 1977 年 11 月 5 日 - 1978 年 2 月。英国ケント州ブロムリー: Pilot Press Ltd.、1977 年。
リビス、スコット。ダグラス D-558-2 スカイロケット（海軍戦闘機番号 57）。シミバレー、カリフォルニア州：Ginter Books、2002 年。ISBN 0-942612-57-4。
リビス、スコット。『スカイストリーク、スカイロケット、スティレット：ダグラス高速Xプレーンズ』。ミネソタ州ノースブランチ：スペシャルティプレス、2005年。ISBN 1-58007-084-1。

外部リンク

NASAドライデンウェブページ
「ニードルノーズロケットが音速を測定」ポピュラーメカニクス、1948年1月
「スカイロケット」1948年のフライト誌のスカイロケットに関する記事
ダグラススカイロケットが世界速度記録を樹立した (1953 年) というニュース映画記事( British Pathéより、記録番号:65422)がYouTubeに掲載されています。

[Mach2-1] Hunley, JD 編「マッハ 2 に向けて: ダグラス D558 プログラム (NASA SP-4222)」Wayback Machineに 2012-04-05 にアーカイブワシントン DC: アメリカ航空宇宙局、1999 年。

[2] 「D-558-II ファクトシート」。Wayback Machine Dryden Flight Research Centerに 2011 年 6 月 3 日にアーカイブ。2011 年 6 月 25 日閲覧。

[francillon-3] フランシロン、ルネ・J. 『マクドネル・ダグラス航空機 1920年以降：第1巻』メリーランド州アナポリス：海軍研究所出版、1988年。ISBN 0-87021-428-4 。

[4] Gibbs, Yvonne (2016年2月24日). 「元パイロット: Robert A. Champine」. nasa.gov . 2017年3月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年4月23日閲覧。

[5] 「ダグラス・スカイロケット」『ポピュラーメカニクス』 1951年9月号、124ページ。

[6] 「海兵隊員がロケット機を高度約16マイルまで飛行」『ポピュラーメカニクス』 1953年12月号、127ページ。

[Francillon-7] フランシロン、ルネ・J. (1988)。マクドネル・ダグラス航空機 1920年以降：第1巻。ロンドン：海軍研究所出版。pp. 424–432。ISBN 0870214284。

[Heinemann-8] ハイネマン、エドワード H.; ラウサ、ロザリオ (1980 年 5 月 1 日)。エドハイネマン、戦闘機設計者。メリーランド州アナポリス: 海軍研究所出版。1980 年 5 月 1 日、ISBN 978-0870217975。

[Selig-9] Lednicer, David. 「The Incomplete Guide to Airfoil Usage」m-selig.ae.illinois.edu . 2019年4月16日閲覧。