ノースロップ X-21

X-21
ノースロップ X-21A
一般情報
タイプ	実験機
メーカー	ノースロップ
プライマリユーザー	アメリカ航空宇宙局（NASA）
建造数	2
歴史
導入日	実験的
初飛行	1963年4月18日
引退	1968
開発元	ダグラス B-66 駆逐艦

ノースロップX-21A は、層流制御を備えた翼をテストするために設計された実験機でした。ダグラス WB-66Dの機体をベースに、翼に取り付けられたエンジンを胴体後部に移動して、空気圧縮機用のスペースを確保しました。この機体は、NASA のテストパイロット、ジャック・ウェルズが操縦して、1963 年 4 月 18 日に初飛行しました。^[1]有用なテストは達成されましたが、複雑な層流システムの広範なメンテナンス要件により、プログラムは終了しました。

層流制御は、抗力係数を大幅に改善する可能性を秘めた技術であり、航空機の燃料使用量、航続距離、耐久性において、既知のどの単一の航空技術よりもはるかに優れた改善をもたらします。原理的には、翼の 80% が層流であれば、全体の抗力を 25% 削減できます。空気と航空機表面の間の摩擦力は粘性抗力と呼ばれ、乱流境界層では層流境界層よりもずっと大きくなります。能動的な層流制御の主なタイプは、多孔質材料、複数の狭い表面スロット、または小さな穿孔 (境界層吸引)を通した吸引によって境界層の空気を少量除去することです。

2 つの大きな変更が必要でした。1 つ目は、標準の主翼下のポッド付き アリソン J71エンジンを取り外し、胴体側面の後部に取り付けられたポッドに搭載された 9,490 lb _f (42 kN) の静推力のゼネラル エレクトリック XJ79-GE-13アフターバーナーなしターボジェット エンジン 2 基に交換することです。J79 エンジンからのブリード空気は、主翼下のフェアリング 2 基に供給され、フェアリングにはそれぞれ「ブリードバーン」タービンが内蔵され、翼のスロットから境界層の空気を吸い出します。

X-21A 試験機 ( 55-0408および55-0410 ) には、翼幅と面積が拡大し、スイープが 35° から 30° に縮小された完全に新しい主翼に組み込まれた高度な層流制御システムも組み込まれました。主翼には、翼幅方向に複数のスロット (合計 8​​00,000 個) ^[2]があり、乱流境界層が「吸い込まれ」、より滑らかな層流が実現しました。理論的には、抗力の低減、燃費の向上、航続距離の延長が達成できます。^[3]

前方コックピットにはパイロット 1 名と航空技術者 2 名が搭乗し、さらに 2 名の飛行試験技術者が翼の下の中央胴体ベイに収容されていました。

初期テストでは、多孔質材料と表面のスロットが破片、虫、さらには雨で詰まるという重大な問題がありました。特定の条件下では、層流表面上の空気が急速に冷却されるため、氷の結晶が形成されます。これにより層流が突然乱れ、急速に溶けて乱流に戻ります。これらの領域で最大95％の層流を達成することが望まれました。^[2] しかし、詰まりの問題により設計作業は中止されました。

X-21飛行計画では、表面の凹凸の影響、境界層内の3次元の翼幅方向の流れの影響によって引き起こされる境界層乱流（翼幅方向の汚染と呼ばれる）、大気中の氷の結晶などの環境悪化の影響を含む先駆的なデータが得られました。^[4]

2機のX-21Aは最終的にカリフォルニア州エドワーズ空軍基地に保管され、徐々に放置され、主に写真撮影の標的として使われた。残骸は今でも見ることができるが、どちらの機体も復元や展示のために回収する努力はなされていない。^{[2] [5]}

一般的な特徴

• 乗員: 5人
• 長さ: 75 フィート 3 インチ (22.94 メートル)
• 翼幅: 93 フィート 6 インチ (28.51 メートル)
• 高さ: 25 フィート 7 インチ (7.8 メートル)
• 翼面積: 1,250平方フィート (116.17 m ² )
• 自重: 45,828 ポンド (20,783 kg)
• 総重量: 83,000 ポンド (37,727 kg)
• 動力装置: ゼネラル・エレクトリック J79 -GE-13ターボジェット2 基、各 9,400 lbf (42 kN) の推力

パフォーマンス

• 最高速度: 487 ノット (560 mph、896 km/h)
• 範囲: 4,156 nmi (4,780 マイル、7,697 km)
• 実用上昇限度: 42,500 フィート (12,957 メートル)

関連開発

• ダグラス B-66 駆逐艦

注記

文献

ウィキメディア・コモンズには、ノースロップ X-21に関連するメディアがあります。

• Globasecurity.org – X-21 層流制御
• aeroweb.brooklyn.cuny.edu – ノースロップ X-21A
• Plattner、CM X-21 が層流制御理論をテスト。// Aviation Week & Space Technology、1963 年 6 月 24 日、v. 78、no. 25、pp. 52–62。