ノースロップ X-4 バンタム

X-4 バンタム
X-4 バンタム
一般情報
タイプ	無尾翼航空機の プロトタイプ
メーカー	ノースロップコーポレーション
状態	引退
建造数	2
歴史
初飛行	1948年12月15日

ノースロップX-4 バンタムは、ノースロップ社が 1948 年に製造した小型双発ジェット 機の試作機である。この機体には水平尾翼がなく、代わりに昇降舵と補助翼を組み合わせた操縦翼面 (エレボンと呼ばれる) によってピッチングとロールの姿勢を制御していた。これは、ナチスドイツ空軍の同様の形式のロケット推進機メッサーシュミット Me 163とほぼ同じ方式である。一部の航空力学者は、水平尾翼をなくすことで、翼と水平安定板からの超音速衝撃波の相互作用によって生じる高速時の安定性の問題 (ショック ストールと呼ばれる) もなくなると提案した。このアイデアには利点があったが、当時の飛行制御システムでは X-4 は成功しなかった。

ノースロップ社は2機のX-4を製造したが、最初の機は機械的に不安定であることが判明し、10回の飛行後に地上に留められ、2機目の部品供給に使用された。^[1] 1950年 から1953年にかけてNACA高速飛行研究ステーション（現在のエドワーズ空軍基地）で試験されていたが、X-4の半無尾翼構成は、音速に近づくにつれて固有の縦方向安定性の問題（ポルポイズニング）を示した。（当時の制御技術では）無尾翼機は遷音速飛行には適さないという結論に達した。^[2]

1940年代には、水平安定板のない設計であれば、翼と安定板の間の衝撃波の相互作用を避けられると信じられていた。これが、マッハ0.9までの遷音速での安定性の問題の原因であると信じられていた。半無尾翼設計を使用して、すでに2機の航空機が製造されていた。1つは、第二次世界大戦中にナチスドイツのドイツ空軍が戦闘で飛行したロケット推進のMe 163Bコメートであり、もう1つは戦後に製造されたターボジェット推進のイギリスのデ・ハビランド DH.108 スワローである。アメリカ陸軍航空隊は、 1946年6月11日にノースロップ・エアクラフト社と2機のX-4を製造する契約を締結した。ノースロップが選ばれたのは、N-9M、XB-35、YB-49航空機などの全翼設計での経験があったためである。

完成した航空機は非常にコンパクトで、ウェスティングハウス J30ジェット エンジン 2 基、パイロット 1 名、計器類、45 分分の燃料を積める程度の大きさしかありませんでした。航空機のメンテナンス作業は、はしごや足台を使わずにほぼすべて行うことができました。地上に立っていても、コックピットを簡単に覗くことができました。また、この航空機にはスプリット フラップが装備されており、スピード ブレーキとしても機能しました。

最初のX-4（シリアルナンバー46-676）は、1948年11月にカリフォルニア州のムロック空軍基地に納入された。タクシーテストを経て、1948年12月15日にノースロップ社のテストパイロット、チャールズ・タッカーの操縦で初飛行を行った。その後まもなく、冬の雨でロジャーズ・ドライ湖が洪水となり、 1949年4月までX-4の飛行はできなかった。最初のX-4は機械的に信頼性が低く、わずか10回の飛行しかできなかった。NACAムロック飛行試験ユニット（現在のドライデン飛行研究センター）の責任者、ウォルター・C・ウィリアムズは、この機体を「不良品」と呼んだ。^[1] 2機目のX-4（シリアルナンバー46-677）は飛行停止中に納入され、すぐにはるかに信頼性が高いことがわかった。合計20回の契約機飛行を行った。それにもかかわらず、契約機の飛行プログラムは1950年2月まで引き継がれ、その後両機とも空軍とNACAに引き渡された。最初の X-4 は二度と飛行することはなく、2 機目の航空機のスペアパーツとして使用されました。

NACA は 2 機目の X-4 に計器を搭載し、空軍パイロットによる短い一連の飛行を実施しました。パイロットには、チャック・イェーガー、フランク・ケンドール・エベレスト・ジュニア、アル・ボイド、リチャード・ジョンソン、フレッド・アスカーニ、アーサー・マレー、ジャック・リドリーがいました。飛行は1950年8月と9月に行われました。NACA パイロットによる最初の飛行は、 1950 年 9 月 28 日にジョン・H・グリフィスによって行われました。

1950 年後半から1951 年5 月まで続いた NACA X-4 の最初の飛行では、機体のピッチに対する感度に焦点が当てられました。NACA パイロットのグリフィスとスコット クロスフィールドは、X-4 の速度がマッハ 0.88 に近づくと、洗濯板のような道路を運転しているような、ピッチ振動が激しくなり始めることに気づきました。速度が上がると、機首が下がるタック現象も発生しましたが、これは 1941 年に Me 163Aアントンの試作機でも発生した現象です。さらに深刻なことに、機体は 3 つの軸すべてについて「ハンティング」する傾向も示しました。速度が上がるにつれて深刻になるこのヨー、ピッチ、ロールの組み合わせは、今後数年間で大きな課題となる 慣性結合の前兆でした。

安定性の悪さを是正するため、プロジェクト エンジニアはフラップ/スピード ブレーキの後縁を厚くすることにしました。上部と下部の蝶番式「クラムシェル」スタイルのフラップ/スピード ブレーキの間にバルサ材の細片を追加し、5 度の角度で開いたままになるようにしました。鈍い後縁の最初のテストは、1951 年 8 月 20 日に NACA パイロットのウォルター ジョーンズによって飛行されました。2 回目のテストは 10 月にクロスフィールドによって行われました。結果は良好で、ジョーンズは X-4 の飛行特性が大幅に改善され、マッハ 0.92 の速度まで機体のピッチ制御に問題がなかったとコメントしました。

バルサ材が取り除かれ、X-4 は着陸特性をテストするために長時間の飛行を続けました。スピードブレーキを開くことで、機体の揚抗比を3:1 未満に下げることができました。これは将来のロケット推進機のデータを得るためでした。テストは 1951 年 10 月まで続きましたが、主翼タンクの燃料漏れにより機体は1952 年3 月まで地上待機を余儀なくされ、その後着陸テストが再開されました。NACA パイロットのジョー・ウォーカー、スタンレー・バッチャード、ジョージ・クーパーも機体でチェックされました。

厚くなったフラップ/スピードブレーキのテストは有望だったので、フラップ/スピードブレーキとエレボンの両方にバルサ材の板が再設置されました。初飛行は1952年5月19日にジョーンズによって行われましたが、飛行中にエンジンの1つが損傷し、代わりのJ30が見つかったのは8月になってからでした。飛行が再開されたとき、改造によってピッチとヨーの両方の安定性が向上し、機首下げトリムの変化がマッハ0.74からマッハ0.91に遅れていることが示されました。しかし、マッハ0.91を超えると、X-4はまだ振動しました。

1953年5月、バルサ材の板が再び取り除かれ、X-4の動的安定性がオリジナルのフラップ/スピードブレーキとエレボンの構成で研究された。これらの飛行はクロスフィールドとジョン・B・マッケイによって行われた。これはX-4の最終プロジェクトであり、1953年9月29日に81回目で最後のNACA飛行を行った。両機ともテストプログラムを生き残った。最初のX-4、AFシリアル番号46-676は、コロラド州コロラドスプリングスのアメリカ空軍士官学校に移送され、その後エドワーズ空軍基地に返却された。^[1] 46-676は2012年8月時点で修復されており、現在はエドワーズ博物館への設置を待って保管されている。2機目のX-4はオハイオ州デイトン近郊のライト・パターソン空軍基地にある国立アメリカ空軍博物館に送られ、現在も展示されている。^[1]

X-4の主な重要性は、後退翼の半尾翼設計はマッハ1近くの速度には適さないという否定的な事実を証明することであったが、ヴォート社のF7U カトラスが反例のようなもので、開発されたバージョンはマッハ1以上で弾倉分離を実証した最初の航空機であった。航空機設計者はこうしてこの行き詰まりを避けることができた。コンピューターによるフライ・バイ・ワイヤ・システムが開発されるまで、このような設計は実用化されていなかった。半尾翼設計は、X-36、ハブ・ブルー、F-117、バード・オブ・プレイで採用されたが、これらの航空機はすべてX-4とは形状が大きく異なっていた。テストプログラム期間中の傾向は、ダグラスF4D、XF-92Aから派生したコンベアF-102A、アブロ・バルカンなどのデルタ機および改良デルタ機に向かっていた。

• X-4のシリアル番号46-676は、カリフォルニア州エドワーズにあるエドワーズ空軍基地の飛行試験博物館に展示されている。^[3]
• X-4のシリアルナンバー46-677は、オハイオ州デイトンのアメリカ空軍国立博物館に展示されている。^[4]

X-4 – バンタムエクスプローラー のデータ^[5]

一般的な特徴

• 乗員: 1
• 長さ: 23 フィート 3 インチ (7.09 メートル)
• 翼幅: 26 フィート 10 インチ (8.18 m)
• 高さ: 14 フィート 10 インチ (4.52 m)
• 翼面積: 200平方フィート (19 m ² )
• 翼型： NACA 0010-64 ^[6]
• 自重: 5,507 ポンド (2,498 kg)
• 最大離陸重量: 7,820 ポンド (3,547 kg)
• 動力装置:ウェスティングハウス J30-WE-7 / WE-9ターボジェットエンジン2 基、各 1,600 lbf (7.1 kN) の推力

パフォーマンス

• 最高速度: 625 mph (1,006 km/h、543 kn)
• 範囲: 420 マイル (680 km、360 海里)
• 実用上昇限度: 42,300 フィート (12,900 メートル)
• 上昇率: 7,700 フィート/分 (39 m/秒)

同等の役割、構成、時代の航空機

• DH.108 スワロー
• メッサーシュミット Me 163
• リピッシュ P.15

関連リスト

• X-4 フライト一覧
• X-planesのリスト

ウィキメディア・コモンズには、ノースロップ X-4に関連するメディアがあります。

• ハリオン、リチャード P (1977)。「X-4 – バンタム エクスプローラー」。航空愛好家季刊誌。第 3 号。pp. 18–25。ISSN 0143-5450  。
• ペルティエ、アラン J.「理想の航空機を目指して: 全翼機の歴史と時代、第 2 部」。Air Enthusiast、第 65 号、1996 年 9 月 - 10 月、8 - 19 ページ。ISSN 0143-5450  。
• NASA-ドライデン X-4 ファクトシート

この記事には、アメリカ航空宇宙局 のウェブサイトまたは文書からのパブリック ドメインの資料が組み込まれています。