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North American X-15

Le North American X-15 est un avion-fusée hypersonique expérimental de vol suborbital américain, construit dans le cadre d'un programme de recherche sur les vols à très haute vitesse et très haute altitude. De 1960 à 1968, les trois exemplaires construits ont effectué environ 200 vols d'essais pour le compte de la NASA et de l'US Air Force, pulvérisant tous les records de vitesse et d'altitude détenus par un aéronef piloté à aile fixe.

North American X-15
Vue de l'avion.
Le X-15 no 2 en vol après avoir été largué depuis un B-52.

Constructeur North American
Rôle Avion expérimental
Statut Retiré
Premier vol
Date de retrait
Nombre construits 3
Équipage
1 pilote
Motorisation
Moteur Reaction Motors XLR99-RM-2
Nombre 1
Type Moteur-fusée
PoussĂ©e unitaire 313 kN
Dimensions
vue en plan de l’avion
Envergure 6,8 m
Longueur 15,45 m
Hauteur 4,12 m
Surface alaire 18,58 m2
Masses
Ă€ vide 6 623 kg
Maximale 15 422 kg
Performances
Vitesse maximale 7 273[1] km/h (Mach 6,7)
Plafond 95 900 m
Vitesse ascensionnelle 18 000 m/min
Rayon d'action 275 milles[2], soit environ 450 km

Le X-15 a Ă©tabli des records dĂ©finitifs de 7 272,68 km/h pour la vitesse (le ) et de 107,96 km pour l'altitude (le ). Il a permis aux AmĂ©ricains de rĂ©colter de très nombreuses donnĂ©es sur le comportement des flux d'air, le frottement aĂ©rodynamique, le contrĂ´le et la stabilitĂ© d'un aĂ©ronef Ă  grande vitesse et hors de l'atmosphère, ainsi que sur les techniques de rentrĂ©e dans l'atmosphère.

Conception

Le X-15

En , le National Advisory Committee for Aeronautics (NACA, ancêtre de la NASA) établit le besoin d'un nouvel avion expérimental pour explorer les vols à très haute vitesse et très haute altitude. Une équipe de chercheurs est chargée de trouver des solutions aux nombreux problèmes posés (échauffement cinétique, contrôle de l'appareil dans une atmosphère raréfiée, configuration aérodynamique optimale, etc.) et rend un rapport au mois d', indiquant qu'il n'y a pas d'obstacle majeur au vu des techniques de l'époque.

Le lancement du projet est validé en , avec un financement de 95 % par l'US Air Force et 5 % par l'US Navy, et un appel d'offres est lancé dans la foulée. La proposition de North American est retenue et une commande pour la construction de trois exemplaires signée en . En , le développement du moteur-fusée est confié à Reaction Motors, qui propose un propulseur dérivé de celui des fusées Viking.

Une maquette est présentée par North American en . La construction des avions commence mi-1957 et le premier X-15 sort d'usine le . Le moteur XLR99 est cependant très en retard, puisque le premier n'est livré qu'en et qu'il faut encore attendre presque un an de plus pour qu'il soit enfin qualifié. Pendant ce temps, deux Boeing B-52 Stratofortress sont modifiés pour pouvoir emporter le X-15 en altitude (NB-52A et NB-52B). Les futurs pilotes sont sélectionnés et un simulateur construit pour les entraîner.

Les premiers vols d'essais se déroulent de la façon suivante :

  • , premier vol « captif » du X-15 no 1, qui reste accrochĂ© sous l'aile du B-52 d'emport ;
  • , premier vol sans utilisation des moteurs du X-15 no 1 ;
  • , premier vol du X-15 no 2 propulsĂ© par deux moteurs XLR11 provisoires ;
  • , premier vol du X-15 no 2 propulsĂ© par le moteur XLR99 dĂ©finitif.

Ces premiers essais sont parsemĂ©s de nombreux problèmes techniques entraĂ®nant soit le report des vols prĂ©vus, soit l'interruption d'un vol en cours. Les essais continuent malgrĂ© tout et, fin 1960, le X-15 a dĂ©passĂ© Mach 3 et 30 000 m d'altitude. L'avion est alors transfĂ©rĂ© Ă  la NASA pour les vols de recherche.

Le X-15A-2

Après l'accident de (voir ci-dessous), il est décidé de reconstruire le X-15 no 2 en le modifiant d'une part pour le rendre capable d'atteindre une vitesse de Mach 8 et, d'autre part, pour qu'il puisse servir de banc d'essai volant pour un statoréacteur. L'avion reçoit alors la désignation de X-15A-2.

La vitesse accrue doit être obtenue en augmentant la durée de fonctionnement du moteur-fusée, ce qui nécessite simplement a priori d'augmenter la capacité en carburant/comburant. Pour cela, le fuselage est allongé et deux réservoirs supplémentaires externes installés (un de chaque côté du fuselage) : ces réservoirs sont vidés en premier puis largués en vol et récupérés.

Pour que le X-15 supporte les tempĂ©ratures plus Ă©levĂ©es que prĂ©vu, il est dĂ©cidĂ© de le revĂŞtir d'une couche d'isolant supplĂ©mentaire qui se dĂ©sagrège au fur et Ă  mesure en vol. De son cĂ´tĂ©, la dĂ©rive ventrale est modifiĂ©e pour pouvoir recevoir un statorĂ©acteur de 91 cm de diamètre. Comme il n'est alors plus question d'Ă©jecter en vol la partie infĂ©rieure, la garde au sol doit ĂŞtre augmentĂ©e.

Enfin, de nouveaux compartiments sont installĂ©s pour embarquer les Ă©quipements de mesure. Le X-15A-2 pèse finalement 10 tonnes de plus que le X-15, ce qui impose Ă©galement de renforcer sĂ©rieusement le train d'atterrissage.

Le X-15A-2 avec sa couche d'isolant et ses réservoirs externes, sous l'aile du B-52 d'emport, NB-52 (52-0008).

Le nouvel avion subit alors un cycle d'essais :

  • , premier vol « captif » accrochĂ© sous l'aile du B-52 d'emport ;
  • , premier vol rĂ©el sans les rĂ©servoirs ni le statorĂ©acteur ;
  • , premier vol avec les nouveaux Ă©quipements de mesure ;
  • , premier vol avec les rĂ©servoirs externes vides ;
  • , premier vol avec les rĂ©servoirs externes remplis ;
  • , premier vol avec la couche d'isolant supplĂ©mentaire.

Les premiers vols sont marqués par plusieurs incidents dus au train d'atterrissage, qui a tendance à se déployer en plein vol.

C'est le X-15A-2 qui Ă©tablit le record de vitesse en atteignant 7 272,68 km/h le . Cependant, lors de ce vol, la tempĂ©rature en surface dĂ©passe les 1 300 °C prĂ©vus et provoque des dĂ©gâts importants sur une partie de la cellule. Bien que North American remette l'avion en Ă©tat, il ne reprend finalement jamais l'air.

Vols de recherche

Les vols de recherche menés par la NASA consistent d'abord à augmenter progressivement la vitesse et l'altitude :

  • premier vol Ă  plus de Mach 4 le ;
  • premier vol Ă  plus de Mach 5 le ;
  • premier vol au-dessus de 60 960 mètres le ;
  • premier vol Ă  plus de Mach 6 le ;
  • premier vol au-dessus de 91 440 mètres le .

En , la NASA engage le X-15 dans un programme de recherche incluant des expériences scientifiques, en plus des expériences et mesures menées sur l'avion lui-même. En 1963-1964, le X-15 participe également à la mise au point des systèmes de reconnaissance destinés au Lockheed A-12 Oxcart. En fonction des besoins, différents capteurs supplémentaires sont ajoutés pour obtenir les mesures souhaitées : spectre de la lumière solaire, rayonnement ultraviolet, densité des micrométéorites, etc. À partir de , les nouveaux équipements de mesure du X-15A-2 sont utilisés pour les diverses expériences scientifiques prévues.

L'arrêt du programme est décidé en 1968, principalement à la suite de la perte du X-15 no 3 et à une ré-orientation des budgets de la NASA. Le dernier vol d'un X-15 a lieu le .

Accidents

Le X-15 no 2 après son atterrissage d'urgence le .

Le , le X-15 no 2 se plie soudain en deux lors de l'atterrissage, par suite d'un touché un peu brutal dû à une masse plus importante que prévu. Le pilote s'en sort sain et sauf. Le vol avait été interrompu à cause d'un incendie sur l'un des deux moteurs XLR11.

Des pompiers surveillent l'Ă©pave
du X-15 de Michael J. Adams,
le 15 novembre 1967.

Le , un essai au sol du moteur XLR99 définitif se termine par la destruction de tout l'arrière du X-15 no 3 à cause d'une explosion. Le pilote Albert Scott Crossfield s'en sort indemne.

Le , le X-15 no 2 est très sérieusement endommagé et son pilote John B. McKay gravement blessé lors d'un atterrissage : par suite d'une défaillance des gouvernes, l'avion touche le sol beaucoup trop vite (à 480 km/h) et le patin gauche plie sous le choc. Le X-15 fait alors un tonneau avant de retomber sur le dos.

Le , le X-15 no 3, devenu incontrôlable, est soumis à de trop forts facteurs de charge lors de la descente et se désintègre en vol. Le pilote, Michael J. Adams, est tué.

Pilotes

Les pilotes de X-15 reçoivent de nombreuses mĂ©dailles et distinctions pour leur travail et les rĂ©sultats obtenus. Huit d'entre eux dĂ©passent l'altitude de 80 km et gagnent ainsi le titre d'astronaute selon les critères de l'USAF.

Michael Adams devant le X-15 no 1 en mars 1967.
Pilotes de X-15 en décembre 1965, de gauche à droite: Joe Engle, "Bob" Rushworth, John McKay, "Pete" Knight, "Milt" Thompson, et "Bill" Dana.
Pilotes du X-15 et leur participation au programme
Pilote Organisation Nombre
de vols
Vol
spatial
USAF
Vol
spatial
FAI
Mach
maxi
Vitesse
maxi
(km/h)
Altitude
maxi
(km)
Michael Adams US Air Force 7 1 0 5,59 6 150,9 90,0
Neil Armstrong NASA 7 0 0 5,74 6 419,7 63,1
Scott Crossfield North American Aviation 14 0 0 2,97 3 152,7 24,6
Bill Dana NASA 16 2 0 5,53 6 271,6 93,5
Joseph H. Engle US Air Force 16 3 0 5,71 6 255,5 85,5
Pete Knight US Air Force 16 1 0 6,70 7 272,6 85,5
John B. McKay NASA 29 1 0 5,65 6 216,9 90,0
Forrest S. Petersen U.S. Navy 5 0 0 5,3 5 793,6 30,9
Robert A. Rushworth US Air Force 34 1 0 5,75 6 464,7 86,7
Milt Thompson NASA 14 0 0 5,48 5 991,6 65,2
Joe Walker US Air Force 25 3 2 5,92 6 604,7 107,8
Robert Michael WhiteÂą US Air Force 16 1 0 6,04 6 585,4 95,9

¹White était le remplaçant du Capt. Iven Kincheloe.

La limite officielle internationale de l'espace Ă©tant fixĂ©e Ă  la ligne de Kármán, soit Ă  l'altitude de 100 km, ce titre d'astronaute n'est en fait reconnu que par l'US Air Force, sauf pour Joseph Albert Walker, qui l'a dĂ©passĂ©e Ă  deux reprises.

Vols records

Record d'altitude

Vols du X-15 supĂ©rieurs Ă  50 miles (80 km)
Vol Date Vitesse maxi Altitude Pilote
Vol 62 6 165 km/h 95,9 km Robert M. White
Vol 77 5 918 km/h 82,7 km Joe Walker
Vol 87 5 512 km/h 86,7 km Robert Rushworth
Vol 90Âą 5 971 km/h 105,9 km Joe Walker
Vol 91Âą 6 106 km/h 107,8 km Joe Walker
Vol 138 5 522 km/h 85,5 km Joseph H. Engle
Vol 143 5 712 km/h 82,6 km Joseph H. Engle
Vol 150 6 004 km/h 90,0 km John B. McKay
Vol 153 5 720 km/h 81,1 km Joseph H. Engle
Vol 174 6 035 km/h 93,5 km Bill Dana
Vol 190 6 206 km/h 85,5 km Pete Knight
Vol 191² 5 744 km/h 81,0 km Michael J. Adams
Vol 197 5 541 km/h 81,4 km Bill Dana

¹Vol spatial ; ²Vol mortel.

Record de vitesse

Les dix vols du X-15 les plus rapides
Vol Date Vitesse maxi Altitude Pilote
Vol 45 6 585 km/h 30,9 km Robert M. White
Vol 59 6 605 km/h 37,7 km Joe Walker
Vol 64 6 420 km/h 30,1 km Neil Armstrong
Vol 86 6 293 km/h 34,9 km Joe Walker
Vol 89 6 317 km/h 31,9 km Robert Rushworth
Vol 97 6 465 km/h 30,7 km Robert Rushworth
Vol 105 6 284 km/h 30,9 km Robert Rushworth
Vol 137 6 338 km/h 47,5 km John B. McKay
Vol 175 6 840 km/h 30,1 km Pete Knight
Vol 188 7 273 km/h 58,4 km Pete Knight

Autres caractéristiques

Le X-15 attaché à son avion-mère, le NB-52B (52-0008), avec un T-38 d'escorte, en 1961
Atterrissage du X-15 no 2.

Incapable de dĂ©coller par ses propres moyens, le X-15 est accrochĂ© sous l'aile d'un Boeing B-52 Stratofortress puis larguĂ© Ă  plus de 15 000 mètres d'altitude (45 000 pieds). Le moteur fusĂ©e est alors allumĂ© pour propulser l'avion vers la haute atmosphère, puis le X-15 suit une trajectoire balistique avant de redescendre en vol libre comme un planeur.

L'avion atterrit sur deux patins escamotables à l'arrière et une roulette à l'avant. Au préalable, la partie inférieure de la dérive ventrale doit être éjectée car elle est trop grande par rapport à la garde au sol du X-15.

Le X-15 est construit avec divers alliages spéciaux, dont l'Inconel, capable de supporter des températures de 800 °C.

La majeure partie du fuselage contient un rĂ©servoir de 3 914 litres d'oxygène liquide (comburant) et un autre de 5 470 litres d'Ă©thanol ou d'ammoniac (carburant).

À très haute altitude, le contrôle directionnel n'est plus assuré par des gouvernes classiques, mais par douze petites fusées au peroxyde d'hydrogène placées dans le nez et en bout d'ailes.

Le X-15 est truffé d'instruments de mesures destinés à collecter des données pendant les vols : température, pression, facteurs de charge, paramètres de vol, paramètres physiologiques du pilote, etc.

Le siège Ă©jectable peut ĂŞtre utilisĂ© jusqu'Ă  la vitesse de Mach 4 et l'altitude de 36 600 mètres.

Les deux exemplaires restants du X-15 sont aujourd'hui exposés :

Culture populaire

Après avoir assisté à un vol de Neil Armstrong à bord du X-15, Jean-Michel Charlier, l'inventeur de la bande dessinée Buck Danny, est si impressionné qu'il décide de faire participer son héros aux vols d'essai du X-15. Cette aventure est publiée dans Le Journal de Spirou de 1963 à 1964, puis parait dans le 31e tome de la série intitulée X-15. Il y est fait mention de l'accident de John B. McKay : Bob Light, un des anciens pilotes d'essai, s'est brisé la jambe à la suite de la destruction à l'atterrissage de l'un des patins du X-15.

Le premier film de Richard Donner, célèbre notamment pour sa série de films L'Arme fatale, est X-15 (1961).

Le film First Man : Le Premier Homme sur la Lune débute avec le vol de Neil Armstrong à bord du X-15 le , vol durant lequel un incident se produit.

Notes et références

  1. (en) Caroline Haskins, Brian Anderson et Jason Koebler, « Why the Piloted Flight Speed Record Hasn't Been Broken in 50 Years », (consulté le ).
  2. (en) Le North American X-15, sur le site du Pima Air and Space Museum.

Voir aussi

Articles connexes

  • Avions-X
  • Balls 8, un des deux avions porteurs du X-15
  • CatĂ©gorie:Pilote de X15

Bibliographie

  • (en) Wendell H. Stillwell (prĂ©f. Paul F. Bikle), X-15 Research Results : With a Selected Bibliography, Washington (district de Columbia), National Aeronautics and Space Administration, , 135 p. (ISBN 1-49370-834-1 et 978-1-49370-834-5, OCLC 44275779, prĂ©sentation en ligne, lire en ligne [PDF]).
  • (en) Dennis R. Jenkins (prĂ©f. William H. Dana), X-15 : Extending the Frontiers of Flight, Washington (district de Columbia), National Aeronautics and Space Administration, , 681 p. (ISBN 0-16079-285-1 et 978-0-16079-285-4, OCLC 971626369, prĂ©sentation en ligne, lire en ligne [PDF]).
  • (en) A Scott Crossfield et Clay Blair (trad. Max Roth), X-15, premier avion-fusĂ©e du monde, Paris, Arthaud, , 279 p. (OCLC 32162389, BNF 32971832).
  • (en) Dennis R. Jenkins et Tony R. Landis (prĂ©f. Scott Crossfield et William H. Dana), Hypersonic : The Story of the North American X-15 [« Hypersonique : l'histoire du North American X-15 »], North Branch (Minnesota), Speciality Press, (1re Ă©d. 2002), 276 p., 23 Ă— 23 cm (ISBN 978-1-58007-131-4 et 1-58007-131-7, prĂ©sentation en ligne).
  • (en) Melvin Smith, An Illustrated History of Space Shuttle : US winged spacecraft : X-15 to Orbiter, Haynes Publishing Group, , 246 p. (ISBN 0-85429-480-5), p. 28-88.
  • (en) Irving Stone, « X-15 Capability Outstrips Speculation », Aviation Week, New York (États-Unis), McGraw-Hill, vol. 66, no 18,‎ , p. 26-27 (ISSN 0005-2175, lire en ligne, consultĂ© le ).
  • (en) Irving Stone, « X-15 Rolls Out; Capability for Mach 7 Is Visualized », Aviation Week, New York (États-Unis), McGraw-Hill, vol. 69, no 16,‎ , p. 26-29 (ISSN 0005-2175, lire en ligne, consultĂ© le ).
  • (en) Irving Stone, « X-15 Design Reflects Hypersonic Mission », Aviation Week, New York (États-Unis), McGraw-Hill, vol. 69, no 17,‎ , p. 88-89, 91, 93, 97-98 (ISSN 0005-2175, lire en ligne, consultĂ© le ).
  • (en) William S. Reed, « Ground Bases Prepare for X-15's Flight », Aviation Week, New York (États-Unis), McGraw-Hill, vol. 70, no 8,‎ , p. 28-30 (ISSN 0005-2175, lire en ligne, consultĂ© le ).
  • (en) Milton O. Thompson (prĂ©f. Neil Armstrong), At the Edge of Space : The X-15 Flight Program, Smithsonian Books, , 392 p. (ISBN 978-1-58834-078-8, lire en ligne).

Liens externes

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