Douglas D-558-2 Skyrocket - Douglas D-558-2 Skyrocket

D-558-2 Skyrocket
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Douglas Skyrocket D-558-2
Papel Avión experimental de investigación de alta velocidad
Fabricante Douglas Aircraft Company
Primer vuelo 4 de febrero de 1948
Usuario principal Marina de Estados Unidos
Número construido 3
Desarrollado por Douglas D-558-1 Skystreak

El Douglas D-558-2 Skyrocket (o D-558-II ) es un avión supersónico de investigación propulsado por cohetes y reactores construido por Douglas Aircraft Company para la Armada de los Estados Unidos . El 20 de noviembre de 1953, poco antes del 50 aniversario ( 17 de diciembre ) del vuelo motorizado, Scott Crossfield pilotó el Skyrocket a Mach 2, o más de 1.290 mph (2076 km / h), la primera vez que un avión había superado el doble de la velocidad de sonido .

Diseño y desarrollo

El D-558-2 en pruebas

El "-2" en la designación de la aeronave se refería al hecho de que el Skyrocket era la versión de fase dos de lo que originalmente se había concebido como un programa de tres fases. El avión de fase uno, el D-558-1 , tenía propulsión a reacción y tenía alas rectas. La tercera fase, que nunca llegó a buen término, habría implicado la construcción de una maqueta de un avión de combate que incorpora los resultados de las pruebas de los aviones de las fases uno y dos. El eventual diseño del D-558-3 , que nunca se construyó, fue para un avión hipersónico similar al X-15 norteamericano .

Cuando se hizo evidente que el fuselaje del D558-1 no podía modificarse para adaptarse tanto a la potencia de los cohetes como a los de los reactores, el D558-2 se concibió como un avión completamente diferente. Se emitió una orden de cambio de contrato el 27 de enero de 1947 para abandonar formalmente los últimos tres aviones D558-1 y sustituir tres nuevos aviones D558-2 en su lugar.

El Skyrocket tenía alas con un barrido de 35 grados y estabilizadores horizontales con un barrido de 40 grados. Las alas y el empenaje se fabricaron con aluminio y el fuselaje grande fue principalmente de magnesio. El Skyrocket estaba propulsado por un motor turborreactor Westinghouse J34-40 alimentado a través de tomas laterales en el fuselaje delantero. Este motor estaba destinado al despegue, ascenso y aterrizaje. Para vuelos de alta velocidad , se instaló un motor Reaction Motors LR8-RM-6 de cuatro cámaras (la designación de la Marina para el XLR11 de la Fuerza Aérea utilizado en el Bell X-1 ). Este motor tenía una potencia nominal de 6.000 lbf (27 kN) de empuje estático al nivel del mar. Un total de 250 galones estadounidenses (950 L) de combustible de aviación, 195 galones estadounidenses (740 L) de alcohol y 180 galones estadounidenses (680 L) de oxígeno líquido se transportaron en tanques del fuselaje.

El Skyrocket se configuró con un toldo de cabina empotrado, pero la visibilidad desde la cabina era pobre, por lo que se reconfiguró con una cabina elevada con ventanas en ángulo convencionales. Esto resultó en un área de perfil mayor en la parte delantera de la aeronave, que se equilibró con 14 pulgadas (36 cm) adicionales de altura agregadas al estabilizador vertical. Al igual que su predecesor, el D558-1, el D558-2 fue diseñado para que el fuselaje delantero, incluida la cabina, pudiera separarse del resto de la aeronave en caso de emergencia. Una vez que el fuselaje delantero se hubiera desacelerado lo suficiente, el piloto podría escapar de la cabina en paracaídas.

Historia operativa

El piloto de Douglas, John F. Martin, realizó el primer vuelo en el aeródromo del ejército de Muroc (más tarde rebautizado como Base de la Fuerza Aérea Edwards ) en California el 4 de febrero de 1948 en un avión equipado únicamente con el motor a reacción. Los objetivos del programa eran investigar las características de las aeronaves de ala en flecha a velocidades transónicas y supersónicas con especial atención al cabeceo (rotación no ordenada del morro de la aeronave hacia arriba), un problema que prevalece en las aeronaves de servicio de alta velocidad. de esa época, particularmente a bajas velocidades durante el despegue y el aterrizaje, y en curvas cerradas.

Los tres aviones recopilaron una gran cantidad de datos sobre el cabeceo y el acoplamiento de los movimientos laterales (guiñada) y longitudinales (cabeceo); cargas de ala y cola, características de sustentación, arrastre y sacudidas de aeronaves de ala en flecha a velocidades transónicas y supersónicas; y los efectos de la columna de escape del cohete sobre la estabilidad dinámica lateral en todo el rango de velocidades. (Los efectos de pluma fueron una nueva experiencia para las aeronaves). La aeronave número tres también recopiló información sobre los efectos de los depósitos externos (formas de bombas, tanques de caída) sobre el comportamiento de la aeronave en la región transónica (aproximadamente de 0,7 a 1,3 veces la velocidad del sonido) . En correlación con los datos de otros aviones de investigación transónicos tempranos, como el XF-92A , esta información contribuyó a soluciones al problema de cabeceo en aviones de ala en flecha.

Su investigación de vuelo se realizó en la Unidad de Prueba de Vuelo Muroc de la NACA en California , redesignada en 1949 como Estación de Investigación de Vuelo de Alta Velocidad (HSFRS). El HSFRS se convirtió en la Estación de Vuelo de Alta Velocidad en 1954 y luego fue conocido como el Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA . En 2014 pasó a llamarse Armstrong Flight Research Center en honor a Neil Armstrong .

B-29 (variante P2B) en conectores para aceptar el Skyrocket
El Douglas Skyrocket fue lanzado desde un bombardero patrulla de la Marina P2B

Las tres aeronaves volaron un total de 313 veces: 123 por la aeronave número uno (Bureau No. 37973 — NACA 143), 103 por el segundo Skyrocket (Bureau No. 37974 - NACA 144) y 87 por la aeronave número tres (Bureau No. 37975 - NACA 145). Skyrocket 143 voló todas menos una de sus misiones como parte del programa de contratistas de Douglas para probar el rendimiento de la aeronave.

La aeronave NACA 143 fue inicialmente propulsada únicamente por el motor a reacción, pero luego fue equipada con el motor cohete. En esta configuración, fue probado por Douglas de 1949 a 1951. Después del programa de prueba de Douglas, se entregó a NACA, quien lo almacenó hasta 1954. En 1954-55, el contratista lo modificó a una capacidad de lanzamiento aéreo de cohetes con Se quitó el motor a reacción. En esta configuración, el piloto de investigación de NACA, John McKay, voló la aeronave solo una vez para familiarizarse con el 17 de septiembre de 1956. Los 123 vuelos de NACA 143 sirvieron para validar las predicciones de túnel de viento del desempeño de la aeronave, excepto por el hecho de que la aeronave experimentó menos resistencia por encima de Mach 0,85 de lo que habían indicado los túneles de viento.

El NACA 144 también inició su programa de vuelo con un motor turborreactor. Los pilotos de la NACA, Robert A. Champine y John H. Griffith, volaron 21 veces en esta configuración para probar las calibraciones de la velocidad e investigar la estabilidad y el control longitudinal y lateral. En el proceso, durante agosto de 1949 se encontraron con problemas de lanzamiento, que los ingenieros de la NACA reconocieron como graves porque podían producir una restricción limitante y peligrosa en el rendimiento del vuelo. Por lo tanto, decidieron hacer una investigación completa del problema.

En 1950, Douglas reemplazó el turborreactor con un motor de cohete LR-8, y su piloto, Bill Bridgeman , voló el avión siete veces hasta una velocidad de Mach 1,88 (1,88 veces la velocidad del sonido) y una altitud de 79,494 pies (24,230 m), este último un récord mundial no oficial de altitud en ese momento, alcanzado el 15 de agosto de 1951. En la configuración del cohete, el avión se adjuntó debajo de la bahía de bombas de un Navy P2B , una variante del bombardero B-29 . El P2B volaría a unos 9.100 m (30.000 pies) y luego soltaría el avión cohete. Durante los vuelos supersónicos de Bridgeman, se encontró con un violento movimiento de balanceo conocido como inestabilidad lateral. El movimiento fue menos pronunciado durante el vuelo Mach 1,88 el 7 de agosto de 1951 que durante un vuelo Mach 1,85 en junio, cuando empujó hacia un ángulo de ataque bajo .

Los ingenieros de la NACA estudiaron el comportamiento de la aeronave antes de comenzar su propia investigación de vuelo en la aeronave en septiembre de 1951. Durante los dos años siguientes, el piloto de la NACA Scott Crossfield voló la aeronave 20 veces para recopilar datos sobre la estabilidad longitudinal y lateral y el control del ala. y cargas traseras, y características de elevación, arrastre y sacudidas a velocidades de hasta Mach 1.878.

En ese momento, el teniente coronel de la Infantería de Marina Marion Carl voló el avión a un nuevo récord de altitud (no oficial) de 83.235 pies (25.370 m) el 21 de agosto de 1953, y a una velocidad máxima de Mach 1.728. El récord de altitud no fue reconocido por la Federación de Aeronáutica Internacional, porque en ese momento las aeronaves que hacían intentos récord tenían que despegar por sus propios medios.

Tras la finalización de Carl de estos vuelos para la Marina, los técnicos de NACA en la Estación de Investigación de Vuelo de Alta Velocidad (HSFRS) cerca de Mojave , California, equiparon las cámaras de combustión del motor LR-8 con extensiones de boquilla para evitar que los gases de escape afecten a los timones en niveles supersónicos. velocidades. Esta adición también aumentó el empuje del motor en un 6,5 por ciento a Mach 1,7 y 70.000 pies (21.300 m).

Incluso antes de que Marion Carl volara el Skyrocket, el jefe de HSFRS, Walter C. Williams, había solicitado sin éxito a la sede de la NACA que volara el avión a Mach 2 para recopilar los datos de investigación a esa velocidad. Finalmente, después de que Crossfield obtuvo el acuerdo de la Oficina de Aeronáutica de la Armada, el director de la NACA, Hugh L. Dryden, relajó la práctica habitual de la organización de dejar el récord a otros y consintió en intentar un vuelo a Mach 2.

Además de agregar las extensiones de la boquilla, el equipo de vuelo de la NACA en el HSFRS enfrió el combustible (alcohol) para que se pudiera verter más en el tanque y enceró el fuselaje para reducir la resistencia. El ingeniero de proyectos Herman O. Ankenbruck elaboró ​​un plan para volar a unos 21.900 m (72.000 pies) y realizar una ligera inmersión. Crossfield hizo historia en la aviación el 20 de noviembre de 1953, cuando voló a Mach 2.005, 1.291 millas por hora (2.078 km / h). Fue el único vuelo Mach 2 que realizó el Skyrocket.

Después de este vuelo, los pilotos de Crossfield y NACA Joseph A. Walker y John B. McKay volaron la aeronave con el fin de recopilar datos sobre distribución de presión, cargas estructurales y calentamiento estructural, y el último vuelo del programa tuvo lugar el 20 de diciembre de 1956. , cuando McKay obtuvo datos de estabilidad dinámica y niveles de presión sonora a velocidades transónicas y superiores.

Mientras tanto, NACA 145 había completado 21 vuelos de contratistas por los pilotos de Douglas Eugene F. May y William Bridgeman en noviembre de 1950. En esta nave propulsada por chorro y cohete, Scott Crossfield y Walter Jones comenzaron la investigación de la NACA sobre el lanzamiento desde septiembre 1951 hasta bien entrado el verano de 1953. Volaron el Skyrocket con una variedad de configuraciones de ala-cerca, ala-listón y extensión de la cuerda del borde de ataque, realizando varias maniobras así como volando recto y nivelado a velocidades transónicas. Si bien las vallas ayudaron significativamente a la recuperación de las condiciones de inclinación hacia arriba, las extensiones de cuerda del borde de ataque no lo hicieron, refutando las pruebas de túnel de viento en sentido contrario. Las lamas (aspas auxiliares largas y estrechas) en la posición completamente abierta eliminaron el cabeceo hacia arriba, excepto en el rango de velocidad alrededor de Mach 0,8 a 0,85.

En junio de 1954, Crossfield comenzó una investigación de los efectos de los depósitos externos (formas de bombas y tanques de combustible) sobre el comportamiento transónico de la aeronave. McKay y Stanley Butchart completaron la investigación de la NACA sobre este problema, con McKay volando en la misión final el 28 de agosto de 1956.

Además de establecer varios récords, los pilotos de Skyrocket habían recopilado datos importantes y comprensión sobre lo que funcionaría y no funcionaría para proporcionar un vuelo estable y controlado de un avión de ala en flecha en los regímenes de vuelo transónico y supersónico. Los datos que recopilaron también ayudaron a permitir una mejor correlación de los resultados de las pruebas en el túnel de viento con los valores de vuelo reales, mejorando las habilidades de los diseñadores para producir aviones más capaces para las fuerzas armadas, especialmente aquellos con alas en flecha. Además, los datos sobre cuestiones como la estabilidad y el control de este y otros aviones de investigación temprana ayudaron en el diseño de la Serie Century de aviones de combate, todos los cuales incluían los estabilizadores horizontales móviles empleados por primera vez en las series X-1 y D-558.

Variantes

Los tres Skyrockets tenían alas de 35 grados.

Hasta que se configuró para el lanzamiento aéreo, NACA 143 contaba con un motor turborreactor Westinghouse J-34-40 con un empuje estático de 3000 lbf (13 kN). Llevaba 260 galones estadounidenses (980 L) de gasolina de aviación y pesaba 10.572 libras (4.795 kg) al despegar.

NACA 144 (y NACA 143 después de la modificación en 1955) fue propulsado por un motor cohete LR-8-RM-6 con un empuje estático de 6,000 libras-fuerza (27 kN). Sus propulsores eran 345 galones estadounidenses (1310 L) de oxígeno líquido y 378 galones estadounidenses (1430 L) de alcohol etílico diluido. En su configuración de lanzamiento, pesaba 15,787 lb (7,161 kg).

El NACA 145 tenía un motor de cohete LR-8-RM-5 con un empuje estático de 6,000 lbf (27 kN) y un motor turborreactor Westinghouse J-34-40 con un empuje estático de 3,000 lbf (13 kN). Llevaba 170 galones estadounidenses (640 L) de oxígeno líquido, 192 galones estadounidenses (730 L) de alcohol etílico diluido y 260 galones estadounidenses (980 L) de gasolina de aviación para un peso de lanzamiento de 15,266 lb (6,925 kg).

Números de serie de las aeronaves

  • D-558-2 Skyrocket
    • D-558-2 # 1 - # 37973 NACA-143, 123 vuelos
    • D-558-2 # 2 - # 37974 NACA-144, 103 vuelos
    • D-558-2 # 3 - # 37975 NACA-145, 87 vuelos

Aviones supervivientes

D-558-2 # 1 Skyrocket está en exhibición en el Museo Planes of Fame , Chino, California . El Skyrocket número dos, el primer avión en volar Mach 2, se exhibe en el Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington DC. El tercer avión se exhibe en un pilón en los terrenos del Antelope Valley College , Lancaster, California .

Especificaciones (D-558-2 Skyrocket)

(Configurado con propulsión mixta)

Datos de aviones McDonnell Douglas desde 1920: Volumen I,

Características generales

  • Tripulación: 1
  • Longitud: 42 pies (13 m)
  • Envergadura: 25 pies (7,6 m)
  • Altura: 3,86 m (12 pies 8 pulgadas)
  • Área del ala: 175 pies cuadrados (16,3 m 2 )
  • Perfil aerodinámico : raíz: NACA 63-010 ; consejo: NACA 63-012
  • Solo turborreactor de peso de lanzamiento: 10,572 lb (4,795 kg)
  • Peso de lanzamiento potencia mixta: 15,266 lb (6,925 kg)
  • Cohete de peso de lanzamiento solamente: 15,787 lb (7,161 kg)
  • Capacidad de combustible:
  • Capacidad de combustible del turborreactor: 250 gal EE.UU. (210 gal imp.; 950 l) Avgas
  • Capacidad de combustible del cohete: 195 gal EE. UU. (162 imp gal; 740 l) Alcohol
  • Capacidad del oxidante de cohetes: 180 gal EE.UU. (150 gal imp.; 680 l) LOX
  • Capacidad de la turbobomba H 2 O 2 : 11 gal EE. UU. (9.2 gal imp.; 42 l) Peróxido de hidrógeno de prueba alta (HTP)
  • Planta motriz: 1 × motor turborreactor Westinghouse J34-WE-40 , 3000 lbf (13 kN) de empuje
  • Planta motriz: 1 × Reaction Motors XLR8-RM-5 Motor de cohete de combustible líquido de 4 cámaras, 6,000 lbf (27 kN) de empuje

Rendimiento

  • Velocidad máxima: 585 mph (941 km / h, 508 kn) a 20.000 pies (6.100 m) solo en turborreactor
720 mph (630 kn; 1.160 km / h) a 40.000 pies (12.000 m) en potencia mixta con despegue convencional
1.250 mph (1.090 kn; 2.010 km / h) a 67.500 pies (20.600 m) en cohetes propulsados ​​desde el aire
  • Velocidad de pérdida: 160 mph (260 km / h, 140 nudos)
  • Velocidad de ascenso: 22.400 pies / min (114 m / s) de potencia mixta
11,100 pies / min (3,400 m / min) solo potencia de cohete
  • Carga alar : 295 kg / m 2 (60,4 lb / ft2 ) solo motor turborreactor
426 kg / m 2 (87,2 lb / ft2 ) de potencia mixta
Solo motor de cohete de 440 kg / m 2 (90,2 lb / ft2 )

Ver también

Desarrollo relacionado

Aeronaves de función, configuración y época comparables

Listas relacionadas

Referencias

Notas
Bibliografía
  • Bridgeman, William y Jacqueline Hazard. El cielo solitario . Nueva York: Henry Holt & Co., 1955. ISBN  978-0-8107-9011-7 .
  • Hallion, Dr. Richard P. "Saga of the Rocket Ships" AirEnthusiast Cinco de noviembre de 1977 a febrero de 1978. Bromley, Kent, Reino Unido: Pilot Press Ltd., 1977.
  • Libis, Scott. Douglas D-558-2 Skyrocket (Cazas navales número cincuenta y siete). Simi Valley, California: Ginter Books, 2002. ISBN  0-942612-57-4 .
  • Libis, Scott. Skystreak, Skyrocket y Stiletto: aviones X de alta velocidad Douglas . North Branch, Minnesota: Specialty Press, 2005. ISBN  1-58007-084-1 .

enlaces externos