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X-3

X-3“短劍”是一款由道格拉斯公司製造的試驗機，它有着細長的機身和很尖的機鼻。主要任務是為將來要進行長時間超音速飛行的飛機尋找合適的特徵，包括鈦的大量使用。

該型飛機總共建造兩架，但只有 1 架成品，另一架還沒有造完就被拆掉，並當作零備件使用。該型飛機的首次飛行是 1952 年 10 月 15 日，四年之後就退役了。

X-3 短劍試驗機的主要用途是驗證適合長時間超音速飛行的機體，而且機身大多數材料採用鈦。這也使之成為世界上最早使用鈦作為機體材料的飛機之一。

中文名: 短劍
外文名: X-3
國家: 美國

生產公司: 道格拉斯公司
類型: 試驗機
主要用户: NACA
發動機: J34

X-3研發過程

X-3是早期試驗機中看上去最先進的，但是這個計劃的成果卻不令人滿意。X-3計劃的目標很有野心:它會自己從地面起飛(以往的試驗機都由母機帶到空中)，爬升到很高的高度，保持以2馬赫的巡航速度飛行，然後自行降落。這架飛機的另一個任務是測試它的低縱橫比機翼和鈦的應用。

首架 X-3 於 1952 年 9 月 11 日出廠，而第二架 X-3 則因為發動機動力不足和機體問題被中途取消，部分完成的機體作為首架機的備件使用。

X-3 在試驗飛行中，經常會出現“滾轉耦合”的問題，即在進行一個軸上的機動時就會引起另外兩個軸上不受控制的機動。當時 F-100 戰鬥機也經常碰到這樣的問題，NACA 隨即在 X-3 上對“滾轉耦合”問題進行了深入的研究。^[1]

X-3設計特點

道格拉斯飛機公司研製的 X-3 機外形就像一把短劍，是早期 X 系列試驗飛機中外形最流暢的。與X-1、X-2不同，X-3 是藉助自身的動力起飛和降落，並能保持進行兩馬赫巡航飛行。X-3 機體結構首次嘗試大量使用鈦合金，同時還進行了低展弦比、高翼載機翼的可行性研究。X-3 的機身細長機翼短粗，這是當時美國正在研製中的戰鬥機的典型佈局。後來，F-104“星”戰鬥機的翼形就是取自 X-3。^[2]

X-3飛行歷史

X-3首飛

X-3的“首飛”日期為1952年10月15日，由道格拉斯的飛行員 Bill Bridgeman駕駛。實際上那天只是要進行一次高速滑行測試，但出人意料的是，Bridgeman 竟駕駛着X-3起飛了，它在飛了約1英里後降落。官方承認的首飛日期為1952年10月20日，飛行員仍為Bill Bridgeman，這次飛行持續了約20分鐘。至1953年12月，Bridgeman總共完成了26次飛行（包括那次沒被官方承認的“首飛”）。這幾次試飛使人們意識到了一個大問題：X-3的動力嚴重不足，而且很難操縱。它的起飛速度異乎尋常的高（260節，即482km/h），更糟的是，它的性能沒有達到要求。它的第一次超音速飛行是一次向下15度的俯衝，速度為1.1馬赫。X-3的最高速度為1.208馬赫，這是它在1953年7月28日的一次向下30度的俯衝時達到的。

X-3多次試飛

隨後，X-3在1953年12月被送到美國空軍，進行約定好的測試。X-3的低性能使整個計劃不得不被簡化。Frank Everest上校與查克·葉格各飛了三次。儘管是由美國空軍飛行員來駕駛，但這幾次試飛卻被算做是NACA完成的。1954年7月查克·葉格最後一次駕駛X-3之後，NACA決定利用X-3來完成很少的試飛工作。最初的幾次試飛被用來研究縱向穩定性，操縱性，機翼及尾翼負荷和氣壓。

1954年8月23日，NACA的飛行員 Joseph A . Walker完成了他的檢驗性試飛，在1954年9月至10月間，他又完成了八次試飛。1954年10月後期，對X-3的研究又將機身後部的穩定性與全機的方向控制包括了進來。在這些測試中，X-3將會在接近音速或超音速飛行時，在不轉動方向舵的前提下突然做出橫滾動作。雖然X-3擁有這樣或那樣的缺點，但是對於這些測試來説，X-3正是理想的機型。它的發動機，燃料和結構都集中在了它那又細又長的機身裏，並且它的機翼又短又粗。這種佈局的結果是：X-3的負載集中在了機身上而不是機翼上。它是試驗機的典型佈局。NACA的測試使X-3完成了幾次很成功的試飛，但也使這架飛機差點墜毀。

1954年10月27日，Walker 在X-3速度達到0.92馬赫，高度為30000英尺（9100米）時做出了一個很突然的向左橫滾。

X-3的橫滾與預料中的相同，但是橫滾時它有20度的顛簸和16度的偏向。這架飛機旋轉了足足5秒，然後它才重新獲得了控制。緊接着，Walker駕駛着飛機去完成下一個任務。他讓X-3進行俯衝，並且在高度為32356英尺（9862米）時把它加速到了1.154馬赫，這時他又做出了一個很突然的向左橫滾。 X-3在這時猛烈地向下加速，設定了一項新的重力加速度記錄：-6.7g（-66 m/s²），然後它又向上加速到+7g(69 m/s²)。與此同時，X-3又在傾斜着飛行，又是一個2g（20 m/s²）的重力加速度。儘管這樣，Walker 最後還是控制住了飛機並且成功地降落了。

後來的研究發現，在那個時候X-3的機身負載已經達到了極限。如果飛機繼續加速的話就可能會解體。Walker與他的X-3一同經歷了“橫滾慣性力偶”：在一個軸上的機動會引起另外一個或兩個軸不受控制地機動起來。與此同時，一些F-100也經歷了相似的險境。為了研究這個現象和解決這個問題，NACA專門開展了一項計劃。^[3]

X-3生產

研究人員一共預訂了兩架X-3，但是最終只造了一架，即49-2892號。它一共飛了51次。

1956年，49-2892號被送到美國空軍國家博物館，但是在2006年它在“研究與發展陳列館”展出。

X-3評價

對於X-3來説，這幾次經歷“慣性力偶”的飛行是整個計劃的頂峯。在將近一年之後，X-3被送到地面保存，它再也沒有飛過。Walker在1955年9月20日至1956年5月23日之間又完成了10次飛行。這架飛機隨後被送到美國空軍博物館，並在那裏退役。儘管X-3沒有達到“在巡航速度為2馬赫時提供有關空氣動力的數據”的要求，它在軍中服役的時間還是很有價值的。這架飛機展示出了“慣性力偶”的危險性，並且為對於這個現象的研究提供了數據。它的機翼樣式被用在了F-104上，而且它還是第一批應用了鈦的飛機之一。X-3極高的起飛與降落速度又促使了輪胎技術的發展。

X-3最大的貢獻是它提供的關於“慣性力偶”的數據。這個現象會使飛機失去控制，而且它已經影響到了X-1和X-2的研究計劃。