65年前: X-15極超音速ロケット機の初の動力飛行

ノースアメリカン・アビエーション（NAA）が製造したX-15極超音速ロケット推進航空機は、マッハ6を超える速度と250,000フィートを超える高度での飛行に関する知識を大きく広げました。NASA、米国空軍、米国海軍の共同プロジェクトであったX-15の最初の動力飛行は、1959年9月17日にカリフォルニア州エドワーズ空軍基地（AFB）の飛行研究センター（現在のアームストロング飛行研究センター）で行われました。NAAの主任テストパイロットであるA.スコット・クロスフィールドは、NASAと空軍が航空機の所有権を取得する前に、この飛行とその他の初期のテスト飛行を操縦しました。1959年から1968年の間に、12人のパイロットが199回のミッションを完了し、さらに高い速度と高度を達成しました。

左: 1958 年 10 月にロサンゼルスのノースアメリカン航空 (NAA) 施設で行われたロールアウト式典で、NAA パイロットの A. スコット クロスフィールドが X-15-1 の前でポーズをとっています。右: 1959 年 2 月に NAA 施設で行われた X-15-2 のロールアウト。

X-15 の起源は 1952 年にさかのぼります。このとき、米国航空諮問委員会 (NACA) の空気力学委員会は、研究ポートフォリオを拡大して高度 12 ～ 50 マイル、マッハ数 4 ～ 10 での飛行を研究する決議を採択しました。空軍と海軍はこれに同意し、NACA のフィールド センターで共同で実現可能性調査を実施しました。1955 年、空軍はロサンゼルスのノース アメリカン アビエーション (NAA) に X-15 極超音速航空機 3 機の製造を委託しました。

1958 年 10 月 1 日、新設のアメリカ航空宇宙局 (NASA) が NACA センターを統合し、X-15 プロジェクトを引き継ぎました。2 週間後の 1958 年 10 月 15 日、3 機のうち最初の機体が NAA のロサンゼルス施設でロールアウトされ、クロスフィールドを含む初期の X-15 パイロット数名が出席しました。式典の後、作業員が機体をラッピングして平床トラックに載せ、一晩かけて高速飛行ステーションまで運びました。このステーションは、1959 年 9 月に NASA によってフライト リサーチ センターと改名され、すべての X-15 フライトがここで行われました。この最初の機体が空を飛ぶ前に、NAA は 1959 年 2 月 27 日に X-15-2 をロールアウトしました。1960 年初頭には X-15-3 が小規模な機群を完成させました。

カリフォルニア州エドワーズ空軍基地の飛行研究センター（現在は NASA のアームストロング飛行研究センター）の航空写真。左側に B-52 空母機の 1 機、右側に X-15 が写っている。 画像提供: JD Barnes Collection。

左: X-15 が高度または速度のために使用する 2 つの主なプロファイルを示す図。右: 左側の 2 つの XLR-11 エンジンと、X-15 の動力源として使用されるより強力な XLR-99 エンジン。

以前のXプレーンと同様に、この場合は改造されたB-52ストラトフォートレスである運搬機が、研究ミッションのために燃料を節約するため、高度45,000フィートで34,000ポンドのX-15を放出した。飛行は、ユタ州のウェンドーバー空軍基地からエドワーズ空軍基地に隣接するロジャーズドライレイク着陸地帯まで伸びる飛行回廊であるハイレンジ内で行われ、途中に緊急着陸地帯があった。典型的な研究ミッションは8〜12分間続き、B-52からの発射とX-15のロケットエンジンの点火に続いて、高高度または高速プロファイルのいずれかをたどった。エンジンがバーンアウトした後、パイロットは航空機を誘導して湖底の滑走路に無動力で着陸させた。極超音速飛行中および再突入中の高温に耐えるため、X-15の外皮は、当時新しかったインコネル-Xと呼ばれるニッケルクロム合金で構成されていた。大気圏内での飛行制御に使われる従来の空力面は真空に近い宇宙空間では機能しないため、X-15 は大気圏外を飛行中は弾道制御システムのスラスタを使用して姿勢を制御した。NAA は、X-15 専用に製造された推力 57,000 ポンドの XLR-99 ロケット エンジンの開発が遅れたため、推力わずか 16,000 ポンドの小型 XLR-11 エンジン 8 基を代わりに使用した。テスト飛行の最初の 17 か月間、X-15 は大幅に出力不足のままであった。NAA のチーフ パイロットであるクロスフィールドは、NASA と空軍に機体を引き渡す前に X-15 の初期テスト飛行を実施する主な責任を負っていた。

左: X-15 の最初の無動力滑空テスト飛行の飛行プロファイル。右: 1959 年 6 月、A. スコット クロスフィールドが X-15 の最初の無動力滑空テスト飛行で操縦しています。

クロスフィールドが X-15-1 の操縦を担当し、X-15 が B-52 の翼に取り付けられたままの最初の拘束飛行が 1959 年 3 月 10 日に行われました。クロスフィールドは 6 月 8 日に X-15-1 の最初の無動力滑空飛行を完了しましたが、飛行時間はわずか 5 分でした。

左: B-52 輸送機がカリフォルニア州エドワーズ空軍基地の滑走路を走行中。X-15 とパイロットの A. スコット クロスフィールドが極超音速研究機の初の動力飛行を行う準備を整えている。右: B-52 が X-15 とクロスフィールドを降下高度まで運んでいる。

左: B-52 空母から放出される直前の X-15 のコックピットにパイロットの A. スコット クロスフィールドが写っています。 画像提供: North American Aviation。 右: X-15 は投下直前に余分な燃料を投下します。

左: X-15 が B-52 空母機から降下し、初の動力飛行を開始。中央: X-15 が降下する際の B-52 からの眺め。右: パイロットの A. スコット クロスフィールドが X-15 の 8 基のエンジンすべてを点火し、動力飛行を開始。

左: 初の動力飛行後、湖底に滑空する X-15 を追跡機から撮影した写真。中央: パイロットの A. スコット クロスフィールドが、カリフォルニア州エドワーズ空軍基地の湖底滑走路に X-15 をスムーズに着陸させているところ。 画像提供: North American Aviation右: X-15 の最初の動力飛行が成功した後、クロスフィールドがコックピットから飛び降りる。

9 月 17 日、クロスフィールドは X-15-2 の操縦席で、X-15 の初の動力飛行を成功させた。8 基の XLR-11 エンジンすべてを 224 秒間噴射し、マッハ 2.11 (時速 1,393 マイル) の速度と 52,341 フィートの高度に到達した。いくつかのハードウェアの問題を克服し、わずか 9 分強の飛行と 88 マイルの移動を経て、機体を無事に着陸させた。その後 12 回の飛行で、クロスフィールドは機体の飛行範囲をマッハ 2.97、88,116 フィートに拡大し、飛行特性に関する重要なデータを収集した。最後の 3 回の飛行では、機体用に設計された高推力の XLR-99 エンジンを使用した。クロスフィールドの 14^番目 1960年12月6日の飛行をもって契約試験プログラムは終了し、ノースアメリカン社はX-15を空軍とNASAに引き渡した。

最初の2機の航空機の間に立つノースアメリカン・アビエーションの主任テストパイロット、A・スコット・クロスフィールド氏（左）は、契約飛行試験プログラムの終了時に象徴的にX-15のキーを米国空軍パイロットのロバート・M・ホワイト氏とNASAパイロットのニール・A・アームストロング氏に手渡している。 画像提供: North American Aviation。

左: 1963 年 8 月の高度記録飛行後の NASA X-15 主任パイロット、ジョセフ・「ジョー」・A・ウォーカー。中央左: 1967 年 10 月の速度記録飛行後の空軍パイロット、ウィリアム・J・「ピート」・ナイト。中央右: X-15 の隣に立つ NASA パイロット、ニール・A・アームストロング。右: 1965 年 12 月の X-15A-2 での飛行後の空軍パイロット、ジョー・H・エングル。

クロスフィールドと他の11人のパイロット（NASA 5人、米国空軍5人、米国海軍1人）は、9年間でX-15の合計199回の飛行を完了し、宇宙の端まで飛行し地球に帰還する航空機の空力および熱性能に関するデータを収集しました。パイロットはまた、飛行機のユニークな特徴と飛行環境を利用して一連の実験を実施しました。NASAのチーフパイロット、ジョセフ・「ジョー」・A・ウォーカーは、1960年3月に25回の飛行の最初の飛行を行いました。1963年8月22日の最後の飛行では、X-15-3を高度354,200フィート（67.1マイル）まで操縦しました。これはX-15プログラムで達成された最高高度であり、2004年10月4日のスペースシップワンの最後の飛行で破られるまで、有人航空機の記録でした。

1967 年 10 月 3 日、空軍パイロットのウィリアム J. 「ピート」 ナイトは、燃料を満タンにした外部タンクを装備した X-15A-2 で、有翼機の有人機としては非公式の速度記録であるマッハ 6.70 (時速 4,520 マイル) を飛行しました。この記録は、1981 年 4 月 14 日のスペース シャトル コロンビアの再突入で破られるまで保持されていました。NASA パイロットのニール A. アームストロングと空軍パイロットのジョー H. エングルは、NASA の宇宙飛行士団に加わる前に X-15 を飛行しました。アームストロング氏は宇宙飛行士になる前にX-15で7回飛行し、1966年にはジェミニ8号ミッションに参加し、1969年7月には人類初の月面着陸を果たした。エングル氏はX-15（16回）とスペースシャトル（大気圏内2回、宇宙空間2回）の両方に搭乗した唯一の人物という特別な栄誉を持つ。エングル氏は、X-15の初の動力飛行について「今日でも恩恵を受けているプログラムにおける真のマイルストーンだった」と語った。