North American X-15

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X-15 Silhouette d'un avion
Rôle Avion expérimental
Statut {{{statut}}}
Constructeur North American
Premier vol 8 juin 1959
Mise en service {{{miseenservice}}}
Date de retrait 24 octobre 1968
Investissement {{{investissement}}}
Coût unitaire {{{coûtunitaire}}}
Nombre construit 3
Équipage
1 pilote
Motorisation
Moteur Thiokol XLR99-RM-2
Nombre 1
Type moteur fusée
Puissance unitaire 313 kN
Dimensions
Envergure 6,80 m
Longueur 15,45 m
Hauteur 4,12 m
Surface alaire 18,58 m²
Masses
À vide 6 623 kg
Carburant {{{carburant}}}
Avec armement kg
Maximale 15 422 kg
Performances
Vitesse maximale 7 297 km/h (Mach 6,72)
Vitesse de décrochage {{{vitessemini}}} km/h
Plafond 107 960 m
Vitesse ascensionnelle 18 000 m/min
Distance franchissable 450 km
Charge alaire {{{chargealaire}}} kg/m²
Rapport poids/poussée {{{poidspoussée}}}
Armement
Interne
Externe
Avionique
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Le North American X-15 est un avion fusée expérimental 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 3 exemplaires construits ont effectué environ 200 vols d'essais pour le compte de la NASA, pulvérisant tous les records de vitesse et d'altitude détenus par un aéronef piloté à aile fixe.

Le X-15 a établi des records définitifs de 7 272,68 km/h pour la vitesse (le 3 octobre 1967) et de 107 960 mètres pour l'altitude (23 août 1963). Il a permis aux Américains de récolter de très nombreuses données sur le comportement des flux d'air, le frottement aérodynamique, le contrôle et la stabilité d'un aéronef à grande vitesse et hors de l'atmosphère, ainsi que les techniques de rentrée dans l'atmosphère.

Sommaire

Conception

Le X-15

En février 1954, le National Advisory Committee for Aeronautics (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 fut chargée de trouver des solutions aux nombreux problèmes posés (échauffement cynétique, contrôle de l'appareil dans une atmosphère raréfiée, configuration aérodynamique optimale, etc.) et rendit un rapport au mois d'avril 1954, indiquant qu'il n'y avait pas d'obstacle majeur au vu des techniques de l'époque.

Le lancement du projet fut validé en octobre 1954, avec un financement de 95% par US Air Force et 5% par l'US Navy, et un appel d'offre était lancé dans la foulée. La proposition de North American fut retenue et une commande pour la construction de 3 exemplaires signée en décembre 1955. En février 1956, le développement du moteur-fusée fut confié à Reaction Motors, qui avait proposé un propulseur dérivé de celui des fusées Viking.

Une maquette fut présentée par North American en décembre 1956. La construction des avions commença mi-1957 et le premier X-15 sortit d'usine le 15 octobre 1958. Le moteur XLR99 était cependant très en retard, puisque le premier ne fut livré qu'en avril 1959 et qu'il fallut encore attendre presqu'un an de plus pour qu'il fût enfin qualifié. Pendant ce temps, deux Boeing B-52 Stratofortress étaient modifiés pour pouvoir emporter le X-15 en altitude. Les futurs pilotes étaient sélectionnés et un simulateur construit pour les entraîner.

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

  • 10 mars 1959, premier vol "captif" du X-15 numéro 1, qui resta accroché sous l'aile du B-52 d'emport
  • 8 juin 1959, premier vol sans utilisation des moteurs du X-15 numéro 1
  • 17 septembre 1959, premier vol du X-15 numéro 2 propulsé par deux moteurs XLR 11 provisoires
  • 15 novembre 1960, premier vol du X-15 numéro 2 propulsé par le moteur XLR99 définitif

Ces premiers essais furent parsemés de nombreux problèmes techniques entraînant soit le report de vols prévus, soit l'interruption d'un vol en cours. Les essais continuèrent malgré tout et, fin 1960, le X-15 avait dépassé Mach 3 et 30 000 m d'altitude. L'avion fut alors transféré à la NASA pour les vols de recherche.

Le X-15A-2

Après l'accident de novembre 1962 (voir ci-dessous), il fut décidé de reconstruire le X-15 numéro 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 reçut alors la désignation de X-15A-2.

La vitesse supérieure devait être obtenue en augmentant la durée de fonctionnement du moteur-fusée, ce qui nécessitait simplement à priori d'augmenter la capacité en carburant/comburant. Pour cela, le fuselage fut allongé et deux réservoirs supplémentaires externes furent installés (un de chaque côté du fuselage) : ces réservoirs étaient vidés en premier puis largués en vol et récupérés.

Pour que le X-15 supporte les températures plus élevées prévues, il fut décidé de le revêtir d'une couche d'isolant supplémentaire qui se désagrégeait au fur et à mesure en vol. De son côté, la dérive ventrale fut modifiée pour pouvoir y installer un statoréacteur de 91 cm de diamètre. Comme il n'était plus question d'éjecter en vol la partie inférieure, la garde au sol dut être augmentée.

Enfin, de nouveaux compartiments furent installés pour embarquer les équipements de mesure. Le X-15A-2 pesait au final 10 tonnes de plus que le X-15, ce qui imposa également de renforcer sérieusement 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

Le nouvel avion subit alors un cycle d'essais :

  • 15 juin 1964, premier vol "captif" en restant accroché sous l'aile du B-52 d'emport
  • 25 juin 1964, premier vol réel sans les réservoirs ni le statoréacteur
  • 17 février 1965, premier vol avec les nouveaux équipements de mesure
  • 3 novembre 1965, premier vol avec les réservoirs externes vides
  • 1er juillet 1966, premier vol avec les réservoirs externes remplis
  • 21 août 1967, premier vol avec la couche d'isolant supplémentaire

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

C'est le X-15A-2 qui établit le record de vitesse en atteignant 7 272,68 km/h (le 3 octobre 1967). Cependant, lors de ce vol, la température en surface dépassa les 1 300°C prévus et provoqua des dégâts importants sur une partie de la cellule. Bien que North American ait remis l'avion en état, il ne reprit finalement jamais l'air.

Vols de recherche

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

  • Premier vol à plus de Mach 4 le 7 mars 1961
  • Premier vol à plus de Mach 5 le 23 juin 1961
  • Premier vol au dessus de 200 000 pieds (60 960 mètres) le 11 octobre 1961
  • Premier vol à plus de Mach 6 le 9 novembre 1961
  • Premier vol au dessus de 300 000 pieds (91 440 mètres) le 17 juillet 1962

En avril 1962, la NASA engagea le X-15 dans un programme de recherche incluant un certain nombre d'expériences scientifiques, en plus des expériences et mesures menées sur l'avion lui-même. En 1963/1964, le X-15 participa également à la mise au point des systèmes de reconnaissance destinés au Lockheed A-12 Oxcart. En fonction des besoins, différents capteurs supplémentaires étaient ajoutés pour obtenir les mesures souhaitées : spectre de la lumière solaire, rayonnement ultraviolet, densité des micro-météorites, etc. A partir de février 1965, les nouveaux équipements de mesure du X-15A-2 furent utilisés pour les diverses expériences scientifiques prévues.

L'arrêt du programme fut décidé en 1968, principalement à la suite de la perte du X-15 numéro 3 et à une ré-orientation des budgets de la NASA. Le dernier vol d'un X-15 eut lieu le 24 octobre 1968.

Accidents

Le 5 novembre 1959, le X-15 numéro deux se plia soudain en deux lors de l'atterrissage, par suite d'un touché un peu brutal dû à une masse plus importante que prévue. Le pilote s'en sortit sain et sauf. Le vol avait été interrompu à cause d'un incendie sur l'un des deux moteurs XLR11.

Le 8 juin 1960, un essai au sol du moteur XLR99 définitif se termina par la destruction de tout l'arrière du X-15 numéro 3 à cause d'une explosion. Le pilote s'en sortit indemne.

Le 9 novembre 1962, le X-15 numéro 2 fut très sérieusement endommagé et son pilote John B. McKay gravement blessé lors d'un atterrissage : par suite d'une défaillance des gouvernes, l'avion toucha le sol beaucoup trop vite (à 500 km/h) et le patin gauche plia sous le choc. Le X-15 fit alors un tonneau avant de retomber sur le dos.

Le 15 novembre 1967, le X-15 numéro 3 devenu incontrôlable fut soumis à de trop forts facteurs de charge lors de la descente et se désintégra en vol. Le pilote Michael J. Adams fut tué.

Pilotes

Les pilotes de X-15 reçurent de nombreuses médailles et distinctions pour leur travail et les résultats obtenus. Huit d'entre eux dépassèrent l'altitude de 50 miles (80 km) et gagnèrent ainsi le titre d'astronautes :

Michael J. Adams devant le X-15 n° 1 en mars 1967

La limite officielle internationale de l'espace étant fixée à 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 dépassé à deux reprises.

Autres caractéristiques

Atterrissage du X-15 n° 2

Incapable de décoller par ses propres moyens, le X-15 était accroché sous l'aile un Boeing B-52 Stratofortress puis largué à plus de 15 000 mètres d'altitude(45 000 pieds). Le moteur fusée était alors allumé pour propulser l'avion vers la haute atmosphère, puis le X-15 suivait une trajectoire balistique avant de redescendre en vol libre comme un planeur (mais à vitesse bien plus élevée évidemment).

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

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

La majeure partie du fuselage contenait un réservoir pour 3 914 litres d'oxygène liquide (comburant) et un autre pour 5 470 litres d'éthanol ou d'ammoniaque (carburant).

À très haute altitude, le contrôle directionnel n'était plus assuré par des gouvernes classiques, mais par 12 petites fusées au peroxyde d'hydrogène placées dans le nez et en bout d'ailes.

Le X-15 était 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 éjectable pouvait être utilisé jusqu'à la vitesse de Mach 4 et l'altitude de 36 600 mètres.

Anecdote

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, fut si impressionné qu'il décida de faire participer son héros aux vols d'essai du X-15. Cette aventure a été publiée dans Le journal de Spirou de 1963 à 1964, puis parut dans le 31eme tome de la série intitulé "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 suite à la destruction à l'atterrissage de l'un des skis du X-15.

Voir aussi

Wikimedia Commons propose des documents multimédia libres sur North American X-15.

Liens externes

Ce document provient de « http://fr.wikipedia.org/wiki/North_American_X-15 ».

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