De această dată vă voi vorbi despre oameni. Oameni cu adevărat curajoși care au fost gata să treacă dincolo de pragul necunoscutului, riscându-și viața, pentru a zbura cât mai sus cu viteze hipersonice.
În cadrul programului X-15, au fost implicați 12 piloți care au efectuat un total de 199 de zboruri. Dintre aceștia, 8 piloți au realizat 13 zboruri care au depășit altitudinea de 80 km, calificându-se drept astronauți conform criteriilor Forțelor Aeriene ale SUA.
Primele zboruri
După mai multe zboruri captive, în care X-15 rămânea atașat de avionul purtător NB-52, pe 8 iunie 1959, Scott Crsossfield se desprindea de avionul purtător la altitudinea de 11.500 m, cu viteza de 0,79 M. Chiar înainte de desprindere a constatat că sistemul automat stabilizare a tangaj al lui X-15 era defect. Crossfield a decis să continue zborul și a trecut sistemul pe modul standby. După lansare, X-15 s-a separat elegant de avionul purtător, iar Crossfield a înclinat avionul spre dreapta cu un unghi de aproximativ 30 de grade, abătându-se de la planul de zbor. Trebuie să vă spun că acest prim zbor a fost unul planat, în care nu a fost pus în funcțiune sistemul de propulsie. Spre finalul zborului, în timpul apropierii pentru aterizare avionul X-15 a început să oscileze din ce în ce mai violent pe axa de tangaj. Crossfield : „botul lui X-15 s-a ridicat brusc. A fost o manevră care nu fusese prezisă de simulator… Am fost luat prin surprindere. Am acționat rapid controlul profundorului pentru corecție. Botul avionului a coborât brusc. Dar, în loc să se stabilizeze, a continuat să coboare. Am dat comanda inversă. Botul s-a ridicat, dar mult prea mult. Acum botul urca și cobora ca prora unei bărci mici pe o mare agitată… Nu puteam să controlez mișcările.” X-15 se balansa violent, coborând spre deșert cu o viteză orizontală de aproximativ 324 km/h. Avionul a atins solul în siguranță la cu aproximativ 278 km/h și a rulat aproximativ 1.188 de metri.
După aterizare, Crossfield a spus că a avionul a manifestat un caz clasic de instabilitate statică. Nu avea dreptate. Așa cum făcea la toate zborurile sale, Crossfield folosise manșa laterală, în timpul manevrei de aterizare, în loc utilizeze manșa centrală, iar acest lucru s-a dovedit a fi cauza oscilațiilor avionului. Manșa laterală utiliza mici actuatoare hidraulice, deoarece pilotului i-ar fi fost imposibil (sau cel puțin foarte greu) să miște manșa laterală astfel încât suprafețele de comandă aerodinamică să fie rotite cu același unghi ca în cazul folosirii manșei centrale. Inginerii au decis să restricționeze amplitudinea de acționare a acestor cilindri hidraulici, pe baza unei estimări a intervalului de mișcare necesar. Această estimare s-a dovedit a fi greșită, iar din această cauză un cablu din sistemul acționare a actuatoarelor se întindea și se retrăgea neașteptat. Ceea ce păreau a fi oscilații induse de pilot în timpul aterizării, erau de fapt o problemă mecanică a sistemului de control. Soluția a fost simplă și a constat într-o mică modificare a actuatoarelor hidraulice.
Deși impactul la aterizare nu a fost deosebit de dur, o inspecție ulterioară a relevat că pârghiile de comandă de la ambele tălpici de la trenul principal de aterizare se îndoiseră. Inginerii au stabilit că acest lucru s-a întâmplat din cauza unor sarcini de aterizare mai mari decât cele prevăzute. Sarcinile excesive cauzate de spumarea uleiului în amortizorul trenului de aterizare din față au agravat problema, dar acest lucru a fost descoperit după alte aterizări suplimentare pentru a descoperi acest lucru. Desigur, o dată identificate cauzele, inginerii au căutat să rezolve problemele. În bună parte au reușit dar trenul de aterizare va continua să fie o preocupare pe tot parcursul programului de zbor de teste. Toate celelalte sisteme ale avionului au funcționat satisfăcător în acest zbor, deschizând calea pentru primul zbor propulsat.
Tot Scott Crossfield stat la comenzile primul zbor propulsat al unui avion X-15. El a avut loc pe 17 septembrie 1959. La o altitudine de 11.500 m, avionul experimental se desprindea de aeronava mamă, care zbura cu o viteză de 0,8 M. Sistemul de propulsie a funcționat timp de 224,3 secunde iar avionul a atins viteza de 2,11 M și o altitudine maximă de 16.000 m. Crossfield a aterizat pe Rogers Dry Lake la 9 minute și 11 secunde de la lansare. Imediat după aterizare echipajul de la sol a identificat un incendiu în jurul stabilizatorului ventral, care a fost stins rapid. Ancheta incidentului a identificat drept cauză a incidentului o crăpătură apărută în carcasa superioară a pompei de combustibil a motorului rachetă XLR11. După oprirea motorului pompa a pulverizat combustibil în tot compartimentul motorului, iar, dintr-o cauză necunoscută, acesta s-a aprins pe timpul aterizării. Crossfield a remarcat că „focul a cuprins o zonă mare, topind țevi de aluminiu, conducte de combustibil, supape și alte mecanisme”.
Al treilea zbor al avionului X-15-2 a avut loc pe 5 noiembrie 1959, când NB-52A l-a lansat cu 0,82 M și la o altitudine de 13.411 metri. Zborul a început prost; în timpul secvenței de pornire a motorului, o cameră de ardere din motorul inferior a explodat. Avioanele de urmărire au raportat daune externe în jurul motorului și a părții inferioare, iar incendiul rezultat l-a convins pe Crossfield să aterizeze imediat. Crossfield a oprit sistemul de propulsie, dar cele 13,9 secunde de zbor motorizat au fost suficiente pentru a accelera X-15 la Mach 1. Din păcate, în momentul opririi sistemului de propulsie, avionul zbura la o altitudine prea mică ceea ce a făcut imposibilă eliminarea unei mari părți din carburantul și oxidantului rămase în rezervoare. Crossfield a inițiat manevra de aterizare la aproximativ 290 de metri altitudine, cu o viteză de 470 km/h. Aeronava a atins solul aproape de centrul pistei, cu viteză de 300 km/h și cu un unghi de atac de 10,8 grade, având o viteză de coborâre de 2,9 metri pe secundă. Crossfield avea să noteze mai târziu: “Tălpicile (trenului principal de aterizare) s-au înfipt în sol. Botul s-a izbit puternic de pământ și avionul a brăzdat solul deșertului, încetinind mult mai repede decât de obicei. Apoi s-a oprit complet după 457 de metri în loc de cei 1.524 de metri obișnuiți.” Motivul era simplu, în urma aterizării dure fuzelajul s-a rupt, producând o frânare extrem de eficientă. Când trenul de aterizare de la bot a atins limita, fuzelajul s-a rupt literalmente în două, smulgând aproximativ 70% din șuruburile de la îmbinarea de fabricație. Fuzelajul rupt a săpat în fundul lacului, producând o frânare foarte eficientă.
Un factor care a contribuit la aterizarea dură a fost greutatea de 6.865 kg din momentul impactului. În timpul dezvoltării, inginerii au stabilit o viteză limită de coborâre de 2,74 m/s pe baza unei greutăți de proiectare de 5.216 kg. Avionul, așa cum a fost construit, a ajuns să cântărească 6.000 kg. În plus, așa cum am scris mai devreme, Crossfield nu a reușit să arunce o parte mare din combustibil din cauza unghiului abrupt de coborâre necesar pentru a ajunge la locul de aterizare, ceea ce a crescut și mai mult greutatea la aterizare. Crossfield a declarat mai târziu că pagubele au fost rezultatul unui defect structural care probabil ar fi trebuit să se manifeste încă de la primul zbor.
Recordurile
În cei zece ani de teste eroii despre care vă povestesc acum au depășit în mod repetat recordurile de altitudine și de viteză maxime. Îmi cer iertare, dar, din pricina spațiului limitat, vă voi povesti numai despre cele care au rămas valabile atunci când s-a terminat programul avionului X-15.
Pe 3 octombrie 1967, pilotul Pete Knight a atins viteza maximă pentru X-15, pilotând versiunea modificată a X-15, X-15-A2, care avea rezervoare externe suplimentare. Combustibilul suplimentar a permis un timp mai lung de funcționare la tracțiunea maximă a sistemului de propulsie. Acesta ajungea la 141 de secunde—cu 50 de secunde mai mult decât la modelele de bază ale avionului X-15. Timp de mai bine de oră Knight, aflat în carlinga avionului X-15 fixat sub aripa avionului purtător, a parcurs lista de verificare pre-zbor. Decolarea a avut loc la ora 13:20. S-au îndreptat către Mud Lake, deasupra căruia avionul purtător avea să îl elibereze o oră mai târziu.
Au fost necesare două încercări de lansare înainte ca aceasta să reușească. Knight a declarat mai târziu că a „am apăsat comutatorul de lansare și imediat mi-am retras mâna, pentru a reveni la maneta de gaze, dar am constatat că nu s-a întâmplat nimic. Nu s-a lansat.” Două minute mai târziu fost apăsat din nou comutatorul de lansare, de data aceasta cu succes. Pete a accelerat și a urcat cu un unghi de incidență de 12 grade pentru o portanță mare până când a atins un unghi de urcare (unghiul dintre orizontală și traiectoria de zbor) de 32 de grade. S-a stabilizat la o altitudine de circa 31.000 de metri și a atins o viteză de 2.012 m/s (6,7 M). Această reprezintă record pentru un avion pilotat și propulsat, chiar și după 57 de ani, fără a se întrevede un alt avion care l-ar putea depăși.
Dar aventura nu s-a încheiat aici. După consumarea combustibilului Pete a acționat palonierul, pentru a obține date de zbor referitoare la stabilitate a dinamică a avionului cu stabilizatorul de girație dezactivat. Pe măsură ce a deccelerat până la Mach 5,5, s-a aprins indicatorul „Oxidant fierbinte”. În acest zbor, X-15 transporta o machetă de motor de tip ramjet supersonic cu combustie (scramjet) sub fuzelaj, ca parte a unui proiect NASA de propulsie hipersonică, care avea drept obiectiv examinarea caracteristicilor aerodinamice motorului în zbor hipersonic la scară reală. Avertizarea a fost cauzată de încălzirea aerodinamică generată de unda de șoc generată de macheta scramjet-ului. Aceasta a deteriorat grav avionul. Pete a evacuat oxidantul rămas pentru a preveni o explozie. Dar de unda șoc au lovit, de asemenea, ampenajul vertical, avariind învelișul avionului.
Evenimentul l-a distras pe Knight de la gestionarea energiei X-15, iar acesta a ajuns la altitudinea de reintrare la viteză supersonică, în loc de viteza dorită, mai mică, subsonică. La această viteză, X-15 avea prea multă energie cinetică. Pete a disipat energia cinetică excesivă zburând dincolo de locul de aterizare, permițând rezistenței aerodinamice să încetinească avionul, și apoi a aterizat la viteza corectă.
Altitudinea maximă a fost atinsă de pilotul Joe Walker pe 22 august 1963. În zborul său anterior din 19 iulie 1963, NASA planificase o altitudine maximă de 96.000 de metri, dar el a depășit neintenționat acest nivel și a atins o altitudine de 106.000 de metri, aproape de altitudinea maximă de 110.000 de metri pe care NASA o planificase pentru X-15. Avionul putea să urce peste 122.000 de metri, dar exista îngrijorarea legată de reintrarea din această altitudine. Se considera dificil, dar, totuși, posibil, ca pilotul reușească o reintrare cu succes de la acest plafon, și din acest motiv NASA a stabilit o limită de 122.000 de metri. Din cauza riscurilor reintrării de la altitudini mai mari, zborul a fost setat la 110.000 de metri pentru a permite marje de eroare în ceea ce privește motorul și capacitatea pilotului de a menține limitele stricte ale unghiului de atac.
Traiectoria zborului zbor a fost selectată, cu unghiuri de urcare și oprirea alimentării cu combustibil calculate pentru a putea fi atins obiectivul, ținându-se seama de faptul că acești parametri, în timpul funcționării reale, nu au valori exacte. Iată câteva exemple: tracțiunea motorului putea varia între 254 kN și 267 kN. Trebuie spus că o diferență de 6,7 kN ar fi rezultat într-o schimbare a altitudinii de 2.300 de metri, iar o secundă în plus până oprirea alimentării cu combustibil ar fi dus la o schimbare a altitudinii cu 1.200 de metri. Dacă panta de urcare ar fi fost mai mare cu un grad, ar fi rezultat o schimbare a altitudinii de 2.300 de metri. Altitudinea maximă planificată pentru zbor a fost stabilită la 110.000 de metri pentru a asigura o marjă de siguranță. Dacă s-ar fi produs unele dintre variațiile ușoare în tracțiunea motorului, timpul de oprire a alimentării cu combustibil și panta de urcare, creșterea neintenționată a altitudinii ar fi ridicat avionul X-15 la peste 122.000 de metri altitudine, unde reintrarea ar fi fost mai periculoasă.
Zborul a fost întârziat aproximativ două săptămâni din cauza vremii și a problemelor cu avionul. Lansarea propriu-zisă a decurs bine, iar Walker a respectat de planul de zbor. Motoarele s-au oprit la 53.600 de metri la o viteză de 1.707 metri pe secundă. Avionul a continuat să urce pe o traiectorie balistică până la 108.000 de metri la două minute după epuizarea combustibilului.
După ce a atins altitudinea maximă, avionul s-a îndreptat spre casă, la 492 de kilometri distanță, și se deplasa cu 1.676 metri pe secundă când a ajuns la altitudinea de 53.600 de metri. Aceasta a fost o imagine în oglindă a urcării sale balistice după epuizarea combustibilului. La 29.000 m altitudine forța de suprasarcină era 5 g. Pilotul a menținut această valoare până la altitudinea de 21.300 de metri. Restul zborului până la aterizarea la Baza Aeriană Edwards a fost fără evenimente. Durata totală a zborului a fost de 11 minute și 8 secunde. Deși 108 kilometri este mult peste cei 80 de kilometri necesari pentru ca pilotul să primească calificarea oficială de astronaut, aceasta nu i-a fost acordată lui Joe Walker până la patruzeci și doi de ani mai târziu, după ce acesta a murit.
Probleme
Așa cum este firesc, zborul prin necunoscut implică riscuri. La multe dintre zborurile de test piloții se confruntau cu probleme neanticipate de către ingineri, așa cum ați văzut și mai sus. Din fericire măiestria celor ce se aflau la manșă și-a spus cuvântul. În întreg programul de testare a avionului X-15 nu și-a pierdut viața decât un singur pilot. Despre asta am să vă povestesc ceva mai încolo, pentru că, mai întâi vreau să vă povestesc un alt zbor zbor dramatic, care a dus la rănirea gravă a unui pilot de încercare din programul X-15.
Pe 9 noiembrie 1962 a fost efectuat zborul 74 al programului X-15. La manșa avionului experimental se afla John Barron (“Jack”) McKay. Misiunea sa era să ajungă la i altitudine de 38 km și o viteză maximă de 5,5 M, pentru a verifica stabilitatea și manevrabilitatea aeronavei cu jumătatea inferioară a stabilizatorului ventral îndepărtate. Avionul X-15 s-a desprins de avionul purtător la o altitudine de 13.700 m, cu o viteză de 833 km/h. McKay a pornit sistemul de propulsie, dar când a împins până la capăt maneta de gaze, pentru a ajunge la tracțiunea maximă, a constatat că abia atingea 30% din aceasta. McKay s-ar fi putut întoarce la baza Edwards Air Force, care se afla la o distanță de circa 320 km spre Sud, dar nu era deloc sigur că sistemul de propulsie va continua să funcționeze. Din acest motiv s-a luat decizia să se aterizeze de urgență pe albia uscată a Mud Lake. După ce ajuns la plafonul de 16.500 m și o viteză de 1,49 M, Jack McKay a început să dea ocol lacului pentru a consuma combustibilul. Sistemul de propulsie a fost oprit după 70,5 secunde. McKay a poziționat avionul pentru aterizare în timp ce a continuat să arunce combustibilul nefolosit. Din păcate o cantitate mare de combustibil a rămas la bord. Pe măsură ce se apropia de momentul aterizării a încercat să acționeze flapsurile, dar acestea nu au funcționat. X-25 a aterizat cu o viteză de 476 km/h, cu 106 km/h decât era prevăzut de către proiectanți. Consecințele au fost dramatice. Avionul s-a răsturnat, iar McKay a rămas blocat în carlinga avionului și a suferit răni grave ale coloanei vertebrale. Dacă asta nu era de ajuns, el era în pericol din caza vaporilor de amoniac și de oxidant. Un elicopter de salvare a zburat la punct fix deasupra avionului pentru a-i îndepărta. În cele din urmă a fost preluat de echipa de salvare de la sol și a fost transferat la spitalul din Edwards. Mai târziu avea să se constate că accidentul i-a provocat și mici leziuni cerebrale. După o lungă perioadă de convalescență s-a întors la NASA, dar durerile de spate l-au împiedicat să își îndeplinească îndatoririle așa cum o făcea înainte de accident.
Din păcate sunt obligat să vă povestesc și despre tragedia care a marcat programul avionului X-15. Michael J. Adams, un pilot extrem de talentat, a efectuat primul zbor la bordul unui avion X-15 pe 6 octombrie 1966. A mai efectuat cu succes alte cinci zboruri, din 29 noiembrie 1966 până în 25 august 1967. După cum vedeți avem de-a face cu un pilot foarte experimentat în pilotarea avionului X-15.
Ultimul său zbor a avut loc pe 15 noiembrie 1967. La ora 10:30 el de desprindea de avionul purtător. Un minut mai târziu a ajuns la o altitudine de 24.380 m, cu o viteză de 3.510 km/h. În acest moment undele electromagnetice produse de echipamentul de măsurare a undelor de șoc (care era testat în acest zbor) au interferat cu calculatorul sistemului de stabilizare balistică. Adams a căutat să rezolve rapid problema apărută, dar distras de manevrele pe care le executa a oprit sistemul de propulsie cu o întârziere de 4 secunde. Viteza excesivă a făcut ca avionul să ajungă la o altitudine de 81.080 m, cu circa cinci kilometri deasupra plafonului planificat. Pe măsură ce avionul urca X-15 a început să rotească spre dreapta, cu o viteză de 0,5° pe secundă. În vârful parabolei de urcare valoarea ajunsese deja la 15 grade. Adams nu era conștient de acest lucru deoarece instrumentul de măsurare a atitudinii era setat pentru măsurarea unghiului de picaj și nu pentru măsurarea unghiului de girație. 15 secunde mai târziu avionul a început să se rotească sălbatic. Adams a transmis către sol că ”avionul pare o veveriță”. La scurt timp după aceea a comunicat că este supus unei suprasarcini mari. Deoarece nimeni de la sol nu cunoștea caracteristicile girației în regim hipersonic, nu a putut primi sfaturi. Din fericire Adams reușește să rezolve problema și readuce avionul sub control. Probabil că s-ar fi întors cu bine, dacă MH-96, sistemul automat de control adaptiv al zborului nu ar fi fost pornit și blocat, ceea ce a făcut ca avionul să oscileze puternic , împiedicându-l pe Adams să corecteze atitudinea avionului. Din cauza oscilațiilor avionul a fost supus la sarcini dincolo de limitele proiectate. La circa 20.000 m o parte din structura avionul a cedat. X-15 s-a prăbușit în deșertul de lângă Johannesburg, California… Din nefericire Adams a fost găsit mort lângă avionul pe care îl pilotase…
Încheiere
Sunt convins că eroi, cum au fost cei din programul X-15, există și astăzi, oameni care, riscâdu-și viața, sfidează necunoscutul. Poate m-am născut cu prea multă vreme în urmă, dar îmi pare că acest tip de eroi nu mai sunt cunoscuți de public, oamenii fiind atrași de tot soiul de ”influenceri”, care popularizează, cu mare succes, banalul extrem… Sper că vor reveni vremurile acelea, în care existau mulți oameni care înfruntau necunoscutul…
Notă: prezentarea tehnică a avionului spațial X-15 o găsiți în acest articol.