Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
 A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | +
North American X-15
X-15 Silhouette d'un avion

Le North American X-15 (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...) est un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur (dans le cas d'un engin sans moteur, on...) fusée expérimental américain, construit dans le cadre d'un programme de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) sur les vols à très haute vitesse (On distingue :) et très haute altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui...). De 1960 à 1968, les 3 exemplaires construits ont effectué environ 200 vols d'essais pour le compte de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du programme...), pulvérisant tous les records de vitesse et d'altitude détenus par un aéronef piloté à aile fixe.

Le X-15 (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...) 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 (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie,...) d'airs, le frottement (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre deux systèmes en contact.) 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.

Conception

Le X-15

En février 1954, le National Advisory Committee for Aeronautics (ancêtre de la NASA) établit le besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) 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 (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) d'avril 1954, indiquant qu'il n'y avait pas d'obstacle majeur au vu des techniques de l'époque.

Le lancement du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) fut validé en octobre 1954, avec un financement de 95% par US Air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec...) Force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale »...) et 5% par l'US Navy, et un appel d'offre était lancé dans la foulée. La proposition de North American (North American Aviation fut le premier constructeur d'aéronautique militaire américain par le nombre, durant la période de 1935 à 1967. Rien que pendant la Seconde Guerre...) fut retenue et une commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) pour la construction de 3 exemplaires signée en décembre 1955. En février 1956, le développement du moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) 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 (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce...) 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 soit enfin qualifié. Pendant ce temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), deux Boeing B-52 Stratofortress (Le Boeing B-52 Stratofortress est un bombardier stratégique mis en service en 1955, sous l'égide de la Strategic Air Command de l'US Air Force. 744 exemplaires furent construit entre 1954 et 1962, dont 90 sont toujours en service...) étaient modifiés pour pouvoir emporter le X-15 en altitude, les futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) pilotes étaient sélectionnés et un simulateur construit pour les entrainer.

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

  • 10 mars 1959, premier vol (Le premier vol ou vol inaugural d'un avion est la première occasion pour celui-ci de prendre les airs par ses propres moyens. C'est l'équivalent...) "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 entrainant soit le report de vols prévus soit l'interruption d'un vol en cours. Les essais continuèrent malgré tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) 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 (Le fuselage désigne l'enveloppe d'un avion qui reçoit généralement la charge transportée, ainsi que l'équipage. Le fuselage d'un avion supporte la voilure et l'empennage...) 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 (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes. On distingue : les isolants électriques,...) supplémentaire qui se désagrégeait au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans la...) 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 (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour transporter des marchandises), et peut être...) d'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions différentes...).

Le X-15A-2 avec sa couche d'isolant et ses réservoirs externes, sous l'aile du B-52 d'emport
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 au niveau du 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 (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) 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 (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) 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 (Graphie) des systèmes de reconnaissance destinés au Lockheed A-12 Oxcart (Le Lockheed A-12 Oxcart est un avion espion conçu par les États-Unis d'Amérique au tout début des années 1960. Il était capable de voler à de très...). En fonction des besoins, différents capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une...) supplémentaires étaient ajoutés pour obtenir les mesures souhaitées : spectre de la lumière solaire, rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.), 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 suite à 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, suite à un touché un peu brutal à une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...) 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 suite à une explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette...). Le pilote s'en sortit sain et sauf.

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 : suite à une défaillance des gouvernes, l'avion toucha le sol beaucoup trop vite (à 500 km/h) et le patin gauche plia sous le choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de civilisation ou de particules de hautes énergies.). Le X-15 fit alors un tonneau avant de retomber sur le dos (En anatomie, chez les animaux vertébrés parmi lesquels les humains, le dos est la partie du corps consistant en les vertèbres et les côtes. Les dorsaux étaient les muscles les plus sollicités par les...).

Le 15 novembre 1967, le X-15 numéro 3 devenu incontrôlable fut soumis à de trop forts facteurs de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un...) 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
Michael J. Adams devant le X-15 n° 1 en mars 1967
  • Robert Michael White (vol 62)
  • Robert A. Rushworth (vol 87)
  • Joseph Albert Walker (vols 90 et 91)
  • Joseph H. Engle (vols 138, 145 et 153)
  • John B. McKay (vol 150)
  • Neil Armstrong (Neil Alden Armstrong, né le 5 août 1930 à Wapakoneta dans l'Ohio, est un astronaute, pilote d'essai, aviateur de l'United States...) (7 vols effectués)
  • William Joseph Knight (vol 190)
  • Michael James Adams (vol 191)
  • William H. Dana (vol 174 et 197)

La limite officielle internationale de l'espace étant fixée à l'altitude de 100 km, ce titre d'astronaute (Un astronaute est le nom donné à une personne qui voyage ou ayant voyagé dans l'espace. Le terme désigne généralement un professionnel, pilote ou passager d'un...) 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
Atterrissage du X-15 n° 2

Incapable de décoller par ses propres moyens, le X-15 était accroché sous l'aile un Boeing (Boeing (nom officiel en anglais The Boeing Company) est l'un des plus grands constructeurs aéronautiques et aérospatiaux au monde. Son siège social est situé à Chicago, dans l'Illinois. Ses deux...) B-52 Stratofortress puis largué à plus de 10 000 mètres d'altitude. Le moteur fusée était alors allumé pour propulser l'avion vers la haute atmosphère, puis le X-15 suivait une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) balistique (La balistique est la science qui a pour objet l'étude du mouvement des projectiles.) avant de redescendre en vol libre (Le vol libre est l'activité sportive ou de loisir consistant à voler avec un planeur ultra léger (PUL) sans motorisation.) comme un planeur (Un planeur est un aérodyne qui est, par définition, dépourvu de moteur. Il existe toutefois des versions dotées d'un moteur d'appoint escamotable appelées motoplaneur. La pratique du planeur est le vol à voile.) (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 3914 litres d'oxygène liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) (comburant) et un autre pour 5470 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 (Un peroxyde est un composé chimique de formule générale R-O-O-R', le groupe -O-O- étant appelé peroxyle (abrégé "peroxo" quand il est mis en préfixe). Ces composés...) d'hydrogène placées dans le nez (Le nez (du latin nasus) est chez l'homme la saillie médiane du visage située au-dessus de la lèvre supérieure et qui, en le surplombant, recouvre l'orifice des fosses...) et en bout d'ailes.

Le X-15 était truffé d'instruments de mesures destinés à collecter des données pendant les vols : température, pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.), 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 36600 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, a été tellement impressionné qu'il a décidé 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.

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.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

Vous pouvez soumettre une modification à cette définition sur cette page. La liste des auteurs de cet article est disponible ici.