North American X-15 - Définition

Introduction

X-15
Vue de l'avion
Constructeur	North American
Rôle	Avion expérimental
Premier vol	8 juin 1959
Date de retrait	24 octobre 1968
Nombre construit	3
Équipage
1 pilote
Motorisation
Moteur	Thiokol XLR99-RM-2
Nombre	1
Type	moteur fusée
Poussée 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
Maximale	15 422 kg
Performances
Vitesse maximale	7 297 km/h (Mach 6,75)
Plafond	107 960 m
Vitesse ascensionnelle	18 000 m/min
Rayon d'action	450 km
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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 (le 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.

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 cinétique, 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 des 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 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 que 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
• 1^er 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.