X-Planes / Dělníci kosmonautiky (3.díl)

Letoun NB-52A letí vzduchem a stoupá do určené výšky. Pod svým pravým křídlem si nese zbrusu nový letoun, který čeká na svůj první let. Píše se 8. červen 1959 a na palubě prvního kusu X-15 sedí tovární pilot North American Aviation, Scott Crossfield. NB-52A nastoupal do pracovní výšky 11 500 m s rychlostí M=0,79 a nyní již zbývá, aby se Scott se svým X-15 oddělil od mateřského letounu a klouzavým letem přistál na dně vyschlého jezera u základny Edwards AFB. Ještě nedošlo k oddělení a už musel Scott řešit výpadek v systému řízení SAS přepnutím na STANDBY a potvrdit pokračování v letu. Oddělení proběhlo čistě a X-15 konečně mohl provést svůj inaugurační let. Crossfield stočil svůj stroj doprava a ověřoval řízení. Času bylo málo, let nepřesáhne 6 minut a už se musí chystat na přistání. Nasměroval X-15 na dráhu, začal podrovnávat a držel si rychlost, když v tom začal X-15 zvedat příď mnohem víc, než Scott čekal, rychle potlačil a zase se rychle snažil srovnat X-15. Marně, letoun zase pokračoval přídí vzhůru víc, než bylo zdrávo v takové chvíli a choval se velmi „jankovitě“. Byla to opravdu velmi nebezpečná situace, kdy šlo o život pilotovi a hrozilo zničení X-15. Scott Crossfield byl velmi zkušený zkušební pilot, který s chladnou hlavou dokázal celou situaci ukočírovat a usadit svůj stroj na zem. Pilot Milt Thomson to při pohledu na situaci komentoval tak, že to byl strašný pohled na strašlivou situaci.

X-15 3/4 Provoz

Dne 17. října 1958 dorazil na leteckou základnu Edwards AFB první kus letounu X-15, z továrny North American Aviation v Los Angeles. Podle smluvních podmínek musel vždy proběhnout demonstrační let, který prokáže letovou způsobilost. Tyto lety probíhaly v rychlostech okolo M=2, protože lety nad rámec M=3 byly už součástí výzkumné oblasti, která spadala do působnosti NASA a USAF. Před zahájením výzkumných letů muselo být provedeno několik zkoušek a kalibrací systémů. Poprvé se X-15 dostal do vzduchu, zavěšený na pylonu NB-52A, 10. března 1959, kdy během jedné hodiny a osmi minut letu, byla ověřována konfigurace NB-52A a X-15. Ověřován byl především vliv letových vlastností nosného letounu na X-15 během letu a vzájemného oddělení letounů. V počátcích vývoje totiž panovaly jisté obavy z oddělení X-15 od nosného letounu a jeho ovlivnění pro X-15. Dalším z úkolů prvního společného letu byla kalibrace přístrojového vybavení. Let probíhal při rychlosti M=0,83 ve výšce 13 700 m. Po tomto prvním společném letu, bylo rozhodnuto přistoupit 1. dubna 1959, k prvnímu oddělení X-15 od nosného letounu po kterém měl následovat klouzavý let zakončený na dně vyschlého jezera poblíž základny Edwards. První pokus byl přerušen, pro poruchu rádia na palubě X-15 a sestava letounů přešla na další ověřovací let ve společné konfiguraci. Další pokus, 10. dubna, byl opět přerušen před oddělením, z důvodu poruchy rádia a APU (Auxiliary Power Unit). Třetí pokus skončil opět přerušením bez oddělení, opět díky APU a nově i systému řízení stability SAS. Před dalšími pokusy o klouzavý let, muselo dojít k nápravě systému APU, který dělal mnoho vrásek inženýrům. Úpravou instalace v přetlakovém vedení systému, bylo dosaženo přijatelných výsledků a mohlo dojít k dalšímu pokusu o let. Zajímavostí je, že v té době byl i úspěšně proveden první pozemní zážeh, dočasně použitých motorů XLR-11, a tím byl letoun defacto už připraven na motorický let i když stále neproběhl let bez motoru. Další pokus o let, 5. června 1959, vlastně ani neproběhl, už během pojíždění na let ohlásil Scott Crossfield kouř v kabině, který jak se později ukázalo byl od přehřátého ventilátoru. Konečně 8. června došlo k oddělení X-15 od NB-52A. Jak jsem již popisoval v úvodu, nejednalo se o úplně hladký průběh letu, který neskončil katastrofou jen díky zkušenostem a chladné hlavě Scotta Crossfielda. Už před samotným oddělením musel Scott přepnout systém řízení SAS (Stability Augmentation System), který pomáhal tlumit aerodynamické síly v řízení, do módu STANDBY. Ale i přes tento problém se rozhodl pokračovat a proběhlo hladké oddělení s přechodem do klouzavého letu, který za necelých pět minut měl zakončit přistáním na dně vyschlého jezera. Už po oddělení Scotta svrběly ruce, protože byl velmi zvědavý, jak bude fungovat systém řízení pomocí řídící páky instalované na pravém bočním pultu na které se podílel. Po srovnání letounu do osy dráhy začal podrovnávat, ale příď letounu se v té chvíli zvedala nadměrně nad Scottovo očekávání. Okamžitým potlačením řízení se snažil srovnat úhel přídě do správné polohy, ale i přes nedostatečný účinek řízení dokázal s nebezpečně rozdováděným letounem nakonec přistát. Ti, co přihlíželi si oddechli, že nedošlo ke katastrofě. Jedním z přihlížejících byl i Jack Fischel, který upozorňoval inženýry NAA, že musí oznámit Scottu Crossfieldovi před letem, aby nepoužíval boční řídící páku, ale pouze středovou! Důvodem bylo to, že ještě nebyly kalibrovány síly na této páce a docházelo k prodlevám v řízení! To se ovšem nestalo a při telefonickém dotazu Jacka Fischela ke Scottu Crosfieldovi, zda použil boční řídící páku panovalo dlouhé ticho. Nikdo totiž Scottovi neřekl ani slůvko o nepoužívání tohoto řízení. To dobré, co z tohoto letu vzešlo, byly záznamy letu i s daty které pomohly přesně nastavit i tento systém řízení a další problémy se už neobjevily. Samotní piloti dokonce během většiny letů upřednostnili právě boční řízení.

První motorový let s druhým X-15-2, byl po předchozích problémech s APU před letem, proveden 17. září 1959. Scott Crossfield vedl letoun na let s rychlostí M=2,1 ve výšce 15 900 m, poháněného pomocí dvou motorů XLR-11 s následným přistáním blízko Edwards AFB. Po úspěšném přistání byl v oblasti zadního stabilizátoru zaznamenán požár, který byl okamžitě uhašen. Příčinou byl prasklý difuzor palivového čerpadla, který po vypnutí motorů rozstřikoval palivo v motorovém prostoru. Třetí let proběhl 5. listopadu 1959, kdy během startovací sekvence došlo k explozi jedné z komor spodního motoru. Výbuch měl za následek poškození motorového prostoru a Crossfield se rozhodl nouzově přistát na dně Rosamondského vyschlého jezera. Vypustil palivo a poté posadil letoun na dno jezera, kde došlo po dotyku příďového podvozku se zemí k rozlomení letounu v půlce trupu. Přibližně 70% procent šroubů bylo touto silou doslova vystřihnuto. Tato nehoda měla svůj počátek v prvním letu letounu. Samotný letoun X-15-2, byl poslán na opravu do NAA a později pokračoval v programu.

Pro výzkumné lety s X-15 si určila každá organizace, která se podílela na projektu, svého zástupce z řad pilotů. Celkem se jednalo o jedenáct mužů, kteří budou provádět zkušební lety ve dvou různých profilech. První profil byl rychlostní let v konstantní výšce a druhý let byl výškový, s malým skokem za hranice atmosféry. Za NASA se programu účastnilo pět pilotů, to samé za USAF a jeden pilot zastupoval US NAVY.

Za NASA se programu účastnili tito piloti:
Neil A. Armstrong, William H. Dana, John B. McKay, Milton O. Thompson, Joseph A. Walker

Za USAF se programu účastnili tito piloti:
Michael J. Adams, Joe H. Engle, William J. Knight, Robert A. Rushworth, Robert M. White

Za US NAVY se programu účastnil pilot:
Forrest S. Petersen

Právě Joseph A. Walker provedl první let, po předání letounu k  NASA a otevřel tím tak letový program pro X-15. Program letů probíhal nyní s prvními dvěma kusy X-15, které létaly stále s motory XLR-11. Dne 29. června 1959 přišel na Edwards AFB i třetí kus X-15, na kterém už byl instalován první letový kus původně určeného motoru XLR-99. Samotný letoun X-15-3 už nebyl přizpůsoben pro instalaci náhradních motorů XLR-11. K instalaci nového motoru došlo i u druhého exempláře X-15-2. Nutno dodat, že motor XLR-99 měl nakonec zpoždění ve vývoji a dodávce celý rok a půl.

Dne 8. června probíhala na zkušebním standu pozemní motorová zkouška X-15-3 s nově instalovaným motorem, kdy byl letoun upevněn pomocí speciálních svorek na zádi letounu. Motorové zkoušky se ujal Scott Crossfield, který usedl do kokpitu a provedl start motoru s náběhem na poloviční tah a následnou akcelerací na plný tah, poté motor vypnul, aby mohl provést opakované spuštění. Po uplynutí povinných 25 sekund vyčkávání provedl pokus o opakované spuštění motoru, který ale skončil explozí. Letounu se roztrhnul u zadní části a pokračoval, vlivem exploze, dalších deset metrů dopředu. Jakmile se podařilo dostat Scotta Crossfielda ven z kabiny, mohl spatřit neuvěřitelný pohled, X-15 byl od zadní části doslova odtržen a zadní část s motorem a vertikálním stabilizátorem zůstala pevně ve standu. Následné vyšetřovaní ukázalo, že došlo k roztržení nádrže s amoniakem vlivem nefunkčního regulátoru tlaku. Na vině byly nevhodné vlastnosti zkušebního zařízení, které způsobilo
přetlak, který regulátor nedokázal regulovat. U samotného letounu nebyly nalezeny zásadní problémy a vrak letounu byl odeslán zpět do továrny NAA, kde došlo k jeho přestavbě a poté se opět vrátil do provozu. Dne 6. prosince 1960 provedl Scott Crossfield svůj poslední let s X-15, při kterém bylo úspěšně provedeno ověřování řízení tahu, vypnutí a následné opakované spuštění motoru XLR-99. Tím byl provoz plně  předán do rukou zkušebních pilotů NASA, USAF a US NAVY.

Po zahájení letového programu se stále muselo řešit několik problémů v konstrukci letounu, ale celkově se dá říct, že program běžel uspokojivě. Jedním ze systémů, už notoricky známém, byl systém APU, který stále vykazoval problémy s tlakem. Tento problém byl nakonec vyřešen přidáním vytápění hydraulického potrubí, které vedlo hned vedle dusíkové instalace chlazení přístrojů. Kvůli tomu docházelo k zamrzání potrubí a čerpadlo nedokázalo navyšovat tlak. Dalším ze systémů v diskusi byl systém SAS určený k tlumení kmitů v řízení. Během sestupů docházelo k silným vibracím letounu po dobu přibližně 45 sekund. Analýzou bylo prokázáno, že systém vlastně funguje, jak má a tlumí frekvence na přijatelné hodnoty, ale zásahy do řízení se zvyšovalo kmitání. Tento problém byl nakonec také odstraněn, ale v rámci kvalitnějšího výcviku získali piloti ze střediska v AMES upravený letoun JF-100 C, s proměnlivou stabilitou simulující let X-15. V průběhu letů se postupně dařilo plnit stanovené cíle v zájmových oblastech, kterými byly:

• Aerodynamické chování v hypersonické rychlosti a rychlost ohřevu
• Konstrukční charakteristika letounu při vysokém ohřevu a letovém zatížení
• Výkonnost pilota
• Stabilita a řízení při výstupu nad hranici atmosféry a následném návratu

Během letů vyšlo najevo, že bude nutné upravit kryt kabiny s okénky, protože při větším tepelném zatížení došlo ve dvou případech k jejich rozbití. Naštěstí bez toho, aby se sklo roztříštilo do kabiny pilota.

Po zahájení projektu Mercury, který čerpal také z výsledků X-15, došlo k mediálnímu zastínění programu X-15. Oba tyto programy běžely paralelně, ale program Mercury poskytoval více informací o stavu beztíže než program X-15. Každý z těchto programů demonstroval schopnost fungování člověka v různých prostředích. Postupně s lety docházelo i k navyšování výkonů a dosažených limitů. Během programu došlo roku 1961 k návrhu, aby byl X-15 více využit v širší škále vědeckých experimentů souvisejících s vesmírem. Pro tento účel vytvořily USAF a NASA výbor, Joint Program Coordinating Committee, který měl připravit plán experimentů. Experimenty byly rozděleny do dvou kategorií podle důležitosti a významu. Kosmický program X-15 zahrnoval ve výsledku dvacet osm experimentů. Pro zajímavost, byl na X-15 zkoušen izolační materiál pro raketu Saturn 5, který byl konkrétně nanesen na aerodynamické brzdy.

Dne 9. listopadu 1962 došlo k vážné nehodě X-15-2 s pilotem Jackem McKayem, který vyvázl s vážnými zraněními. Během letu došlo k poruše na motoru, který byl schopen maximálně 30 % tahu. Instrukce mluvily jasně, vypustit palivo a přistát na dně jezera Mud. Během přiblížení na přistání však nedošlo k vysunutí vztlakových klapek a letoun šel na přistání vyšší rychlostí. Navíc nedošlo k plnému vyčerpání pohonných látek a letoun byl tak těžší. To v kombinaci s vyšší rychlostí vedlo ke zborcení přistávacích ližin a letoun tak jel po dně jezera dokud se nepřevrátil. Celou hodinu trvalo, než záchranáři vykopali pilota zpod letounu, který celou dobu komunikoval bez větších potíží. Až po vyšetření se ukázalo, že má vážně poraněny dva obratle. Jack McKay se dokázal do programu po půl roce opět vrátit a létat s X-15, ovšem následky z nehody si nesl celý život. X-15-2 byl opět poslán do továrny NAA, kde došlo k jeho opravě a následné modifikaci, v rámci testovacího programu nového náporového motoru. Po této nehodě dostal X-15-2 neoficiálně přezdívku Fénix, protože to byla již druhá přestavba po nehodě.

Zdroje informací:
https://ethw.org/
https://history.nasa.gov/
https://history.nasa.gov/
https://www.sierrafoot.org/
Monografie Hypersonic Before the Shuttle, Dennis R.Jenkins, rok vydání 2000, NASA Publication
X-15 Research at the edge of space, NASA, rok vydání 1964
North American Aviation, Inc., Flight manual X-15, Los Angeles, rok vydání 1961

Zdroje obrázků:
https://www.sierrafoot.org/x-15/adventures/flight_001/fl1_first_drop_color_9wide.jpg
https://www.sierrafoot.org/x-15/adventures/flight_001/fl1_path_large.jpg
https://norman.hrc.utexas.edu/NYJAgal/web/NYJA000141.jpg
https://www.nasa.gov/sites/…feature/public/images/343082main_EC66-1017_full.jpg
https://ethw.org/w/images/2/24/106._X-15-3_Explosion.jpg
https://history.nasa.gov/x15lect/i-19.jpg
https://ethw.org/w/images/c/c1/108._X-15_Crash_at_Mud_Lake.jpg