Douglas X-3 Stiletto

O Douglas X-3 Stiletto era um avião experimental a jato nos Estados Unidos da década de 1950, com uma fuselagem fina e um nariz longo e afilado, fabricado pela Douglas Aircraft Company. Sua principal missão era investigar os recursos de projeto de uma aeronave adequada para velocidades supersônicas sustentadas, que incluíam o primeiro uso de titânio nos principais componentes da estrutura da aeronave. Douglas projetou o X-3 com o objetivo de uma velocidade máxima de aproximadamente 2.000 m.p.h, mas foi, no entanto, seriamente insuficiente para esse fim e não poderia sequer exceder Mach 1 em vôo nivelado. Embora a aeronave de pesquisa tenha sido uma decepção, os projetistas da Lockheed usaram dados dos testes X-3 para o Lockheed F-104 Starfighter, que usaram um design de asa trapezoidal semelhante em um bem-sucedido caça Mach 2.

Design e desenvolvimento
O Douglas X-3 Stiletto foi o mais elegante dos primeiros aviões experimentais, mas suas realizações de pesquisa não foram as originalmente planejadas. Ele foi originalmente destinado a testes avançados de propulsão de turbojato Mach 2, mas caiu amplamente na categoria de exploradores de configuração, pois seu desempenho (devido a motores inadequados) nunca atingiu seus objetivos de desempenho originais.  O objetivo da aeronave era ambicioso – era decolar do solo sob sua própria força, subir a grandes altitudes, manter uma velocidade de cruzeiro sustentada de Mach 2 e aterrissar sob sua própria força. A aeronave também deveria testar a viabilidade de asas de baixa proporção e o uso em larga escala de titânio nas estruturas da aeronave. O design do Douglas X-3 Stiletto é o assunto da patente de design norte-americana nº 172.588 concedida em 13 de julho de 1954 a Frank N. Fleming e Harold T. Luskin e atribuída à Douglas Aircraft Company, Inc.

A construção de um par de X-3s foi aprovada em 30 de junho de 1949. Durante o desenvolvimento, os motores Westinghouse J46 planejados do X-3 não foram capazes de atender aos requisitos de empuxo, tamanho e peso; portanto, os turbojatos Westinghouse J34 de menor empuxo foram substituídos, produzindo apenas 2200 libras-força (22 kilonewtons) de pressão com pós-combustão, em vez dos 31.000 KN (7.000 lbf) planejados. A primeira aeronave foi construída e entregue na Base da Força Aérea de Edwards, Califórnia, em 11 de setembro de 1952.

 

DCF 1.0

O X-3 apresentava uma forma esbelta e aerodinâmica incomum, com nariz muito longo e delicado e pequenas asas trapezoidais. O objetivo era criar a forma mais fina e mais fina possível, a fim de obter baixo arrasto em velocidades supersônicas. O nariz estendido era para permitir o fornecimento de equipamento de teste, enquanto o cockpit e o para-brisa semi-enterrados eram projetados para aliviar os efeitos das condições de “matagal térmico”. A baixa relação de aspecto, asas não varridas, foi projetada para alta velocidade e, mais tarde, a equipe de projeto da Lockheed usou dados dos testes X-3 para o design similar da asa F-104 Starfighter. Devido a problemas no motor e na estrutura da aeronave, a segunda aeronave parcialmente concluída foi cancelada e seus componentes foram usados ​​para peças de reposição.

 

História operacional

X-3 em voo
O primeiro “salto” X-3 foi realizado em 15 de outubro de 1952, pelo piloto de testes de Douglas Bill Bridgeman. Durante um teste de táxi em alta velocidade, Bridgeman levantou o X-3 do chão e voou cerca de 1,6 km antes de voltar para o leito do lago. O primeiro vôo oficial foi realizado pela Bridgeman em 20 de outubro e durou cerca de 20 minutos. Ele fez um total de 26 vôos (contando o salto) até o final dos testes de Douglas em dezembro de 1953. Isso mostrou que o X-3 estava com pouca potência e era difícil de controlar; sua velocidade de decolagem era extraordinariamente alta – 260 nós (300 mph; 480 km / h). Mais seriamente, o X-3 não se aproximou da velocidade máxima planejada. Seu primeiro vôo supersônico exigiu que o avião fizesse um mergulho de 15 ° para alcançar Mach 1.1. O vôo mais rápido do X-3, realizado em 28 de julho de 1953, atingiu Mach 1.208 em um mergulho de 30 °. Um plano para remodelar o X-3 com motores de foguete foi considerado, mas acabou sendo abandonado.

Com a conclusão do programa de teste do contratado em dezembro de 1953, o X-3 foi entregue à Força Aérea dos Estados Unidos. O fraco desempenho do X-3 significava que apenas seria realizado um programa abreviado, para ganhar experiência com asas de baixa proporção. O tenente-coronel Frank Everest e o major Chuck Yeager fizeram três vôos. Embora voados por pilotos da Força Aérea, estes foram contados como voos da NACA. Com o último vôo de Yeager em julho de 1954, a NACA fez planos para uma série limitada de voos de pesquisa com o X-3. Os vôos iniciais analisaram estabilidade e controle longitudinal, cargas de asa e cauda e distribuição de pressão.

 

Joseph A. Walker, piloto da NACA, fez seu voo de checkout no X-3 em 23 de agosto de 1954, depois realizou oito vôos de pesquisa em setembro e outubro. No final de outubro, o programa de pesquisa foi ampliado para incluir testes de estabilidade lateral e direcional. Nesses testes, o X-3 foi rolado abruptamente em velocidade transônica e supersônica, com o leme mantido centralizado. Apesar de suas deficiências, o X-3 foi ideal para esses testes. A massa de seus motores, combustível e estrutura estava concentrada em sua fuselagem longa e estreita, enquanto suas asas eram curtas e grossas. Como resultado, o X-3 foi “carregado” ao longo de sua fuselagem, em vez de suas asas. Isso era típico das aeronaves de combate em desenvolvimento ou teste.

Esses testes levariam ao vôo mais significativo do X-3 e à quase perda da aeronave. Em 27 de outubro de 1954, Walker fez uma curva abrupta para a esquerda a Mach 0,92 e uma altitude de 30.000 pés (9.100 metros). O X-3 rolou como esperado, mas também subiu 20 ° e guinou 16 °. A aeronave girou por cinco segundos antes de Walker conseguir recuperá-la sob controle. Ele então configurou o próximo ponto de teste. Walker colocou o X-3 em um mergulho, acelerando para Mach 1.154 a 32.356 pés (9.862 m), onde fez um giro esquerdo abrupto. A aeronave caiu e registrou uma aceleração de -6,7 g (-66 m / s²), depois subiu para +7 g (69 m / s²). Ao mesmo tempo, o X-3 escorregou lateralmente, resultando em uma carga de 2 g (20 m / s²). Walker conseguiu controlar o X-3 e pousou com sucesso.

O X-3 Stiletto em exposição no hangar de pesquisa e desenvolvimento do Museu da Força Aérea dos EUA, 2005
O exame pós-vôo mostrou que a fuselagem havia sido sujeita ao seu limite máximo de carga. Se a aceleração tivesse sido maior, a aeronave poderia ter quebrado. Walker e o X-3 haviam experimentado “acoplamento por inércia do rolo”, no qual uma manobra em um eixo causaria uma manobra não solicitada em uma ou duas outras. Ao mesmo tempo, vários Super Sabres norte-americanos do F-100 se envolveram em incidentes semelhantes. Um programa de pesquisa foi iniciado pela NACA para entender o problema e encontrar soluções.

 

Para o X-3, o vôo do acoplamento de rolos foi o ponto alto de sua história. A aeronave foi aterrada por quase um ano após o voo e nunca mais explorou sua estabilidade de rolagem e limites de controle. Walker fez outros dez vôos entre 20 de setembro de 1955 e o último em 23 de maio de 1956. A aeronave foi posteriormente retirada para o Museu Nacional da Força Aérea dos Estados Unidos.

Embora o X-3 nunca tenha cumprido sua intenção de fornecer dados aerodinâmicos no cruzeiro Mach 2, seu curto serviço foi útil. Ele mostrou os perigos do acoplamento por inércia do rolo e forneceu dados de testes de voo iniciais sobre o fenômeno. Sua pequena asa não carregada e altamente carregada foi usada no Lockheed F-104 Starfighter, e foi uma das primeiras aeronaves a usar titânio. Finalmente, as velocidades muito altas de decolagem e pouso do X-3 exigiram melhorias na tecnologia dos pneus.

 

Produção
Duas aeronaves foram encomendadas, mas apenas uma foi construída, completando 51 vôos de teste.

Aeronaves em exposição
O X-3 foi transferido em 1956 para o Museu Nacional da Força Aérea dos Estados Unidos na Base da Força Aérea de Wright-Patterson, Ohio.  A partir de 2008, ele está em exibição na Galeria de Pesquisa e Desenvolvimento do Museu.
Especificações (X-3)
X-3 Stiletto 3 ver diagrama WIKI-EN NASA.png
Dados de aeronaves McDonnell Douglas desde 1920, volume 1

Características gerais

Tripulação: 1
Comprimento: 66 pés 9 pol (20,35 m)
Envergadura: 6,91 m
Altura: 12 pés 6 pol (3,82 m)
Área da asa: 15,47 m2 (166,5 pés quadrados)
Proporção da imagem: 3
Peso vazio: 6.507 kg (14.345 lb)
Peso bruto: 9.435 kg (20.800 lb)
Peso máximo de decolagem: 10.160 kg (22.400 lb)
Grupo motopropulsor: 2 × turbojatos Westinghouse XJ34-WE-17, pós-combustão de 3.370 lbf (15,0 kN), cada um seco, 4.900 lbf (22 kN) com pós-combustor
atuação

Velocidade máxima: 613,5 kn (706,0 mph, 1.136,2 km / h) a 20.000 pés (6.100 m)
Velocidade máxima: Mach 0.987
Alcance: 800 km
Resistência: 1 hora a 512,7 kn (590,0 mph; 949,5 km / h) a 30.000 pés (9.100 m)
Teto de serviço: 12.000 m (38.000 pés) absolutos
Taxa de subida: 19.000 pés / min (97 m / s)
Carregamento da asa: 610 kg / m2
Empuxo / peso: 0,476

 

 

 

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