X-15: ’s werelds eerste ruimtevliegtuig

André Kesseler

2018-11-20 12:59:55

scott crossfield x-15

Vandaag is het 65 jaar geleden dat de Amerikaanse testpiloot Scott Crossfield in een X-15-raketvliegtuig als eerste tweemaal zo snel vloog als het geluid. Met dit toestel werd de basis gelegd voor de moderne lucht- en ruimtevaart.

Al vroeg in de jaren vijftig begonnen wetenschappers bij de National Advisory Committee for Aeronautics (NACA, de voorloper van de NASA) serieus na te denken over bemande ruimtevaart. Maar tussen 1952 en 1954 had men de handen vol aan het testen van supersonische vliegtuigen, zoals de Bell X-1 en de volgende stap liet dus nog even op zich wachten.

X-15

Toch begon het idee voor een ruimtevliegtuig steeds meer terrein te winnen en eind 1954 werd er een deal gesloten tussen de NACA, de Amerikaanse Marine en de Luchtmacht voor Project 1226. Daarin zouden de drie instanties een toestel ontwikkelen dat tussen de 4 en de 10 keer de geluidssnelheid kon halen, en dat op maar liefst 19 tot 80 kilometer boven de aarde.

Een jaar later won vliegtuigbouwer North American Aviation het contract voor de ontwikkeling van wat inmiddels de X-15 werd genoemd. Het bedrijf zou met het prototype een enorme stap moeten maken, want er was niets dat ook maar in de buurt kwam van wat de X-15 zou moeten presteren.

Het bedrijf moest een toestel zien te ontwikkelen dat bestand zou zijn tegen 7 g en de temperatuur van dik 600 graden Celsius waarmee het door wrijving van de tegen de romp botsende luchtdeeltjes te maken zou krijgen. Dat laatste probleem werd opgelost door een nieuw materiaal: Inconel X, een hittebestendige nikkellegering waar delen van de vliegtuighuid werden opgebouwd. Omdat de stuurvlakken in de ijle lucht op de rand met de ruimte niets meer zouden doen, kreeg de X-15 een bijzonder stuursysteem: het reaction control system (RCS). De koers werd veranderd door via kleine opening en in de romp kleine hoeveelheden stoom uit te stoten en dat werd weer geproduceerd door waterstofperoxide te laten reageren met kaliumpermanganaat.

X15doorsnede

Uiteindelijk werden in 1958 de afgesproken drie X-15’s afgeleverd, maar Reaction Motors, het bedrijf dat de motoren zou leveren was nog niet zo ver. De compleet nieuwe krachtbronnen moesten bij 600 kilometer per uur 600.000 pk leveren en om dat voor elkaar te krijgen, verstookten ze een mengsel van ammonia en vloeibare zuurstof, bijna 7000 kilo brandstof in 80 seconden. In afwachting van de nieuwe motoren gebruikte men voor elke X-15 twee raketmotoren die nog van het X-1-project over waren gebleven. Pas in 1960 waren de XLR-99-motoren van Reaction Motors eindelijk klaar en kon het project echt lekker uit de startblokken. Het werd, net als de X-1 onder een aangepaste bommenwerper gehangen (een B-52 dit keer, zie foto hieronder, klik voor groot).

Boeing NB-52B

Men begaf zich vanaf dat moment, meer nog dan bij de ontwikkeling van de Bell X-1 die voor het eerst de geluidsbarrière doorbrak, op totaal onbekend terrein. Niemand wist wat er zou gebeuren als een vliegtuig met duizenden kilometers per uur door de lucht zou gaan. Simulators en computers die dat van tevoren goed konden doorrekenen zouden nog minstens 20 jaar op zich laten wachten en dus was men aangewezen op trial and error. Prototype op de startbaan, testpiloot erin en dan maar hopen dat het goed af zou lopen.

En zo ging de inmiddels tot NASA omgedoopte ruimtevaartorganisatie op onderzoek uit naar de aerodynamische krachten die bij dat soort snelheden vrij zouden komen, de bestuurbaarheid, stabiliteit, hittebestendigheid, lichamelijke gevolgen voor de piloot en de vliegeigenschappen van het toestel tijdens de terugkeer naar de aarde. Bovendien werden er tijdens de vluchten allerlei andere experimenten uitgevoerd, zoals het verzamelen van micrometeorieten in de hogere luchtlagen, detectiesystemen voor inkomende raketten werden beproefd en verschillende isolatiematerialen voor ruimtevaartuigen werden getest.

“De X-15’s kwamen altijd thuis.”

Eén van de projectleiders herinnert zich: “We hadden elke dag op elk vlak problemen. We werden bestookt met compleet onverwachte dingen omdat we ons op totaal onbekend terrein begaven dat we bovendien niet begrepen. Gelukkig waren de toestellen enorm goed gebouwd, zodat we van onze fouten konden leren. De X-15’s kwamen altijd thuis.”

Nou ja, bijna altijd dan. Tijdens het 9,5 jaar durende project, waarbij 199 vluchten werden uitgevoerd, ging het vier keer flink mis. Twee keer gaf de motor er de brui aan en moesten de testpiloten een noodlanding maken op één van de zoutvlaktes in de buurt van het Dryden Flight Research Center (eerder deze maand omgedoopt tot het Armstrong Flight Research Center) in Nevada. Bij de eerste, harde noodlanding brak de X-15 in tweeën. Maar testpiloot Scott Crossfield kon gewoon uitstappen en kort daarna bleek dat het toestel kon worden hersteld. Bij de tweede noodlanding, met vlieger Jack McKay in de cockpit, rolde zijn X-15 om, waarbij McKay een gebroken rugwervel opliep. Nog geen jaar na zijn eerste crash was Crossfield opnieuw aan de beurt. Dit keer vloog de X-15 in brand tijdens een testprogramma op de grond en opnieuw kwam Crossfield ongehavend uit de strijd.

769px-X-15_Crash_at_Mud_Lake,_Nevada_-_GPN-2000-000120

Maar bij een crash in 1967 ging het echt mis. Op 81 kilometer hoogte en bij een snelheid van Mach 5.2 raakte luchtmachtpiloot Mike Adams even afgeleid waardoor hij de gegevens van zijn instrumenten fout interpreteerde. De stuurfout die hij daardoor maakte, zorgde ervoor dat de X-15 onder een verkeerde hoek richting aarde dook en begon te tuimelen. Door de enorme centrifugaalkrachten (15 g verticaal en 8 g lateraal) spatte het toestel in de lucht uit elkaar, waarbij de brokstukken van de X-15 over een gebied van 130 vierkante kilometer verspreid werden en Adams overleed.

De eerste astronauten

Pilot_Neil_Armstrong_and_X-15_-1_-_GPN-2000-000121

Neil Armstrong, die later geschiedenis zou schrijven door als eerste mens een voet in het maanstof te poten, was één van de testvliegers in het X-15-project.

Tijdens de 199 uitgevoerde vluchten haalden acht piloten een hoogte van 80 kilometer en mochten zich volgens de Amerikaanse normen van die tijd dus astronaut noemen. Slechts twee vliegers kwamen voorbij de 100 kilometer hoogte die ook toen al door de  internationale organisatie voor lucht- en ruimtevaart FAI (Fédération Aéronautique Internationale) als norm wordt gehanteerd.

Nog steeds geldt het X-15-project als één van de belangrijkste projecten die de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie ooit ondernomen heeft. De kennis die daarmee verzameld werd, legde de basis voor een hele reeks vliegtuigen die sindsdien hebben rondgevlogen zoals de SR-71 Blackbird en de U-2. Maar ook voor het Amerikaanse ruimtevaartprogramma en de besturing van een hele generatie ruimtevaartuigen, waaronder de Apollo-maanlanders en de zelfs de spaceshuttles.

En in 1965 het zette de X-15 het een bemand snelheidsrecord op naam dat tot de dag van vandaag niet verbroken is. Testpiloot Pete Knight haalde op 3 oktober van dat jaar een snelheid van 7273 kilometer per uur.

Mocht je dat leuk vinden, dan kun je hier een poster van de X-15 downloaden (pdf).

Terug van weggeweest: de rubriek Terugvlucht! Vanaf KIJK 1/2019 lees je elke maand weer over een legendarische gebeurtenis of een opmerkelijk vliegtuig uit de luchtvaarthistorie. Bovendien verschijnt binnenkort de Hoogvliegers-special met daarin de spannendste verhalen uit de luchtvaart.

Bronnen: Lane E. Wallace,  Flights of Discovery, Sixty years of flight research at Dryden Flight Research Center / Wikipedia / NASA

Beeld: NASA / Dryden Flight Research Center







Podcast KIJK en luister via JUKE



Meer Achtergronden