ノースロップX-21Aは、層流制御を備えた翼を試験するために設計された実験機でした。ダグラスWB-66Dの機体をベースに、翼に取り付けられたエンジンを胴体後部に移設し、空気圧縮機用のスペースを確保しました。初飛行は1963年4月18日で、NASAのテストパイロット、ジャック・ウェルズが操縦しました。[ 1 ]有益な試験は達成されましたが、複雑な層流制御システムの保守作業が煩雑だったため、プログラムは終了しました。
| X-21 | |
|---|---|
 ノースロップ X-21A | |
| 一般情報 | |
| タイプ | 実験機 |
| メーカー | ノースロップ |
| プライマリユーザー | アメリカ航空宇宙局（NASA） |
| 建造数 | 2 |
| 歴史 | |
| 導入日 | 実験的 |
| 初飛行 | 1963年4月18日 |
| 引退 | 1968 |
| 開発元 | ダグラスB-66駆逐艦 |
設計と開発
層流制御は、抗力係数を大幅に改善する可能性を秘めた技術であり、航空機の燃料消費量、航続距離、または航続距離において、既存のどの単一の航空技術をもはるかに凌駕する改善をもたらします。原理的には、翼の80%が層流であれば、全体の抗力を25%削減できます。空気と航空機表面間の摩擦力（粘性抗力）は、層流境界層よりも乱流境界層の方がはるかに大きくなります。能動的な層流制御の主な方法は、多孔質材料、複数の狭い表面スロット、または小さな穿孔を通して、境界層の空気を少量吸引除去することです（境界層吸引）。
2つの大きな改修が必要でした。1つ目は、標準装備の主翼下ポッド型アリソンJ71エンジンを取り外し、胴体側面後部にポッド型で搭載された9,490 lb f (42 kN)の静推力を持つゼネラル・エレクトリックXJ79-GE-13アフターバーナーなしターボジェットエンジン2基に交換することです。J79エンジンからのブリードエアは、主翼下フェアリング2基に供給され、それぞれのフェアリングには「ブリードバーン」タービンが内蔵され、翼のスロットから境界層の空気を吸い出しました。
X-21A試験機（55-0408および55-0410）には、翼幅と翼面積を拡大し、後退角を35度から30度に縮小した全く新しい主翼に、高度な層流制御システムが組み込まれました。主翼には翼幅方向に複数のスロット（合計80万個）が設けられ[ 2 ]、乱流境界層を「吸い込む」ことで、より滑らかな層流を実現しました。理論的には、抗力の低減、燃費の向上、航続距離の延長が期待されました[ 3 ] 。
前方コックピットにはパイロット 1 名と航空技術者 2 名が搭乗し、さらに 2 名の飛行試験技術者が翼の下の中央胴体ベイに収容されていました。
テスト
初期試験では、多孔質材料と表面のスロットが破片、虫、さらには雨によって詰まるという重大な問題が発生しました。特定の条件下では、層流面上の空気が急速に冷却され、氷晶が形成されることがありました。これにより層流が急激に乱れ、急速に融解し、乱流へと急速に移行します。これらの領域では、最大95%の層流を達成することが求められていました。[ 2 ] しかし、これらの詰まりの問題により、設計作業は中止されました。
X-21飛行計画では、表面の不規則性の影響、境界層内の3次元的な翼幅方向の流れの影響によって引き起こされる境界層乱流（翼幅方向の汚染と呼ばれる）、大気中の氷結晶などの環境悪化の影響など、先駆的なデータが得られました。[ 4 ]
配置
2機のX-21Aはカリフォルニア州エドワーズ空軍基地に保管され、徐々に遺棄機となり、主に写真撮影用の標的として利用されました。残骸は現在も見学可能ですが、修復や展示のために回収する取り組みは行われていません。[ 2 ] [ 5 ]
仕様（X-21A）
一般的な特徴
- 乗員: 5人
- 長さ: 75フィート3インチ (22.94メートル)
- 翼幅： 93フィート6インチ（28.51メートル）
- 高さ: 25フィート7インチ (7.8 m)
- 翼面積： 1,250平方フィート（116.17 m 2）
- 空車重量: 45,828 ポンド (20,783 kg)
- 総重量: 83,000ポンド (37,727 kg)
- 動力源:ゼネラル・エレクトリック J79 -GE-13ターボジェット2 基、推力 9,400 lbf (42 kN)
パフォーマンス
- 最高速度: 487 ノット (560 mph、896 km/h)
- 範囲: 4,156 nmi (4,780 マイル、7,697 km)
- 実用上昇限度： 42,500フィート（12,957メートル）
参照
関連開発
参考文献
- 注記
- ^ American X-Vehicles: An Inventory、2003年6月。 2007年2月13日閲覧。
- ^ a b cウィンチェスター 2005年 297ページ。
- ^バウガー、ジョー.ノースロップ X-21A 2007年2月14日閲覧。
- ^チェンバース、ジョセフ R.層流制御: 航空力学の聖杯NASA、p. 133–134。
- ^ジェンキンス、デニス・R. X-Planes Photo Scrapbookノースブランチ、ミネソタ州：スペシャルティ・プレス、2004年。ISBN 1-58007-076-0
- 参考文献
- ウィンチェスター、ジム『X-プレーンズとプロトタイプ』ロンドン：アンバーブックス社、2005年。ISBN 1-904687-40-7。
- 「X-Planes 詳細データ – Northrop X-21A」 2017年11月15日閲覧。
外部リンク
- Globasecurity.org – X-21 ラミナーフロー制御
- aeroweb.brooklyn.cuny.edu – ノースロップ X-21A
- Plattner、CM X-21 が層流制御理論をテストします。// Aviation Week & Space Technology、1963 年 6 月 24 日、v. 78、no. 25、pp. 52–62。
