bélyegkép|250px|Az X–15 a B–52 hordozó-repülőgépről történt leoldás utáni pillanatban
A North American X–15 rakétahajtású kísérleti repülőgép, melyet az 1950-es évek második felében fejlesztettek ki az Egyesült Államokban és hiperszonikus kísérleteket folytatott vele az üzemeltető NACA, majd utódszervezete, a NASA. Valószínűleg a legfontosabb az X-sorozat kísérleti repülőgépei között, amelynek harmadik olyan tagja volt, amellyel az elérhető legnagyobb sebességek – és kiegészítésképpen a legnagyobb magasságok – felé vezető utat keresték a kutatók. Az elődtípusok a Mach 3,2-ig jutottak, amikor a NASA annak ellenére ragaszkodott a még nagyobb sebességek elérésére végzett kísérletekhez és az ehhez szükséges repülőeszköz kifejlesztéséhez, hogy a legtöbben már a ballisztikus rakétákban látták ennek a sebességtartománynak a monopóliumát, így erre az igényre a Bell Aircraft egyik vezető mérnöke, Walter Dornberger – korábbi, a német V–2 fejlesztésében jelentős szerepet vállalt menekült mérnök – vetette fel, hogy a szintén a náci Németországban megszületett ötlet – ti. Eugene Sänger Silbervogele – megvalósítását javasolta, amely egy Mach 5-7 közötti sebességet 80–120 km magasságot elérő gép lehetőségét vázolta. A North American Aviation lett a kijelölt gyártó, akinek fejlesztésében később testet is öltött a kísérleti repülőgép, a gép lelkét jelentő rakétahajtómű, az XLR–99-es fejlesztését pedig a Reaction Motors (később: Thiokol) végezte. A Harrison Storms főmérnök és Charles Feltz mérnök vezette csapat a kor egyik legnagyobb technikai kihívását jelentő feladatban az egyik legösszetettebb gépet építette meg, amelyhez sokszor még a technológiát is ki kellett fejleszteni, ami lehetővé tette a megvalósítását.
1958 októberére készült el az első példány a gépből, amely előbb siklórepüléses teszteket végzett, majd ideiglenesen a korábbi X–1-es hajtóművét, az XLR–11-est kapta meg az első tesztekhez. Később csatlakozott a flottához még két példány, így összesen három legyártott példánnyal repülték végig a programot. Kialakításában a legfontosabb szerepet a nagy sebesség és magasság viszonyai közötti irányíthatóság és stabilitás jelentette. A nagy kihívást az jelentette, hogy a gép egyszerre repült az aerodinamika törvényeinek hatókörében (a légkör alsóbb rétegeiben), majd azokon kívül, a légkör felsőbb rétegeiben, lényegében az űrben. Így kapott például a gép kettős kormányrendszert, egy aerodinamikait és egy reaktív kormányrendszert. Különlegesnek számított a gép felszállása és leszállása is. Felszállni egy, a NASA kötelékébe utalt bombázógép az NB–52 Stratofortress szárnya alá függesztve szállt fel, az anyagép egészen méteres magasságig vitte (főként azért, hogy az út és az ahhoz szükséges üzemanyag nagyrészét kitevő üzemanyag-fogyasztást megspórolják). A leszállás pedig különleges futóműre, csúszótalpakra történt, amelyek ideálisak volta a tesztek színhelyéül kijelölt Mojave-sivatagbeli kiszáradt tómederbeli üzemeléshez.
A géptípus összesen 199 repülést teljesített 1959 szeptember és 1968 októbere között. Ezek során végül összesen 13 alkalommal lépte át a gép a 80 km-es magasságot és kétszer a világűr határának számító Kármán-vonalat – a 100 km-es magasságot – mivel a repülések kétharmada a maximális magasság elérését ostromolta –, illetve összesen tízszer repült a gép gyorsabban 6000 km/h-nál és egyetlen egyszer a 7000 km/h-t is meghaladta. Az általa felállított magassági rekord 107,8 km, a sebességi rekord pedig 7273 km/h volt.
A gépet összesen 12 pilóta vezette az idők során. Köztük talán a legismertebb név Neil Armstrongé, aki összesen 7 repülésen vezette az X–15-öt, hogy később átkerüljön a NASA Apollo-programjában és az Apollo–11-en az első ember legyen, aki a Holdra lépett. A tizenkettek között még egy másik, később űrhajóssá váló pilóta, Joe Engle is szerepelt, míg mások eredményes katonai repülő karriert futottak be. Egy pilóta, Michael J. Adams viszont az X–15-össel végzett tesztek egyikén vesztette életét, amikor az X–15–3 egy nagy magasságú repülés során irányíthatatlanná vált és a strukturális sérüléseket szenvedve lezuhant a sivatagban. A 191. repülésen elszenvedett katasztrófa után nagyon hamar, a 199. repüléssel fejeződött be a program, amely több forradalmi eredményt hozott a hiperszonikus repülés tudományába, így a gép kitüntetett szerepet vívott ki magának a repüléstörténetben. Az X–15 által szolgáltatott adatok segítettek később a repülőgépek és az űrhajók tervezésében.
Története
Az X–sorozatú kísérleti repülőgépek
A második világháború utolsó éveiben bekövetkező műszaki áttörés (például a sugárhajtómű) kijelölte, hogy a repülés fejlődésének irányát – különösen a katonai repülést illetően – a repülőgépek sebességének növekedése fogja kijelölni és dominálni. Emiatt az amerikai repüléskutatásokra hivatott kutatóintézet, a NACA a hadsereg különböző haderőnemeivel, így a US Navy-val, vagy az USAAF-fal karöltve a repülőgépek sebességének növelését célzó kutatásokba fogott. Ennek megvalósítására útjára bocsátották az ún. X-sorozatot, amely olyan kísérleti repülőeszközöket jelentett, amelyek mindegyikével valamilyen repülési jellemző viselkedését kutatták. Ezek sorában az első a repülőgép sebességének növelése volt, azon belül is célként kitűzve a hangsebesség, azaz a Mach 1 átlépését.
A Bell Repülőgépgyár megépítette az X–1 jelű kísérleti gépet, amellyel Chuck Yeager 1947. október 14-én lépte át a hanghatárt a kaliforniai Mojave-sivatag felett. A repülés profilja különleges volt, a gép egy B–29 Superfortress bombakamrájába függesztve szállt fel, majd a bombázó nagy magasságban leoldotta, hogy onnan startolva nyerjen sebességet és magasságot, hogy aztán a követelményeknek megfelelően vízszintes repülésben érje el az akkoriban rekordnak számító sebességet. A típus egyik továbbfejlesztett változatával, az X–1A-val, végül a fejlesztések és a sorozatban egymás után teljesített egyre hatékonyabb repülések révén 1953. december 17-én méter magasságot és Mach 2,44 (2610 km/h) sebességet sikerült elérnie Chuck Yeagernek.
A nagysebességű repülés aerodinamikai problémái újabb kutatásokat gerjesztettek, amelyeket a NACA és az USAAF folytatott tovább az US Navy nélkül. A cél a sebességhatár további kitolása, és az elért magasság emelése volt, amelyhez a bevált partnert, a Bell Repülőgépgyárat választották a kutatási partnerek. A Bell megépítette az X–2-est, amely elé a sebességhatár további kitolását tűzték ki célul, különösen abból az aspektusból, hogy megfigyelhessék a nagysebességű repülés során fellépő melegedési problémát, azt ún. hőkorlátot. A gép repülési profilja megegyezett az X–1-esével, legfeljebb annyi változás volt benne, hogy a B–29-es anyagépet felváltotta a B–50 Superfortress (a B–29-es egy komolyabban továbbfejlesztett változata): azaz a gép egy nagyobb anyagép alá függesztve szállt fel, majd nagy magasságban leválasztva repült tovább és nyert további sebességet. Összesen 20 kísérleti repülés végén, 1956. szeptember 27-én a géppel sikerült elérni a 3,196 Mach (3370 km/h) csúcssebességet, miközben Milburn Apt pilóta magassági rekordot is felállított méterrel. Sajnos a rekordsebesség és magasság elérése után a pilóta nem tudott úrrá lenni a gép repülési problémáin és katasztrófát szenvedett, de ő lett a történelemben az első személy, aki gyorsabban repült a hangsebesség háromszorosánál.
Ezt követően – de lényegében az X–1-gyel és X–2-vel párhuzamosan is – a NACA más repülési kutatások irányába fordította az X-sorozat fejlesztéseit és csak a 15-ös sorszámmal, azaz az X–15-tel tért vissza ismét az elérhető legnagyobb sebesség és magasság kutatásához.
Az X–15 tervezésének alapjai
Az 1940-es évek végén és az 1950-es évek elején az amerikai repülőgépipar azt az elvet követte, hogy a hiperszonikus repülés a rakétáknak fenntartott terület, amelyek csak ilyen sebességgel és nagyon nagy magasságban képesek működni, de ez technikailag megvalósíthatatlan volt embervezette repülőgépek számára. Továbbá azzal érveltek, hogy kutató-repülőgép létezése nem szükséges, mert a belátható jövőben nem lesz igény ilyen jellemzőkkel rendelkező katonai vagy polgári repülőgépekre. Azonban az uralkodó vélekedéssel ellentétben 1952 júniusában a NACA saját Aerodinamikai Bizottságán keresztül a hiperszonikus repüléssel kapcsolatos vizsgálatok fokozását javasolta. Különböző laboratóriumaikat arra utasították, hogy végezzenek előzetes vizsgálatokat, amelyek azonosítják azokat a területeket, ahol a legnagyobb nehézségek leküzdendők. 1954-ben aztán, továbbra is ugyanazon szervezeti kereteken belül, műszaki vizsgálatokat indítottak a korábban problematikusnak ítélt területeken: az anyagok magas hőmérséklettel szembeni ellenállása, aerodinamika, irányítás, stabilitás és hiperszonikus sebességgel történő repülés. A különböző NACA laboratóriumok (a Langley, az Ames és a Mojave-sivatagba telepített HighSpeed Flight Station) által függetlenül készített tanulmányok egyértelműen bizonyították a projekt életképességét.
Szintén 1953 októberében a Légierő a „Tudományos és Tanácsadó Testületén” keresztül javasolta egy Mach 5 és 7 közötti sebességű kutató-repülőgép fejlesztését. Körülbelül ugyanebben az időben az Egyesült Államok Haditengerészetének „Haditengerészeti Kutató Osztálya” forrást biztosított a Douglas Repülőgépgyárnak, hogy tanulmányokat készítsen és kutassa egy Mach 7+ elérésére képes rakétahajtású repülőgép megvalósíthatóságát, amelyet informálisan D-558-3-nak neveztek el. 1954 júniusában a NACA a Légierő és a Haditengerészet képviselőivel tartott különleges találkozón egy új kutató-repülőgép közös vállalkozásban történő fejlesztését javasolta a hiperszonikus sebesség feltárása érdekében, a kutatás és a szerzett tapasztalatok eredményeként. Ehelyütt letették az alapokat, amelyek végül az X–15 programban csúcsosodtak ki.
Az elképzelés alapját Walter Dornberger (a Gemkapocs művelettel a második világháború végén Németországból az USA-ba telepített rakétamérnök-csoport katonai parancsnoka) elképzelése jelentette, aki az 1950-es évek közepén a Bell Repülőgépgyár alkalmazásában állt. Az általa javasolt repülőgép egy rakétahajtómű meghajtású, merevszárnyú szerkezet volt, ami elérhette az 1800 m/sec (~6600 km/h) sebességet és a 80–120 km magasságot. Dornberger javaslata nem volt eredeti ötlet, hanem még az 1930-as években a Luftwaffe számára Eugene Sänger és Irene Bredt által Silbervogel (Ezüstmadár) néven prezentált elképzelés, amelyben a Dorberger által javasolt paraméterekkel felruházott repülőszerkezet transz-atlanti stratégiai bombázóként szolgált volna harci alkalmazásban Amerikabomber néven. A német projekt sohasem valósult meg, ám ezt porolta le Dornberger, hogy a NACA számára megvalósításra ajánlja. A javaslat eredetileg 1952 januárjában hangzott el és először el is utasította a NACA, azonban hamarosan mégis felmerült, mivel a repülési kutatótestület azidőtájt számos nagy sebességű repülési problémával foglalkozott – elsősorban a születőfélben levő rakéták, köztük az ICBM-ek, vagy a levegő-levegő rakétafegyverek kapcsán, amelyekhez furcsa módon hasznos lett volna egy ilyen irányú kutatás is –.
A Dornberger-féle javaslatot aztán 1952-ben a NACA így összegezte: