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Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir X15.

North American X-15
Vue de l'avion.
Le X-15 no 2 en vol après avoir été largué depuis un B-52.

Constructeur Drapeau : États-Unis North American
Rôle Avion expérimental
Statut Retiré
Premier vol
Date de retrait
Nombre construits 3
Équipage
1 pilote
Motorisation
Moteur Thiokol XLR99-RM-2
Nombre 1
Type Moteur-fusée
Poussée unitaire 313 kN
Dimensions
vue en plan de l’avion
Envergure 6,8 m
Longueur 15,45 m
Hauteur 4,12 m
Surface alaire 18,58 m2
Masses
À vide 6 623 kg
Maximale 15 422 kg
Performances
Vitesse maximale 7 273 km/h (Mach 6,7)
Plafond 95 900 m
Vitesse ascensionnelle 18 000 m/min
Rayon d'action 275 milles[1], soit environ 450 km

Le North American X-15 était un avion fusée hypersonique expérimental de vol suborbital américain, construit dans le cadre d'un programme de recherche sur les vols à très haute vitesse et très haute altitude. De 1960 à 1968, les trois exemplaires construits ont effectué environ 200 vols d'essais pour le compte de la NASA et de l'US Air Force, pulvérisant tous les records de vitesse et d'altitude détenus par un aéronef piloté à aile fixe.

Le X-15 a établi des records définitifs de 7 272,68 km/h pour la vitesse (le ) et de 107,96 km pour l'altitude (le ). Il a permis aux Américains de récolter de très nombreuses données sur le comportement des flux d'air, le frottement aérodynamique, le contrôle et la stabilité d'un aéronef à grande vitesse et hors de l'atmosphère, ainsi que sur les techniques de rentrée dans l'atmosphère.

Sommaire

ConceptionModifier

Le X-15Modifier

En , le National Advisory Committee for Aeronautics (ancêtre de la NASA) établit le besoin d'un nouvel avion expérimental pour explorer les vols à très haute vitesse et très haute altitude. Une équipe de chercheurs est chargée de trouver des solutions aux nombreux problèmes posés (échauffement cinétique, contrôle de l'appareil dans une atmosphère raréfiée, configuration aérodynamique optimale, etc.) et rend un rapport au mois d', indiquant qu'il n'y a pas d'obstacle majeur au vu des techniques de l'époque.

Le lancement du projet est validé en , avec un financement de 95 % par l'US Air Force et 5 % par l'US Navy, et un appel d'offres est lancé dans la foulée. La proposition de North American est retenue et une commande pour la construction de trois exemplaires signée en . En , le développement du moteur-fusée est confié à Reaction Motors, qui propose un propulseur dérivé de celui des fusées Viking.

Une maquette est présentée par North American en . La construction des avions commence mi-1957 et le premier X-15 sort d'usine le . Le moteur XLR99 est cependant très en retard, puisque le premier n'est livré qu'en et qu'il faut encore attendre presque un an de plus pour qu'il soit enfin qualifié. Pendant ce temps, deux Boeing B-52 Stratofortress sont modifiés pour pouvoir emporter le X-15 en altitude. Les futurs pilotes sont sélectionnés et un simulateur construit pour les entraîner.

Les premiers vols d'essais se déroulent de la façon suivante :

  • , premier vol « captif » du X-15 numéro 1, qui reste accroché sous l'aile du B-52 d'emport ;
  • , premier vol sans utilisation des moteurs du X-15 numéro 1 ;
  • , premier vol du X-15 numéro 2 propulsé par deux moteurs XLR 11 provisoires ;
  • , premier vol du X-15 numéro 2 propulsé par le moteur XLR99 définitif.

Ces premiers essais sont parsemés de nombreux problèmes techniques entraînant soit le report des vols prévus, soit l'interruption d'un vol en cours. Les essais continuent malgré tout et, fin 1960, le X-15 a dépassé Mach3 et 30 000 m d'altitude. L'avion est alors transféré à la NASA pour les vols de recherche.

Le X-15A-2Modifier

Après l'accident de (voir ci-dessous), il est décidé de reconstruire le X-15 numéro2 en le modifiant d'une part pour le rendre capable d'atteindre une vitesse de Mach 8 et, d'autre part, pour qu'il puisse servir de banc d'essai volant pour un statoréacteur. L'avion reçoit alors la désignation de X-15A-2.

La vitesse accrue doit être obtenue en augmentant la durée de fonctionnement du moteur-fusée, ce qui nécessite simplement a priori d'augmenter la capacité en carburant/comburant. Pour cela, le fuselage est allongé et deux réservoirs supplémentaires externes installés (un de chaque côté du fuselage) : ces réservoirs sont vidés en premier puis largués en vol et récupérés.

Pour que le X-15 supporte les températures plus élevées que prévu, il est décidé de le revêtir d'une couche d'isolant supplémentaire qui se désagrège au fur et à mesure en vol. De son côté, la dérive ventrale est modifiée pour pouvoir recevoir un statoréacteur de 91 cm de diamètre. Comme il n'est alors plus question d'éjecter en vol la partie inférieure, la garde au sol doit être augmentée.

Enfin, de nouveaux compartiments sont installés pour embarquer les équipements de mesure. Le X-15A-2 pèse finalement 10 tonnes de plus que le X-15, ce qui impose également de renforcer sérieusement le train d'atterrissage.

 
Le X-15A-2 avec sa couche d'isolant et ses réservoirs externes, sous l'aile du B-52 d'emport.

Le nouvel avion subit alors un cycle d'essais :

  • , premier vol « captif » accroché sous l'aile du B-52 d'emport ;
  • , premier vol réel sans les réservoirs ni le statoréacteur ;
  • , premier vol avec les nouveaux équipements de mesure ;
  • , premier vol avec les réservoirs externes vides ;
  • , premier vol avec les réservoirs externes remplis ;
  • , premier vol avec la couche d'isolant supplémentaire.

Les premiers vols sont marqués par plusieurs incidents dus au train d'atterrissage, qui a tendance à se déployer en plein vol.

C'est le X-15A-2 qui établit le record de vitesse en atteignant 7 272,68 km/h le . Cependant, lors de ce vol, la température en surface dépasse les 1 300 °C prévus et provoque des dégâts importants sur une partie de la cellule. Bien que North American remette l'avion en état, il ne reprend finalement jamais l'air.

Vols de rechercheModifier

Les vols de recherche menés par la NASA consistent d'abord à augmenter progressivement la vitesse et l'altitude :

  • premier vol à plus de Mach 4 le  ;
  • premier vol à plus de Mach 5 le
  • premier vol au-dessus de 200 000 pieds (60 960 mètres) le  ;
  • premier vol à plus de Mach 6 le  ;
  • premier vol au-dessus de 300 000 pieds (91 440 mètres) le .

En , la NASA engage le X-15 dans un programme de recherche incluant des expériences scientifiques, en plus des expériences et mesures menées sur l'avion lui-même. En 1963-1964, le X-15 participe également à la mise au point des systèmes de reconnaissance destinés au Lockheed A-12 Oxcart. En fonction des besoins, différents capteurs supplémentaires sont ajoutés pour obtenir les mesures souhaitées : spectre de la lumière solaire, rayonnement ultraviolet, densité des micrométéorites, etc. À partir de , les nouveaux équipements de mesure du X-15A-2 sont utilisés pour les diverses expériences scientifiques prévues.

L'arrêt du programme est décidé en 1968, principalement à la suite de la perte du X-15 numéro3 et à une ré-orientation des budgets de la NASA. Le dernier vol d'un X-15 a lieu le .

AccidentsModifier

Le , le X-15 numéro2 se plie soudain en deux lors de l'atterrissage, par suite d'un touché un peu brutal dû à une masse plus importante que prévu. Le pilote s'en sort sain et sauf. Le vol avait été interrompu à cause d'un incendie sur l'un des deux moteurs XLR11.

Le , un essai au sol du moteur XLR99 définitif se termine par la destruction de tout l'arrière du X-15 numéro3 à cause d'une explosion. Le pilote Albert Scott Crossfield s'en sort indemne.

Le , le X-15 numéro 2 est très sérieusement endommagé et son pilote John B. McKay gravement blessé lors d'un atterrissage : par suite d'une défaillance des gouvernes, l'avion touche le sol beaucoup trop vite (à 480 km/h) et le patin gauche plie sous le choc. Le X-15 fait alors un tonneau avant de retomber sur le dos.

Le , le X-15 numéro3, devenu incontrôlable, est soumis à de trop forts facteurs de charge lors de la descente et se désintègre en vol. Le pilote, Michael J. Adams, est tué.

PilotesModifier

Les pilotes de X-15 reçoivent de nombreuses médailles et distinctions pour leur travail et les résultats obtenus. Huit d'entre eux dépassent l'altitude de 50 miles (80 km) et gagnent ainsi le titre d'astronaute selon les critères de l'USAF.

 
Michael Adams devant le X-15 no 1 en mars 1967.
Pilotes du X-15 et leur participation au programme
Pilote Organisation Nombre
de vols
Vol
spatial
USAF
Vol
spatial
FAI
Mach
maxi
Vitesse
maxi
(km/h)
Altitude
maxi
(km)
Michael Adams U.S. Air Force 7 1 0 5,59 6150,9 90,0
Neil Armstrong NASA 7 0 0 5,74 6419,7 63,1
Scott Crossfield North American Aviation 14 0 0 2,97 3152,7 24,6
Bill Dana NASA 16 2 0 5,53 6271,6 93,5
Joseph H. Engle U.S. Air Force 16 3 0 5,71 6255,5 85,5
Pete Knight U.S. Air Force 16 1 0 6,70 7272,6 85,5
John B. McKay NASA 29 1 0 5,65 6216,9 90,0
Forrest S. Petersen (en) U.S. Navy 5 0 0 5,3 5793,6 30,9
Robert A. Rushworth U.S. Air Force 34 1 0 5,75 6464,7 86,7
Milt Thompson NASA 14 0 0 5,48 5991,6 65,2
Joe Walker U.S. Air Force 25 3 2 5,92 6604,7 107,8
Robert Michael White¹ U.S. Air Force 16 1 0 6,04 6585,4 95,9

¹ White était le remplaçant du Capt. Iven Kincheloe

La limite officielle internationale de l'espace étant fixée à la ligne de Kármán, soit à l'altitude de 100 km, ce titre d'astronaute n'est en fait reconnu que par l'US Air Force, sauf pour Joseph Albert Walker, qui l'a dépassée à deux reprises.

Vols recordModifier

Record d'altitudeModifier

Vols du X-15 supérieurs à 50 miles (80 km)
Vol Date Vitesse maxi Altitude Pilote
Vol 62 17 juillet 1962 3 831 mi/h (6 165,4 km/h) 59,6 milles (95,9 km) Robert M. White
Vol 77 17 janvier 1963 3 677 mi/h (5 917,6 km/h) 51,4 milles (82,7 km) Joe Walker
Vol 87 27 juin 1963 3 425 mi/h (5 512 km/h) 53,9 milles (86,7 km) Robert Rushworth
Vol 90¹ 19 juillet 1963 3 710 mi/h (5 970,7 km/h) 65,8 milles (105,9 km) Joe Walker
Vol 91¹ 22 août 1963 3 794 mi/h (6 105,9 km/h) 67,0 milles (107,8 km) Joe Walker
Vol 138 29 juin 1965 3 431 mi/h (5 521,7 km/h) 53,1 milles (85,5 km) Joseph H. Engle
Vol 143 10 août 1965 3 549 mi/h (5 711,6 km/h) 51,3 milles (82,6 km) Joseph H. Engle
Vol 150 28 septembre 1965 3 731 mi/h (6 004,5 km/h) 55,9 milles (90 km) John B. McKay
Vol 153 14 octobre 1965 3 554 mi/h (5 719,6 km/h) 50,4 milles (81,1 km) Joseph H. Engle
Vol 174 1er novembre 1966 3 750 mi/h (6 035 km/h) 58,1 milles (93,5 km) Bill Dana
Vol 190 17 octobre 1967 3 856 mi/h (6 205,6 km/h) 53,1 milles (85,5 km) Pete Knight
Vol 191 15 novembre 1967 3 569 mi/h (5 743,7 km/h) 50,3 milles (81 km) Michael J. Adams ²
Vol 197 21 août 1968 3 443 mi/h (5 541 km/h) 50,6 milles (81,4 km) Bill Dana

¹ vol spatial ; ² mortel

Record de vitesseModifier

Les 10 vols du X-15 les plus rapides
Vol Date Vitesse maxi Altitude Pilote
Vol 45 9 novembre 1961 4 092 mi/h (6 585,4 km/h) 19,2 milles (30,9 km) Robert M. White
Vol 59 27 juin 1962 4 104 mi/h (6 604,7 km/h) 23,4 milles (37,7 km) Joe Walker
Vol 64 26 juillet 1962 3 989 mi/h (6 419,7 km/h) 18,7 milles (30,1 km) Neil Armstrong
Vol 86 25 juin 1963 3 910 mi/h (6 292,5 km/h) 21,7 milles (34,9 km) Joe Walker
Vol 89 18 juillet 1963 3 925 mi/h (6 316,7 km/h) 19,8 milles (31,9 km) Robert Rushworth
Vol 97 5 décembre 1963 4 017 mi/h (6 464,7 km/h) 19,1 milles (30,7 km) Robert Rushworth
Vol 105 29 avril 1964 3 905 mi/h (6 284,5 km/h) 19,2 milles (30,9 km) Robert Rushworth
Vol 137 22 juin 1965 3 938 mi/h (6 337,6 km/h) 29,5 milles (47,5 km) John B. McKay
Vol 175 18 novembre 1966 4 250 mi/h (6 839,7 km/h) 18,7 milles (30,1 km) Pete Knight
Vol 188 3 octobre 1967 4 519 mi/h (7 272,6 km/h) 36,3 milles (58,4 km) Pete Knight

Autres caractéristiquesModifier

 
Atterrissage du X-15 no 2.

Incapable de décoller par ses propres moyens, le X-15 est accroché sous l'aile d'un Boeing B-52 Stratofortress puis largué à plus de 15 000 mètres d'altitude (45 000 pieds). Le moteur fusée est alors allumé pour propulser l'avion vers la haute atmosphère, puis le X-15 suit une trajectoire balistique avant de redescendre en vol libre comme un planeur.

L'avion atterrit sur deux patins escamotables à l'arrière et une roulette à l'avant. Au préalable, la partie inférieure de la dérive ventrale doit être éjectée car elle est trop grande par rapport à la garde au sol du X-15.

Le X-15 est construit avec divers alliages spéciaux, dont l'inconel, capable de supporter des températures de 800 °C.

La majeure partie du fuselage contient un réservoir de 3 914 litres d'oxygène liquide (comburant) et un autre de 5 470 litres d'éthanol ou d'ammoniaque (carburant).

À très haute altitude, le contrôle directionnel n'est plus assuré par des gouvernes classiques, mais par 12 petites fusées au peroxyde d'hydrogène placées dans le nez et en bout d'ailes.

Le X-15 est truffé d'instruments de mesures destinés à collecter des données pendant les vols : température, pression, facteurs de charge, paramètres de vol, paramètres physiologiques du pilote, etc.

Le siège éjectable peut être utilisé jusqu'à la vitesse de Mach4 et l'altitude de 36 600 mètres.

Les deux exemplaires restants du X-15 sont aujourd'hui exposés :

Culture populaireModifier

Après avoir assisté à un vol de Neil Armstrong à bord du X-15, Jean-Michel Charlier, l'inventeur de la bande dessinée Buck Danny, est si impressionné qu'il décide de faire participer son héros aux vols d'essai du X-15. Cette aventure est publiée dans Le Journal de Spirou de 1963 à 1964, puis parait dans le 31e tome de la série intitulé X-15. Il y est fait mention de l'accident de John B. McKay : Bob Light, un des anciens pilotes d'essai, s'est brisé la jambe à la suite de la destruction à l'atterrissage de l'un des patins du X-15.

Le premier film de Richard Donner, célèbre notamment pour sa série de films L'Arme fatale, est X-15 (1961).

Le film First Man : Le Premier Homme sur la Lune débute avec le vol de Neil Armstrong à bord du X-15 le 20 avril 1962, vol durant lequel un incident se produit.

RéférencesModifier

Voir aussiModifier

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Articles connexesModifier

BibliographieModifier

  • (en) A Scott Crossfield et Clay Blair (trad. Max Roth), X-15, premier avion-fusée du monde, Paris, Arthaud, , 279 p. (OCLC 32162389, notice BnF no FRBNF32971832).
  • (en) Dennis R. Jenkins et Tony R. Landis (préf. Scott Crossfield et William H. Dana), Hypersonic : The Story of the North American X-15 [« Hypersonique : l'histoire du North American X-15 »], North Branch (Minnesota), Speciality Press, (1re éd. 2002), 276 p., 23 × 23 cm (ISBN 1-58007-131-7 et 978-1-58007-131-4, présentation en ligne).
  • (en) Melvin Smith, An Illustrated History of Space Shuttle : US winged spacecraft : X-15 to Orbiter, Haynes Publishing Group, (ISBN 0-85429-480-5), p. 28-88.

Liens externesModifier