Het X-15 raketvliegtuig was één van de belangrijkste experimentele vliegtuigen uit de lucht- en ruimtevaart. Dankzij dit bijzondere vliegtuig werden tal van snelheids- en hoogterecords gebroken. Het X-15 programma leverde zoveel bruikbare gegevens op dat deze decennia lang gebruikt werden bij de ontwikkeling van nieuwe ruimtevaartuigen.
Raketvliegtuig
Het X-15 onderzoeksprogramma, dat in handen was van de Amerikaanse luchtmacht en de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA, bestond uit een zogeheten raketvliegtuig dat een lange slanke cilindrische romp had met een inwendig frame van titanium. Met de term ‘raketvliegtuig’ wordt een vliegtuig bedoeld dat voorzien wordt van een raketmotor om op die manier hogere snelheden en hoogtes te kunnen bereiken. De X-15, die gebouwd werd door het Amerikaanse bedrijf North American Aviation, was in totaal 15,4 meter lang en had een spanwijdte van 6,8 meter. Binnenin bood de X-15 plaats aan één piloot die kon rekenen op een schietstoel indien er iets fout zou gaan. Eén van de belangrijkste onderzoekspunten waarom men tests ondernam met de X-15 was de studie van thermische effecten bij hypersone snelheid. Zo twijfelde men in de ontwerpfase lang welk isolerend materiaal men zou gebruiken voor de X-15 maar uiteindelijk koos men voor een beschermende huid die heet zou kunnen worden zonder te vervormen. Zo gebruikte men het materiaal inconel-X aangezien dit zijn sterkte zou behouden bij de verwachte huidtemperatuur van ongeveer 650 °C. Inconel is de naam van een groep nikkellegeringen. Dit werd ontwikkeld om hoge temperaturen te weerstaan en corrosie te voorkomen. De buitenzijde van de X-15 werd ook zwart gespoten om zo de warmteafgifte door straling te bevorderen. Om de aerodynamische effectiviteit bij hypersonische snelheden zo hoog mogelijk te houden, werd de X-15 aan de achterzijde voorzien van wigvormige staartvlakken die smal aan de voorzijde waren maar breder naar achteren toe. Als landingssysteem werd gekozen voor intrekbare ski’s. Deze werden pas uitgeklapt wanneer de benedenhelft van het onderste staartvlak werd afgestoten. Het belangrijkste onderdeel van de X-15 was ongetwijfeld zijn XLR99 raketmotor. Deze motor had een stuwkracht van 250 kN en werd ontwikkeld door het bedrijf Reaction Motors Inc. De grote moeilijkheid in de ontwikkeling van deze motor was dat hij meer of minder kracht zou leveren wanneer de piloot dit wou. Als brandstof voor deze krachtige motor gebruikte men ammoniak en vloeibare zuurstof. Om de X-15 op grote hoogte te regelen van stand werd het raketvliegtuig voorzien van kleine openingen waardoor men gas liet uitstoten. Dit systeem werd een zogeheten ‘Reaction Control System’ (RCS) genoemd en werd later ook gebruikt bij ondermeer de Amerikaanse Maanlander en Space Shuttle. Het hiervoor benodigde hogedrukgas werd geproduceerd door waterstofperoxide te laten reageren met kaliumpermanganaat.
Suborbitale ruimtevluchten
Tijdens het X-15 onderzoeksprogramma, dat van 1954 tot 1969 liep, werden vijf vliegtuigen gebruikt. Drie daarvan waren de X-15 raketvliegtuigen en de overige twee waren Amerikaanse B-52 bommenwerpers. Deze bommenwerpers had men nodig om de X-15 tot op een hoogte te brengen van ongeveer 13,5 kilometer waarna men het raketvliegtuig loskoppelde en de raketmotor tot ontbranding werd gebracht. Op het moment van het loskoppelen van de X-15 had de B-52 een snelheid van 805 kilometer per uur. Deze manier van werken werd eerder ook al toegepast bij ondermeer het X-1 raketvliegtuig dat als eerste sneller vloog dan het geluid. Alle X-15 vluchten werden uitgevoerd vanaf NASA’s Dryden Flight Research Center dat zich op de militaire Edwards Air Force Base in de Mojavewoestijn in Californië bevindt. Op 8 juni 1959 werd voor de eerste keer een testvlucht uitgevoerd met de X-15 en poloot Scott Crossfield voerde op 15 november 1960 de eerste vlucht uit met de XLR-99 raketmotor. Met de drie X-15 raketvliegtuigen werden in totaal 199 vluchten uitgevoerd door twaalf piloten. Onder deze piloten bevond zich ondermeer de NASA testpiloot Neil Armstrong die in 1969 als eerste mens op het oppervlak van de Maan zou wandelen. Ook Joe Engle, die later tweemaal met een Space Shuttle de ruimte zou ingaan, was één van de X-15 piloten. Om het leven van de ervaren testpiloten zo weinig mogelijk op het spel te zetten, ontwikkelde North American Aviation simulatoren waardoor de piloten op alles werden voorbereid. Gedurende het X-15 onderzoeksprogramma stond de officiële grens met de ruimte volgens de Amerikaanse luchtmacht nog op 80 kilometer. Deze grens werd met de X-15 in totaal dertien keer overschreden door acht piloten waardoor deze piloten toen officieel de titel van ‘astronaut’ kregen. Tijdens twee van de X-15 vluchten, die uitgevoerd werden door dezelfde piloot, Joseph A. Walker, bereikte het raketvliegtuig een hoogte van meer dan 100 kilometer. Hierdoor worden deze twee vluchten door de Fédération Aéronautique Internationale officieel erkend als suborbitale ruimtevluchten. Tot 2013 is de X-15 ook nog steeds het snelste vliegtuig dat ooit heeft gevlogen. Zo behaalde dit raketvliegtuig op 3 oktober 1967 een maximale snelheid van 7 274 kilometer per uur (Mach 6,7). Deze historische vlucht werd uitgevoerd door William “Pete” Knight die normaal ook de 200ste vlucht van de X-15 had moeten uitvoeren. Deze vlucht werd uiteindelijk verschillende malen geannuleerd omwille van technische problemen en slechte weersomstandigheden.
Fatale vlucht
Ondanks de vele records die werden gebroken, kende het X-15 onderzoeksprogramma ook een zware tegenslag. Zo voerde Michael J. Adams op 15 november 1967 zijn zevende X-15 vlucht uit waarbij hij een maximale hoogte bereikte van 81 kilometer. Tijdens de terugkeer ondervond het raketvliegtuig op een hoogte van 70 kilometer veel meer aerodynamische druk dan gewoonlijk waardoor de X-15 met een snelheid van Mach 5 rond zijn as begon te draaien. Op een hoogte van 20 kilometer dook de X-15 vervolgens met een snelheid van Mach 3,9 naar beneden waardoor de piloot af te rekenen kreeg met een valversnelling van 15 g. Het raketvliegtuig brak uiteindelijk 10 minuten en 35 seconden na de lancering uit elkaar waarna de brokstukken te pletter sloegen over een gebied van 130 vierkante kilometer. Michael J. Adams overleefde de ramp niet en werd na zijn dood benoemd tot astronaut van de Amerikaanse luchtmacht. Hierdoor was Adams officieel de eerste mens die het leven had gelaten in het kader van een ruimtevlucht. Tijdens een andere vlucht met een X-15 raketvliegtuig knikte de romp tijdens de landing. Uiteindelijk kon deze X-15 worden hersteld en kreeg deze de officële benaming ‘X-15A-2’. Met deze herstelde en opgewaardeerde X-15 voerde William “Pete” Knight in oktober 1967 zijn recordvlucht uit waarbij hij een maximale snelheid bereikte van 7 274 kilometer per uur.
Erfenis van de X-15
Voor het X-15 programma vroeg men zich af of de mens een vliegtuig tot buiten de atmosfeer van de Aarde kon brengen en of hij een vliegtuig kon bedienen in de ruimte om het vervolgens veilig te laten terugkeren naar de Aarde. Daarnaast bestonden er ook een heleboel vragen over welke materialen en technologieën men zou moeten gebruiken bij hypersone vluchten. Dankzij de 199 X-15 vluchten kreeg men al op deze vragen tal van antwoorden waaruit men gigantisch veel bruikbare gegevens haalde. Deze gegevens vonden later hun weg in de ruimtevaart en luchtvaart en vormden ook de basis voor het ontwerp van de Amerikaanse Space Shuttle. Doordat men na elke X-15 vlucht steeds grotere snelheden en hoogten ging opzoeken, verkregen de ingenieurs en technici waardevolle data over hoe het raketvliegtuig en zijn materialen zich gedroegen.
Bezichtigen
Na het X-15 onderzoeksprogramma werden de twee resterende X-15 raketvliegtuigen ondergebracht in het National Air and Space Museum in Washington D.C. en het National Museum of the United States Air Force nabij Dayton, Ohio. De twee B-52 bommenwerpers zijn dan weer te bezichtigen in het Pima Air and Space Museum in Arizona en het Dryden Flight Research Center in Californië.
