Lockheed NF-104A

Se obtuvieron varios F-104 Starfighter de producción estándar (incluidas las versiones biplaza F-104D) ^{[ 3 ]} y fueron utilizados por el ARPS para simular los perfiles de trayectoria de aproximación de planeo de baja sustentación/alta resistencia del X-15 y del proyectado programa X-20 Dyna-Soar. Estas maniobras se iniciaron a 12 000 pies (3700 m) donde el motor del F-104 se redujo al 80 % de potencia; y con los flaps, los frenos aerodinámicos y el tren de aterrizaje extendidos, la aeronave se estableció en un picado de 30° con una salida para el aterrizaje que comenzó a 1500 pies (500 m) sobre el suelo. Estas aproximaciones de planeo dejaban poco margen de error.   

Se constató que las superficies de control de las aeronaves convencionales tenían poco o ningún efecto en la atmósfera enrarecida de la estratosfera superior y que cualquier aeronave que operara a altitudes extremadamente elevadas necesitaría estar equipada con un sistema de control de reacción (RCS). Se utilizó una versión modificada del Bell X-1 para las pruebas iniciales del RCS, pero se dejó de operar tras problemas técnicos. En 1959, se sustituyó por un Lockheed F-104A (55-2961) modificado por la NASA, que llevaba sistemas RCS en las puntas de las alas y en la nariz del fuselaje. Esta aeronave (designada JF-104) alcanzó una altitud máxima de 83 000 pies (25 300 m) durante el programa de pruebas. Entre los pilotos que volaron esta aeronave se encontraba Neil Armstrong , quien adquirió una valiosa experiencia en el uso del RCS. Los pilotos se quejaron de que las pantallas de los instrumentos eran difíciles de leer y no eran lo suficientemente precisas para los perfiles de ascenso en zoom críticos necesarios para alcanzar grandes altitudes. ^{[ 4 ]} 

En 1962, Lockheed recibió un contrato de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos para modificar tres aviones F-104A y convertirlos en aviones de entrenamiento aeroespacial (AST). Los fuselajes fueron sacados del almacén de AMARG y transportados a la fábrica de la compañía para su modificación.

La envergadura del NF-104A se incrementó mediante la adición de extensiones en las puntas de las alas. Esta modificación fue necesaria para alojar los propulsores de control de alabeo RCS y disminuyó la carga alar .

La aleta vertical y el timón fueron reemplazados por versiones de mayor superficie procedentes del F-104 de dos plazas y se modificaron estructuralmente para permitir la instalación del motor cohete.

El radomo de fibra de vidrio de la nariz fue reemplazado por un revestimiento de aluminio que albergaba los propulsores RCS de cabeceo y guiñada.

Las tomas de aire diseñadas originalmente por Ben Rich tenían la misma geometría fija que las del F-104A, pero incluían extensiones en los conos de entrada para optimizar el funcionamiento del motor a reacción a números Mach más altos . Las diferencias internas del fuselaje incluían la provisión de tanques de oxidante de propulsor de cohete y la eliminación del cañón M61 Vulcan , el equipo de radar y la aviónica innecesaria. Se instaló un tanque de nitrógeno para la presurización de la cabina . Esto era necesario, ya que no habría aire de purga disponible del motor después de su apagado normal y previsto en la fase de ascenso.

Además del motor a reacción estándar General Electric J79 , se instaló un motor cohete Rocketdyne AR2-3 en la base de la aleta vertical. Este motor quemaba una mezcla de combustible para aviones JP-4 y una solución oxidante de peróxido de hidrógeno al 90 % . El NF-104 contenía suficiente oxidante para aproximadamente 100 segundos de funcionamiento del motor cohete. El piloto podía ajustar el nivel de empuje al máximo o aproximadamente a la mitad de la potencia mediante una palanca de aceleración adicional ubicada en el lado izquierdo de la cabina .

El sistema de control de reacción constaba de ocho propulsores de cabeceo/guiñada (cuatro por cada eje) y cuatro propulsores de alabeo. Utilizaban el mismo tipo de combustible de peróxido de hidrógeno que el motor principal del cohete, procedente de un depósito de combustible específico de 70 kg (155 lb) , y eran controlados por el piloto mediante una palanca montada en el panel de instrumentos. Los propulsores de cabeceo/guiñada tenían una potencia nominal de 500 N (113 lbf ) de empuje cada uno, y los propulsores de alabeo, de 190 N (43 lbf ) .      

El NF-104A era capaz de alcanzar grandes altitudes mediante una combinación de ascenso en picado (generando una alta velocidad en un picado suave a gran altitud y luego ascendiendo bruscamente, convirtiendo la velocidad y el impulso en altitud) y el uso del motor cohete (para alcanzar velocidades más altas en vuelo horizontal y mantener la tasa de ascenso el mayor tiempo posible después de entrar en el ascenso en picado). Una misión típica implicaba una aceleración horizontal a 35 000 pies (10 700 m) hasta Mach 1,9, momento en el que se encendía el motor cohete, y al alcanzar Mach 2,1, la aeronave se inclinaba hacia arriba hasta un ángulo de ascenso de 50-70° aplicando cuidadosamente una carga equivalente a 3,5 g . El postquemador J79 comenzaría a reducir su potencia aproximadamente a 70 000 pies (21 300 m), seguido poco después por el corte manual de combustible del motor principal a reacción alrededor de los 85 000 pies (25 900 m) para evitar que el rápido aumento de la temperatura del motor dañara las etapas de la turbina debido a la disminución de la densidad del aire, lo que reducía el flujo de aire a través del motor para su refrigeración. Tras continuar sobre su arco balístico , el NF-104 descendería de nuevo a una zona de aire más denso donde el motor principal podría reiniciarse utilizando la técnica de reinicio por efecto molinete para recuperarse y aterrizar. ^{[ 5 ]}      

El primer NF-104A (USAF 56-0756 ) fue aceptado por la USAF el 1 de octubre de 1963. Rápidamente estableció un nuevo récord no oficial de altitud de 118.860 pies (36.230 m) y lo superó el 6 de diciembre de 1963 al alcanzar una altitud de 120.800 pies (36.800 m) . La aeronave sufrió daños en vuelo en junio de 1963 cuando explotó un depósito de oxidante de cohete. En junio de 1971 sufrió una explosión en pleno vuelo del motor del cohete. Aunque el piloto logró aterrizar a salvo, la aeronave dañada fue retirada del servicio, lo que marcó el fin del proyecto NF-104. Esta aeronave fue transferida al Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. Se exhibe en el Nevada County Air Park , Grass Valley, California , con la matrícula "56-0751".  

El segundo NF-104A (USAF 56-0760 ) fue aceptado por la USAF el 26 de octubre de 1963. Tras su retirada, este avión fue montado sobre un poste en el exterior de la Escuela de Pilotos de Pruebas de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en la Base de la Fuerza Aérea Edwards , donde aún se puede ver. Las puntas de ala extendidas, el RCS, el cono de nariz metálico y otras piezas del 56-0760 fueron prestadas a Darryl Greenamyer para sus intentos de récord de aviación civil utilizando un F-104 altamente modificado . Cuando se vio obligado a eyectarse durante un vuelo de récord, su avión quedó destruido y las piezas nunca fueron devueltas. ^{[ 6 ]}

El tercer NF-104A (USAF 56-0762 ) fue entregado a la USAF el 1 de noviembre de 1963 y se estrelló el 10 de diciembre de 1963 mientras era pilotado por Chuck Yeager. Este accidente se narra en el libro Yeager: An Autobiography y en la adaptación cinematográfica y literaria de The Right Stuff . El avión utilizado para el rodaje era un F-104G estándar al que se le habían retirado los depósitos de combustible de las puntas de las alas, pero que carecía de las modificaciones del NF-104A, siendo la más visible el motor cohete inclinado hacia arriba en la base del estabilizador vertical. ^{[ 7 ]}

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