Douglas X-3 Stiletto

El Douglas X-3 Stiletto es un avión experimental a reacción estadounidense de la década de 1950 con un fuselaje delgado y una nariz larga y cónica, fabricado por la Douglas Aircraft Company. Su propósito principal era investigar las características de diseño de una aeronave adecuada para velocidades supersónicas sostenidas , lo que incluyó el primer uso de titanio para componentes importantes de la estructura del avión . La aeronave estaba destinada a tener una velocidad máxima de alrededor de 2000 mph (3200 km/h) ^{[ 2 ]} , pero era insuficiente para este propósito y ni siquiera podía superar Mach 1 en vuelo horizontal. ^{[ 3 ]} Aunque fue una decepción, los diseñadores de Lockheed utilizaron datos de las pruebas del X-3 para el Lockheed F-104 Starfighter , que utilizaba un ala trapezoidal similar y era capaz de Mach 2.  

El Douglas X-3 Stiletto fue el más elegante de los primeros aviones experimentales, pero sus logros de investigación no fueron los planeados originalmente. Inicialmente, estaba destinado a pruebas avanzadas de propulsión turborreactor Mach 2, pero cayó en gran medida en la categoría de exploradores de configuración, ya que nunca alcanzó sus objetivos de rendimiento originales debido a motores inadecuados. ^{[ 4 ]} El objetivo del avión era ambicioso : despegar del suelo por sus propios medios, ascender a gran altitud, mantener una velocidad de crucero sostenida de Mach  2 y luego aterrizar por sus propios medios. El avión también debía probar la viabilidad de alas de baja relación de aspecto y el uso a gran escala de titanio en estructuras de aeronaves. El diseño del Douglas X-3 Stiletto es objeto de la patente de diseño estadounidense n.° 172,588, otorgada el 13 de julio de 1954 a Frank N. Fleming y Harold T. Luskin y asignada a Douglas Aircraft Company, Inc.

La construcción de dos X-3 fue aprobada el 30 de junio de 1949. Durante el desarrollo, los motores Westinghouse J46 previstos para el X-3 resultaron ser demasiado grandes para caber dentro del fuselaje, por lo que se sustituyeron por turborreactores Westinghouse J34 de menor empuje, que producían solo 4900 libras-fuerza (22 kilonewtons) de empuje con postcombustión en lugar de las 7000 libras-fuerza (31 kN) previstas . El primer avión se construyó y se entregó a la Base de la Fuerza Aérea Edwards , en California , el 11 de septiembre de 1952.  

El X-3 tenía un fuselaje estilizado y aerodinámico con una nariz muy larga y ligeramente cónica, y pequeñas alas trapezoidales . El objetivo era lograr la menor resistencia aerodinámica posible a velocidades supersónicas. La nariz extendida estaba destinada a alojar el equipo de prueba, mientras que la cabina semienterrada y el parabrisas se diseñaron para mitigar los efectos del calentamiento aerodinámico . Las alas sin flecha de baja relación de aspecto se diseñaron para alta velocidad, y posteriormente el equipo de diseño de Lockheed utilizó datos de las pruebas del X-3 para el ala similar del F-104 Starfighter . Debido a problemas tanto en el motor como en la estructura del avión, el segundo avión, parcialmente completado, fue cancelado y sus componentes se utilizaron como repuestos. ^{[ 5 ]}

El primer "salto" del X-3 se realizó el 15 de octubre de 1952 por el piloto de pruebas de Douglas, Bill Bridgeman . Durante una prueba de rodaje a alta velocidad, Bridgeman levantó el X-3 del suelo y lo voló aproximadamente una milla (1,6  km) antes de volver a posarse en el lecho del lago. El primer vuelo oficial lo realizó Bridgeman el 20 de octubre y duró unos 20 minutos. Realizó un total de 26 vuelos (contando el salto) al finalizar las pruebas de Douglas en diciembre de 1953. Estas demostraron que el X-3 tenía una potencia muy baja y era difícil de controlar; su velocidad de despegue era inusualmente alta: 260 millas por hora (230 nudos; 420 km/h) . Más grave aún, el X-3 no se acercó a su velocidad máxima prevista. Su primer vuelo supersónico requirió que el avión realizara un picado de 15° para alcanzar Mach 1.1. El vuelo más rápido del X-3, realizado el 28 de julio de 1953, alcanzó Mach 1,208 en un picado de 30°. ^{[ 3 ]} Se consideró un plan para remotorizar el X-3 con motores de cohete, pero finalmente se descartó. ^{[ 5 ]}    

Tras la finalización del programa de pruebas del contratista en diciembre de 1953, el X-3 fue entregado a la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . El bajo rendimiento del X-3 hizo que solo se realizara un programa abreviado para adquirir experiencia con alas de baja relación de aspecto. El teniente coronel Frank Everest y el mayor Chuck Yeager realizaron tres vuelos cada uno. Aunque fueron pilotados por pilotos de la Fuerza Aérea, estos vuelos se contabilizaron como vuelos de la NACA . Tras el último vuelo de Yeager en julio de 1954, la NACA planeó una serie limitada de vuelos de investigación con el X-3. Los vuelos iniciales analizaron la estabilidad y el control longitudinal, las cargas en las alas y la cola, y la distribución de la presión.

El piloto de la NACA, Joseph A. Walker, realizó su vuelo de prueba en el X-3 el 23 de agosto de 1954, y posteriormente llevó a cabo ocho vuelos de investigación en septiembre y octubre. A finales de octubre, el programa de investigación se amplió para incluir pruebas de estabilidad lateral y direccional. En estas pruebas, el X-3 se sometía a giros bruscos a velocidades transónicas y supersónicas, manteniendo el timón centrado. A pesar de sus limitaciones, el X-3 era ideal para estas pruebas. La masa de sus motores, combustible y estructura se concentraba en su fuselaje largo y estrecho, mientras que sus alas eran cortas y robustas. Como resultado, la carga del X-3 se distribuía a lo largo del fuselaje, en lugar de en las alas. Esto era típico de los aviones de combate que se encontraban entonces en desarrollo o en fase de pruebas.

Estas pruebas conducirían al vuelo más significativo del X-3 y a la casi pérdida de la aeronave. El 27 de octubre de 1954, Walker realizó un giro brusco a la izquierda a Mach  0,92 y una altitud de 30 000 pies (9100 metros) . El X-3 giró como se esperaba, pero también se inclinó hacia arriba 20° y guiñó 16°. La aeronave giró durante cinco segundos antes de que Walker pudiera volver a controlarla. Luego se preparó para el siguiente punto de prueba. Walker puso el X-3 en picada, acelerando a Mach  1,154 a 32 356 pies (9862 m) , donde realizó un giro brusco a la izquierda. La aeronave se inclinó hacia abajo y registró una aceleración de -6,7 g (-66 m/s²), luego se inclinó hacia arriba a +7 g (69 m/s²). Al mismo tiempo, el X-3 sufrió un deslizamiento lateral, lo que resultó en una carga de 2 g (20 m/s²). Walker logró controlar el X-3 y aterrizó con éxito.        

El examen posterior al vuelo reveló que el fuselaje había sido sometido a su límite máximo de carga. De haber sido mayor la aceleración, la aeronave podría haberse desintegrado. Walker y el X-3 habían experimentado el fenómeno de " acoplamiento de inercia de balanceo ", en el que una maniobra en un eje provoca una maniobra no deseada en uno o dos ejes adicionales. Al mismo tiempo, varios F-100 Super Sabre de North American se vieron involucrados en incidentes similares. La NACA inició un programa de investigación para comprender el problema y encontrar soluciones.

Para el X-3, el vuelo de acoplamiento de alabeo fue el punto culminante de su historia. La aeronave permaneció en tierra durante casi un año después del vuelo y nunca más exploró sus límites de estabilidad y control de alabeo. Walker realizó otros diez vuelos entre el 20 de septiembre de 1955 y el último, el 23 de mayo de 1956. Posteriormente, la aeronave fue retirada al Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . ^{[ 6 ]}

Aunque el X-3 nunca logró su objetivo de proporcionar datos aerodinámicos en  crucero a Mach 2, su breve servicio fue valioso. Demostró los peligros del acoplamiento de inercia de alabeo y proporcionó datos de pruebas de vuelo tempranas sobre este fenómeno. Su pequeña ala sin flecha, sometida a una gran carga, se utilizó en el Lockheed F-104 Starfighter, ^{[ 7 ]} y fue uno de los primeros aviones en utilizar titanio. Finalmente, las altísimas velocidades de despegue y aterrizaje del X-3 requirieron mejoras en la tecnología de los neumáticos.

Se encargaron dos aeronaves, pero solo se construyó una, que completó 51 vuelos de prueba.

• El X-3 fue transferido en 1956 al Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson , Ohio. ^{[ 8 ]} A partir de 2008, se exhibe en la Galería de Investigación y Desarrollo del museo. ^{[ 3 ]}

Datos de aeronaves McDonnell Douglas desde 1920 Volumen 1 ^{[ 9 ]}

Características generales

• Tripulación: 1
• Longitud: 66  pies 9  pulgadas (20,35  m)
• Envergadura: 22  pies 8  pulgadas (6,91  m)
• Altura: 3,82 m ( 12  pies 6 pulgadas )  
• Superficie del ala: 166,5 pies  cuadrados  (15,47  m² ⁾
• Relación de aspecto : 3
• Peso en vacío: 14.345  lb (6.507  kg)
• Peso bruto: 20.800  lb (9.435  kg)
• Peso máximo al despegue: 22.400  lb (10.160  kg)
• Planta motriz: 2 turborreactores Westinghouse XJ34-WE-17 con postcombustión, 3370  lbf (15  kN) de empuje cada uno  en seco, 4900  lbf (22  kN) con postcombustión.

Actuación

• Velocidad máxima: 706  mph (1136  km/h, 613  nudos) a 20 000  pies (6100  m)
• Velocidad máxima: Mach 0,987
• Alcance: 497  mi (800  km, 432  nmi)
• Resistencia: 1 hora a 706  mph (1136  km/h; 613  nudos) a 30 000  pies (9100  m)
• Techo de servicio: 38 000  pies (12 000  m) absolutos
• Velocidad de ascenso: 19.000  pies/min (97  m/s)
• Carga alar: 124,9  lb/  pie cuadrado (610  kg/ ^m² )
• Empuje/peso : 0,476

Aeronaves de función, configuración y época comparables

• Bristol 188

Listas relacionadas

• Lista de vuelos X-3
• Lista de aeronaves militares de los Estados Unidos

• Guía del Museo de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson, Ohio: Asociación de la Fuerza Aérea, edición de 1975.
• Winchester, Jim. «Douglas X-3». Aeronaves conceptuales: prototipos, aviones X y aeronaves experimentales . Kent, Reino Unido: Grange Books plc, 2005. ISBN 978-1-84013-809-2.

• Colección de fotos del satélite Dryden X-3 de la NASA
• Hoja informativa del satélite NASA-Dryden X-3 archivada el 13 de junio de 2007 en Wayback Machine.
• Aeronave global: X-3 Stiletto