Northrop X-4 Bantam

El Northrop X-4 Bantam fue un prototipo de avión bimotor pequeño fabricado por Northrop Corporation en 1948. Carecía de superficies de cola horizontales, dependiendo en cambio de superficies de control combinadas de elevador y alerón (denominadas elevones ) para el control de cabeceo y alabeo, casi exactamente igual que el Messerschmitt Me 163 de la Luftwaffe de la Alemania nazi, propulsado por cohetes. Algunos aerodinamistas habían propuesto que eliminar la cola horizontal también eliminaría los problemas de estabilidad a altas velocidades (conocidos como pérdida por choque ) resultantes de la interacción de las ondas de choque supersónicas de las alas y los estabilizadores horizontales. La idea tenía mérito, pero los sistemas de control de vuelo de la época impidieron que el X-4 alcanzara el éxito.

La Corporación Northrop construyó dos X-4, pero se descubrió que el primero tenía fallas mecánicas y, después de diez vuelos, se dejó en tierra y se utilizó para obtener piezas para el segundo. ^{[ 1 ]} Durante las pruebas realizadas entre 1950 y 1953 en la Estación de Investigación de Vuelo de Alta Velocidad de la NACA (actualmente Base de la Fuerza Aérea Edwards ), la configuración semisin cola del X-4 mostró problemas inherentes de estabilidad longitudinal ( balanceo ) al acercarse a la velocidad del sonido. Se concluyó que (con la tecnología de control disponible en ese momento) las aeronaves sin cola no eran adecuadas para el vuelo transónico. ^{[ 2 ]}

En la década de 1940 se creía que un diseño sin estabilizadores horizontales evitaría la interacción de ondas de choque entre el ala y los estabilizadores. Se pensaba que estas ondas eran la causa de los problemas de estabilidad a velocidades transónicas de hasta Mach 0,9 . Ya se habían construido dos aeronaves con un diseño semi-sin cola: el Me 163B Komet, propulsado por cohetes y utilizado en combate por la Luftwaffe de la Alemania nazi en la Segunda Guerra Mundial , y el de Havilland DH.108 Swallow británico , propulsado por turborreactores y construido después de la guerra. Las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos firmaron un contrato con la Northrop Aircraft Company el 11 de junio de 1946 para construir dos X-4. Northrop fue seleccionada por su experiencia con diseños de ala volante, como las aeronaves N-9M , XB-35 y YB-49 .

El avión resultante era muy compacto, con espacio suficiente solo para dos motores a reacción Westinghouse J30 , un piloto, la instrumentación y combustible para 45 minutos. Casi todo el mantenimiento podía realizarse sin necesidad de escalera ni taburete. Una persona en tierra podía ver fácilmente la cabina. El avión también contaba con flaps divididos, que funcionaban como frenos aerodinámicos.

El primer X-4 (número de serie 46-676) fue entregado a la Base de la Fuerza Aérea Muroc , California , en noviembre de 1948. Se sometió a pruebas de rodaje y realizó su primer vuelo el 15 de diciembre de 1948, con el piloto de pruebas de Northrop, Charles Tucker , a los mandos. Las lluvias invernales inundaron el lago seco Rogers poco después, impidiendo vuelos adicionales del X-4 hasta abril de 1949. El primer X-4 demostró ser mecánicamente poco fiable y solo realizó diez vuelos. Walter C. Williams , jefe de la Unidad de Pruebas de Vuelo Muroc de la NACA (ahora Centro de Investigación de Vuelo Dryden ), calificó al avión de "limón". ^{[ 1 ]} El segundo X-4 (número de serie 46-677) fue entregado durante la suspensión de vuelos y pronto demostró ser mucho más fiable. Realizó un total de 20 vuelos para contratistas. A pesar de esto, el programa de vuelos para contratistas se prolongó hasta febrero de 1950, antes de que ambos aviones fueran entregados a la Fuerza Aérea y a la NACA. El primer X-4 nunca volvió a volar, ya que se utilizó para fabricar piezas de repuesto para el segundo avión.

La NACA equipó el segundo X-4 para realizar una breve serie de vuelos con pilotos de la Fuerza Aérea. Entre ellos se encontraban Chuck Yeager , Frank Kendall Everest Jr. , Al Boyd , Richard Johnson , Fred Ascani , Arthur Murray y Jack Ridley . Los vuelos se realizaron en agosto y septiembre de 1950. El primer vuelo de un piloto de la NACA lo realizó John H. Griffith el 28 de septiembre de 1950.

Los primeros vuelos del NACA X-4, que se extendieron desde finales de 1950 hasta mayo de 1951 , se centraron en la sensibilidad de la aeronave al cabeceo. Los pilotos de la NACA, Griffith y Scott Crossfield, observaron que, a medida que la velocidad del X-4 se aproximaba a Mach  0,88, comenzaba una oscilación de cabeceo cada vez más severa, comparable a conducir sobre un camino lleno de baches . El aumento de la velocidad también provocaba un fenómeno de plegado, en el que el morro se inclinaba hacia abajo, un fenómeno que también experimentaron los prototipos del Me 163A Anton en 1941. Más grave aún, la aeronave también mostraba una tendencia a oscilar en los tres ejes. Esta combinación de guiñada, cabeceo y alabeo, que se agudizaba con el aumento de la velocidad, fue un precursor del acoplamiento inercial que se convertiría en un gran desafío en los años venideros.

Para corregir la escasa estabilidad, los ingenieros del proyecto decidieron aumentar el grosor del borde de salida del alerón/freno aerodinámico. Se añadieron tiras de madera de balsa entre las dos mitades articuladas del alerón/freno aerodinámico, de estilo "concha", lo que provocó que permanecieran abiertas en un ángulo de 5°. El primer ensayo del borde de salida redondeado lo realizó el 20 de agosto de 1951 el piloto de la NACA Walter Jones . Crossfield realizó un segundo ensayo en octubre. Los resultados fueron positivos: Jones comentó que las cualidades de vuelo del X-4 habían mejorado notablemente y que la aeronave no presentaba problemas de control de cabeceo hasta una velocidad de Mach  0,92.

Se retiraron las tiras de balsa y el X-4 realizó una larga serie de vuelos para probar sus características de aterrizaje. Al abrir los frenos aerodinámicos, la relación sustentación-resistencia de la aeronave se redujo a menos de 3:1. Esto sirvió para obtener datos para futuras aeronaves propulsadas por cohetes. Las pruebas continuaron hasta octubre de 1951, cuando las fugas de combustible en los tanques de las alas obligaron a inmovilizar la aeronave hasta marzo de 1952 , fecha en la que se reanudaron las pruebas de aterrizaje. Los pilotos de la NACA Joe Walker , Stanley Butchard y George Cooper también fueron evaluados en la aeronave.

Las pruebas con los flaps/frenos aerodinámicos reforzados habían sido alentadoras, por lo que se reinstalaron tiras de madera de balsa tanto en los flaps/frenos aerodinámicos como en los alerones. Jones realizó el primer vuelo el 19 de mayo de 1952, pero uno de los motores resultó dañado durante el vuelo, y no fue hasta agosto que se pudo encontrar un J30 de reemplazo. Cuando se reanudaron los vuelos, demostraron que las modificaciones habían mejorado la estabilidad tanto en cabeceo como en guiñada, y habían retrasado los cambios de compensación de morro hacia abajo de Mach 0,74 a Mach  0,91.  Sin embargo, por encima de Mach 0,91, el X-4 seguía oscilando.

En mayo de 1953, se retiraron nuevamente las tiras de madera de balsa y se estudió la estabilidad dinámica del X-4 en la configuración original de flaps/frenos aerodinámicos y alerones. Estos vuelos fueron realizados por Crossfield y John B. McKay . Este fue el proyecto final del X-4, que realizó su 81.º y último vuelo NACA el 29 de septiembre de 1953. Ambos aviones sobrevivieron al programa de pruebas. El primer X-4, con número de serie AF 46-676, fue transferido a la Academia de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en Colorado Springs, Colorado , antes de ser devuelto a la Base de la Fuerza Aérea Edwards. ^{[ 1 ]} El 46-676 fue restaurado en agosto de 2012 y actualmente se encuentra almacenado a la espera de su colocación en el Museo Edwards. El segundo X-4 fue al Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson, cerca de Dayton, Ohio , donde permanece en exhibición. ^{[ 1 ]}

La importancia principal del X-4 radicaba en demostrar una negación, ya que un diseño de ala en flecha semisin cola no era adecuado para velocidades cercanas a Mach 1, aunque el F7U Cutlass de Vought demostró ser una especie de contraejemplo: la versión desarrollada fue el primer avión en demostrar la separación de cargas por encima de Mach 1. Los diseñadores de aeronaves pudieron así evitar este callejón sin salida. No fue hasta el desarrollo de los sistemas fly-by-wire computarizados que tales diseños pudieron ser prácticos. Los diseños semisin cola aparecieron en el X-36 , Have Blue , F-117 y Bird of Prey , aunque todos estos aviones diferían significativamente en forma del X-4. La tendencia durante su programa de pruebas ya apuntaba hacia aviones delta y delta modificados como el Douglas F4D , el Convair F-102A derivado del XF-92A y el Avro Vulcan . 

• El X-4 número de serie 46-676 se exhibe en el Museo de Pruebas de Vuelo en la Base de la Fuerza Aérea Edwards , Edwards, California . ^{[ 3 ]}
• El X-4 número de serie 46-677 se exhibe en el Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en Dayton, Ohio . ^{[ 4 ]}

Datos de X-4 – El explorador Bantam ^{[ 5 ]}

Características generales

• Tripulación: 1
• Longitud: 23  pies 3  pulgadas (7,09  m)
• Envergadura: 8,18 m ( 26  pies 10 pulgadas )  
• Altura: 4,52 m ( 14  pies 10 pulgadas )  
• Superficie del ala: 200 pies  cuadrados  (19  m² ⁾
• Perfil aerodinámico : NACA 0010-64 ^{[ 6 ]}
• Peso en vacío: 5507  lb (2498  kg)
• Peso máximo al despegue: 3547  kg (7820  lb)
• Planta motriz: 2 motores turborreactores Westinghouse J30-WE-7 / WE-9 , 1600 lbf (7,1 kN) de empuje cada uno  

Actuación

• Velocidad máxima: 625  mph (1006  km/h, 543  nudos)
• Alcance: 420  mi (680  km, 360  nmi)
• Techo de servicio: 42.300  pies (12.900  m)
• Velocidad de ascenso: 7700  pies/min (39  m/s)

Aeronaves de función, configuración y época comparables

• DH.108 Golondrina
• Messerschmitt Me 163
• Lippisch P.15

Listas relacionadas

• Lista de vuelos X-4
• Lista de aviones X