Douglas X-3 Stiletto

X-3 Estilete
información general
Tipo	Aviones experimentales
Fabricante	Douglas
Diseñador	Schuyler Kleinhans, Baily Oswald y Francis Clauser [1]
Estado	Conservado en el Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos
Usuarios principales	Fuerza Aérea de los Estados Unidos NACA
Número construido	1
Historia
Primer vuelo	15 de octubre de 1952
Jubilado	23 de mayo de 1956

El Douglas X-3 Stiletto es un avión a reacción experimental estadounidense de la década de 1950 con un fuselaje delgado y un morro largo y cónico, fabricado por Douglas Aircraft Company. Su misión principal era investigar las características de diseño de un avión adecuado para velocidades supersónicas sostenidas , lo que incluía el primer uso de titanio en los principales componentes del fuselaje . Douglas diseñó el X-3 con el objetivo de una velocidad máxima de aproximadamente 2000 mph (3200 km/h), ^[2] pero tenía muy poca potencia para este propósito y ni siquiera podía superar Mach 1 en vuelo nivelado. ^[3] Aunque el avión de investigación fue una decepción, los diseñadores de Lockheed utilizaron datos de las pruebas del X-3 para el Lockheed F-104 Starfighter que utilizó un diseño de ala trapezoidal similar en un exitoso caza Mach 2.

El Douglas X-3 Stiletto fue el más elegante de los primeros aviones experimentales, pero sus logros de investigación no fueron los originalmente planeados. Originalmente estaba destinado a pruebas avanzadas de propulsión de turborreactores a Mach 2, pero cayó en gran medida en la categoría de exploradores de configuración, ya que nunca cumplió con sus objetivos de rendimiento originales debido a motores inadecuados. ^[4] El objetivo de la aeronave era ambicioso: era despegar desde el 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. La aeronave también debía probar la viabilidad de las 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.º 172.588 concedida el 13 de julio de 1954 a Frank N. Fleming y Harold T. Luskin y asignada a Douglas Aircraft Company, Inc.

La construcción de un par de X-3 fue aprobada el 30 de junio de 1949. Durante el desarrollo, los motores Westinghouse J46 planeados para el X-3 no pudieron cumplir con los requisitos de empuje, tamaño y peso, 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 lbf (31 kN) previstas. El primer avión fue construido y entregado a la Base Aérea Edwards , California , el 11 de septiembre de 1952.

El X-3 tenía una forma inusual, esbelta y aerodinámica, con un morro muy largo y ligeramente afilado y pequeñas alas trapezoidales . El objetivo era crear la forma más delgada y esbelta posible para lograr una baja resistencia a velocidades supersónicas. El morro extendido tenía como objetivo permitir la provisión de equipo de prueba, mientras que la cabina semienterrada y el parabrisas se diseñaron para aliviar los efectos de las condiciones de " espesura térmica ". Las alas sin flecha y de baja relación de aspecto se diseñaron para alta velocidad y, más tarde, el equipo de diseño de Lockheed utilizó datos de las pruebas del X-3 para el diseño similar del ala del F-104 Starfighter. Debido a problemas tanto en el motor como en la estructura del avión, el segundo avión parcialmente completado se canceló y sus componentes se utilizaron como piezas de repuesto. ^[5]

El primer "salto" del X-3 fue realizado 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 alrededor de una milla (1,6 km) antes de posarse de nuevo en el lecho del lago. El primer vuelo oficial lo realizó Bridgeman el 20 de octubre y duró unos 20 minutos. Hizo un total de 26 vuelos (contando el salto) al final de las pruebas de Douglas en diciembre de 1953. Estos mostraron 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 planificada. Su primer vuelo supersónico requirió que el avión hiciera 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 reequipar el X-3 con motores de cohete, pero finalmente se abandonó. ^[5]

Con 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 pobre rendimiento del X-3 significó que solo se realizaría un programa abreviado, para ganar experiencia con alas de baja relación de aspecto. El teniente coronel Frank Everest y el mayor Chuck Yeager realizaron tres vuelos cada uno. Aunque los pilotos de la Fuerza Aérea los volaron, se contabilizaron como vuelos de la NACA . Con el último vuelo de Yeager en julio de 1954, la NACA hizo planes para 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 de piloto en el X-3 el 23 de agosto de 1954, y luego realizó ocho vuelos de investigación en septiembre y octubre. A fines de octubre, el programa de investigación se amplió para incluir pruebas de estabilidad lateral y direccional. En estas pruebas, el X-3 giró bruscamente a velocidades transónicas y supersónicas, con el timón centrado. A pesar de sus deficiencias, el X-3 era ideal para estas pruebas. La masa de sus motores, combustible y estructura estaba concentrada en su fuselaje largo y estrecho, mientras que sus alas eran cortas y rechonchas. Como resultado, el X-3 estaba "cargado" a lo largo de su fuselaje, en lugar de sus alas. Esto era típico de los aviones de combate que se encontraban en desarrollo o en pruebas en ese momento.

Estas pruebas conducirían al vuelo más importante del X-3, y a la casi pérdida del avión. El 27 de octubre de 1954, Walker realizó un giro brusco hacia la izquierda a Mach 0,92 y una altitud de 30.000 pies (9.100 metros). El X-3 giró como se esperaba, pero también cabeceó hacia arriba 20° y guiñó 16°. El avión giró durante cinco segundos antes de que Walker pudiera volver a controlarlo. Luego se preparó para el siguiente punto de prueba. Walker puso el X-3 en picado, acelerando a Mach 1,154 a 32.356 pies (9.862 m), donde realizó un giro brusco hacia la izquierda. El avión inclinó hacia abajo y registró una aceleración de -6,7  g (-66 m/s²), luego inclinó hacia arriba a +7  g (69 m/s²). Al mismo tiempo, el X-3 se deslizó lateralmente, 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 mostró que el fuselaje había sido sometido a su límite máximo de carga. Si la aceleración hubiera sido mayor, el avión podría haberse roto. Walker y el X-3 habían experimentado un " acoplamiento de inercia de balanceo ", en el que una maniobra en un eje provocará una maniobra no comandada en uno o dos ejes más. 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 balanceo fue el punto culminante de su historia. El avión estuvo en tierra durante casi un año después del vuelo y nunca más volvió a explorar sus límites de estabilidad de balanceo y control. Walker realizó otros diez vuelos entre el 20 de septiembre de 1955 y el último el 23 de mayo de 1956. Posteriormente, el avión fue retirado al Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . ^[6]

Aunque el X-3 nunca cumplió su intención de proporcionar datos aerodinámicos en velocidad de crucero Mach 2, su breve servicio fue valioso. Mostró los peligros del acoplamiento de inercia de balanceo y proporcionó datos de pruebas de vuelo tempranas sobre el fenómeno. Su ala pequeña y muy cargada sin flecha 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 exigieron mejoras en la tecnología de los neumáticos.

Se encargaron dos aviones, pero sólo se construyó uno, 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 Aérea Wright-Patterson , Ohio. ^[8] Desde 2008 ^[actualizar], está en exhibición en la Galería de Investigación y Desarrollo del museo. ^[3]

Datos de aviones 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: 12 pies 6 pulgadas (3,82 m)
• Área del ala: 166,5 pies cuadrados (15,47 ^m2 )
• Relación de aspecto : 3
• Peso vacío: 14.345 lb (6.507 kg)
• Peso bruto: 20.800 lb (9.435 kg)
• Peso máximo de 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 (1.136 km/h, 613 nudos) a 20.000 pies (6.100 m)
• Velocidad máxima: Mach 0,987
• Alcance: 497 mi (800 km, 432 nmi)
• Autonomía: 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

• Brístol 188

Listas relacionadas

• Lista de vuelos del X-3
• Lista de aviones 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". Concepto de avión: prototipos, aviones X y aviones experimentales . Kent, Reino Unido: Grange Books plc, 2005. ISBN 978-1-84013-809-2 . 

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre X-3 Stiletto.

• Colección de fotografías de la NASA Dryden X-3
• Hoja informativa de la NASA sobre la nave Dryden X-3 Archivado el 13 de junio de 2007 en Wayback Machine
• Aeronaves globales: X-3 Stiletto