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North American X-15: Mit Mach 6 an die Grenzen des Alls

North American X-15 Mit Mach 6 an die Grenzen des Alls

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Die North American X-15 ist das wohl spektakulärste jemals gebaute Forschungsflugzeug. Ihre Geschwindigkeits- und Höhenrekorde von mehr als 7200 km/h und knapp 108 000 Metern dürften als Meilensteine der Luftfahrt auf ewig Bestand haben.

Mit Superlativen sind Texte über die Luftfahrt schnell dabei. Wenn es ein Flugzeug gibt, bei dem sie angemessen sind, dann ist das die X-15. Mitte 1954, sieben Jahre nach Chuck Yeagers Mach-1-Flug mit der Bell X-1, präsentiert das National Advisory Committee for Aeronautics, kurz NACA, die Parameter, die das nächste Experimentalflugzeug zum Vorstoß in bis dato unbekannte Bereiche bezüglich Höhe und Geschwindigkeit definieren sollen. Das Ziel der gemeinsamen Mission von NACA und US Air Force: Daten sammeln, um den Weg in den Weltraum zu ebnen. Ende 1954 ergeht an zwölf Flugzeughersteller in den USA die Aufforderung, Entwürfe für ein Flugzeug einzureichen. Am Ende bekommt North American Aircraft den Zuschlag, drei Flugzeuge mit der Typenbezeichnung X-15 zu bauen.

Unter der Leitung von Charles Feltz entsteht ein Flugzeug, das kompromisslos auf die extremen Bedingungen bei Geschwindigkeiten größer Mach 5 und in Höhen bis zu 100 000 Metern ausgelegt ist. Der Rumpf gleicht einer Rakete mit Flügeln, und das gesamte Design kann seine Verwandtschaft zur deutschen A9, die einst die Nazis in Peenemünde entwickelten, kaum leugnen. Das verwundert nicht, basierte der Entwurf der X-15 doch auf einer Konzeptstudie Walter Dornbergers, im Dritten Reich zuständig für das Raketenwaffen-Programm.

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Mit einer B-52 wird die X-15 für ihre Forschungsflüge auf Höhe gebracht, um die kurze Brenndauer des Triebwerks zu kompensieren.

Durchdacht konzipiert mit Raketenantrieb

Für den Flug in tieferen Schichten der Atmosphäre verfügt das Flugzeug über ein konventionelles Seitenruder zur Giersteuerung und Tailerons, mit denen Roll- und Nickbewegungen kontrolliert werden können. Die Steuerung in der extrem dünnen Luft der oberen Atmosphäre übernimmt ein System aus, mit Wasserstoffperoxid betriebenen Schubraketen an der Nase des Flugzeugs für Gier- und Nickbewegungen sowie an den Tragflächen zur Kontrolle der Rollrate. Die Außenhaut der X-15 besteht aus der Nickel-Chrom-Legierung Inconel X, in die eine Kühlkörperstruktur eingesetzt wird, um der Erwärmung während des Fluges entgegenzuwirken. Das Cockpit ist aus Aluminium gefertigt und von der Außenstruktur isoliert, um es kühl zu halten.

Für den Antrieb sorgt das XLR99 von Reaction Motors, das erste große regelbare und wiederstartbare Flüssigkeits-Raketentriebwerk der Welt. Es arbeitet mit Ammoniak als Brennstoff und flüssigem Sauerstoff als Oxidator und erzeugt bis zu 254 Kilonewton Schub. Die Kehrseite der Power: Nach nur 83 Sekunden bei Volllast ist der Treibstoffvorrat aufgebraucht. Die etwas größere und mit Zusatztanks ausgestattete X-15A-2 erreicht etwa 150 Sekunden. Um dieses Manko zu kompensieren, wird die X-15 von einer modifizierten B-52 auf eine Höhe von etwa 13 700 Metern und eine Geschwindigkeit von etwa 500 Meilen pro Stunde (gut 800 km/h) gebracht und gestartet. Nach Beschleunigung, Steigflug und Abschalten des Triebwerks folgen acht bis zwölf Minuten Gleitflug, bevor die X-15 mit 320 Stundenkilometern auf ihrem Bugfahrwerk und den Kufen am Heck aufsetzt. Dazu muss ein Teil des unteren Seitenleitwerks abgesprengt werden. Hauptlandeplatz ist der Rogers Dry Lake nahe der Edwards Airbase, zudem gibt es zahlreiche Plätze für Notlandungen.

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Die X-15 im Flug: Das Triebwerk leistete bei Vollschub 254 Kilonewton – fast dreimal so viel wie die Triebwerke des Eurofighters bei Einsatz des Nachbrenners.

Rekordflieger und Datensammler

Am 17. September 1959 fliegt die X-15 erstmals mit eigenem Antrieb. Während des bis 1968 andauernden Testprogramms absolvieren die zwölf ausgesuchten Piloten – darunter Neil Armstrong, der als erster Mensch den Mond betreten sollte – 199 Flüge, bei denen sie eine Reihe bis heute ungebrochener Rekorde aufstellen. Der wohl bemerkenswerteste gelingt William John Knight am 3. Oktober 1967, als er mit der X-15A-2 auf 7274 km/h bzw. Mach 6.72 beschleunigt. Den Höhenrekord holte sich Joe Walker bereits am 19. Juli 1963: Er erreichte mit der X-15 Nr. 3107 960 Meter.

Wichtiger als die Rekorde sind für alle Beteiligten jedoch die Daten, die sie während der Flüge sammeln. Am Ende füllen sie 765 Forschungsberichte. Sie befassen sich mit Aerodynamik, thermischen Phänomenen sowie Strukturverhalten und Steuerung im Hyperschallflug, mit der Untersuchung der Hyperschallstabilität und -kontrolle beim Austritt aus der Atmosphäre und beim Wiedereintritt sowie mit der Physiologie der Piloten.

Angesichts der Extreme, in die sich die Piloten mit den drei gebauten X-15 begeben haben, überrascht es, dass es nur zu zwei schweren Unfällen kommt: Am 9. November 1962 erleidet Jack McKay einen Triebwerksschaden und landet in Mud Lake, Nevada, wobei sich das Flugzeug überschlägt. Zwar erholt sich McKay von seinen Verletzungen, schließlich muss er aber seine Fliegerkarriere beenden. Weniger Glück hat Michael Adams, der mit der X-15 Nr. 3 am 15. November 1967 ins Trudeln gerät. Zwar gelingt es ihm, das Trudeln auszuleiten, aber aufgrund eines Fehlers im Flugsteuerungssystem kommt er nicht aus dem Sturzflug heraus. Beim anschließenden Absturz kommt er ums Leben.

Die beiden verbliebenen Flugzeuge sind heute im Smithsonian Air and Space Museum in Washington, D. C., und im United States Air Force Museum in Dayton, Ohio ausgestellt.

Technische Daten

North American X-15

Allgemeine Angaben:
Typ: Experimentalflugzeug, Besatzung: 1, Antrieb: Reaction Motors XLR99, Schub: 254 kN

Abmessungen:
Länge: 15,24 m, Höhe: 4,12 m, Spannweite: 6,71, Flügelfläche: 18,58 m²

Massen:
Leermasse: 5160 kg (8320 kg)*, Maximalmasse: 15422 kg (25.460 kg)*

Flugleistungen:
Höchstgeschwindigkeit: 7274 km/h, Reichweite: 450 km, Gipfelhöhe: 107,8 km

*Werte in Klammern für X-15A-2

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