X-1 (航空機)

XS-1

その後、MX-524は名称をMX-653に変更し、1945年には XS-1（eXperimental Supersonic-1）と名称が決定、3機の製造契約が正式にベル社と航空技術補給本部の間で結ばれた。それと同時にこの計画全体が機密扱いに指定された。

XS-1のエンジンは揉めに揉めた末ロケットエンジンに決定し、リアクション・モーターズ社が開発中だったXLR11を使用することとなった。このロケットエンジンの推進剤は従来使用されていた硝酸とアニリンに比べ安全性に優れる液体酸素とアルコールの組み合わせとなっていた。しかしこのエンジンは膨大な燃料を消費するため、自力での離陸を諦め、B-29で懸下して上空からの発進へと方針が転換された。

XS-1に搭載されたXLR11エンジンの正式名称はXLR11-RM-3で、1基あたりの推力は680kgf。XS-1にはこれが4基装備された。エンジンは推力の調整ができずオンかオフの2通りしかないが、4基のエンジンのオンとオフを調節することによって4段階の調節は可能である。燃料搭載量は液体酸素が1,177リットル、アルコールが1,110リットルとなっており、それぞれ主脚の前方と後方のタンクに装備されていた。

機体強度は18Gまで耐えられるという過剰なまでの強度を持ち合わせていた。これは、音速に入ると機体がどのような挙動を起こすかまったく見当もつかなかったためである。なおXS-1には射出座席などの脱出装置は装備されていなかった。

XS-1の主翼平面形状は超音速飛行に適する後退翼ではなく直線翼であった。これはNACAが後退翼の利点を知らなかったためではなく、当時まだ実績のなかった後退翼の使用をためらったためである。アスペクト比（翼幅の2乗を主翼面積で割った値。細長さを示す）は6.03とされた。翼厚については結論が出ず、1号機と2号機で別のタイプの主翼をつけることに決定した。主翼は強度を持たせるために1枚板からの削りだしで作られた。

降着装置は当初ソリなども検討されたが、結局普通の車輪に落ち着いた。しかし機内スペースの問題から降着脚は非常に短い。また、大きな降下速度ともあいまって降着装置が故障する事故も少なからず発生している。

飛行開始

1946年1月19日、XS-1を操縦した最初のベル・エアクラフトのチーフテストパイロットであるジャック・ウーラムズ（英語版）は、フロリダ州のパインキャッスル陸軍飛行場（英語版）上空を滑空飛行した。ウーラムズはパインキャッスル上空をさらに9回滑空飛行し、B-29は29,000フィート (8,800 m)で航空機を落下させ、12分後に毎時約 110マイル毎時 (180 km/h)に達し、XS-1は着陸した。

1946年1月25日、XS-1はエンジンと燃料タンクの代わりの重りを積んでの初の滑空試験を行い、操縦性や失速特性のテスト後、パインキャッスル飛行場に着陸した。その後10回の滑空試験が行われたが、4回目の試験時に左主脚が引っ込み左翼を破損、修理した後の5回目の試験でも前脚が故障し機首を破損するという2度の事故に見舞われた。

動力飛行試験は、ミューロック陸軍飛行場（現エドワーズ空軍基地）において、XS-1の2号機で行われることになった。

1946年の12月9日、通算15回目（2号機で5回目）の飛行で初めてXLR11が点火され、2基のエンジンでマッハ0.75（のちにマッハ0.795と判明）まで加速した。

1947年1月17日、4基のエンジンすべてに点火してマッハ0.828を記録した。同年4月11日には翼厚比の小さい主翼を装備した1号機の動力飛行が行われた。

ベル社は当初からマッハ0.8まで安全に操縦できる航空機の開発を求められていたが、これで要求は満たされ、安全性も証明されたため、XS-1は通算37回目の試験をもってベル社から航空資材本部（旧航空技術補給本部）とNACAへ正式に譲渡された。

XS-1の2機について、航空資材本部とNACAは実験の進め方を協議した。

• 航空資材本部は「一気に音速突破してしまおう」
• NACAは「データを積み重ねながら音速に近づくべき」

と主張した結果、

• 航空資材本部がXS-1の1号機
• NACAがXS-1の2号機

を使用して別々に試験することになった。

音速突破

航空資材本部はテストパイロットの中から志願者を募り、その中からチャック・イェーガー大尉を抜擢、その他に技術面の補佐としてジャック・リドリー大尉、予備のパイロットしてロバート・フーバー中尉を選定した。一方NACAのパイロットはハーバート・フーバーとハワード・リリーの2名に決定した。またNACAで使用される2号機は耐火装備の改修が施され新型の燃料投棄装置などが装備された。

航空資材本部は1947年8月6日から滑空テストを開始し、8月29日にはイェーガーによる初の動力飛行でマッハ0.85を記録した。2回目の動力飛行試験は送信装置の故障から地上へのデータ送信ができなかったが、後に機内の計器ではマッハ0.9を超えていたことが判明した。X-1の試験はNACAと航空資材本部が別々に行っているのに対し、母機仕様に改造されたB-29は1機しかなかった。そのためNACAの試験は9月25日まで実施できず、テストパイロットはX-1での飛行経験がなかったため、結局NACAの飛行試験もイェーガーが行った。10月に入って航空資材本部は本格的に音の壁に挑戦していくこととなる。10月10日には過去最高のマッハ0.997を記録。次回の飛行で音速を超えることを決定する。

1947年10月14日、通算50回目の飛行でイェーガーが搭乗するX-1は高度6,100mで母機から切り離され、2基のエンジンに点火して緩上昇に移行。続いて残りの2基にも点火し、高度10,670mをマッハ0.92で通過した。高度12,800mに到達する前にエンジン2基をオフにして水平飛行に移り、その後再びエンジンを1基オンにして計3基で水平飛行を行った。その結果マッハ1.06を記録、人類初の有人超音速飛行となった。音速突破時には予想されていた衝撃波による振動もほとんどなく、意外なほどにあっさりと音速を超えてしまったという。機の愛称は「グラマラス グレニス（Glamorous Glennis）／グレニスは彼の妻の名前」。その2日前の10月12日の夜間に乗馬していたところ、落馬し肋骨を骨折した。イェーガーは当日、痛む患部を隠しながらX-1に搭乗しようとしたが、X-1の搭乗口を閉めるには前かがみになる必要があり、骨折している身には困難なことであった。しかし、そのことが周りに知れればテストパイロットから降ろされることは明らかであったため、イェーガーはリドリー大尉にのみ事実を伝え、どうすればいいか相談をした。リドリーはモップの柄によって搭乗口を閉めることを提案し、無事イェーガーはX-1の搭乗口を閉めることができた。このエピソードは映画『ライトスタッフ』にも描かれている。音速突破の事実はしばらくの間公表されず、一般に知れ渡るのは1947年12月に『ニューヨーク・タイムズ』などが特ダネとして発表した時であった。しかしこの後も空軍（1947年9月18日に陸軍から独立）はノーコメントとし、実際に事実が公表されたのは1948年6月15日になってからであった。

地上発進からの音速突破

1949年1月5日、チャック・イェーガーが操縦するX-1は地上から発進し音速を突破した^[1][2]。なお、X-1による離陸実験はこの一度きりである。

チャック・イェーガーは、次のとおり回想している^[3]（抜粋し要約）。

チャック（イェーガー）：X-1のパイロット
ラリー（ベル）：ベル・エアクラフト社の社長
ジャック（リドリー）：空軍のエンジニア
ヴァンデンバーグ将軍：空軍副参謀総長
（スチュアート）サイミントン空軍長官：初代空軍長官

1948年^[4]のクリスマス頃、

ラリー：「チャック、X-1で地上発進をこころみるについて、きみはどう思う？」

チャック：「リドリーと自分は、その件について何回となく話し合いましたよ。あの降着装置はたいして強靭ではありませんが、実行できないこともないと思いますね」

ラリー：「（ヴァンデンバーグ将軍へ）チャックと私はいま、海軍がスカイトリークで盛んに宣伝している問題について話し合ったんですがね。わたしの思うに、空軍もそろそろX-1で地上発進して世間にアピールする潮時ではないでしょうか」

（その後、ヴァンデンバーグ将軍はサイミントン空軍長官と長話）

ヴァンデンバーグ将軍：「イェーガー君は、X-1で地上から離陸して海軍に地団駄ふませてやれるっていってるんですがね」

サイミントン空軍長官：「けっこうですな。計画を練りあげて、実施に踏み切りましょう」

といったわけで、われわれはそうすることに決めた。わたしは、ジャックにどう思うかときいてみた。かれは頭を掻き、メモ帳でなにやら計算していたが、やがて声を上げて笑った。

ジャック：「ふむ。起こりうる最悪の事態は、降着装置がもげ落ちて胴体着陸をせにゃならん羽目になるくらいのもんかな。だが、燃料を軽くすれば、やってのけられる」

大きな問題となったのは、燃料タンク内の液体酸素（LOX）の量を測定することだった。LOXは絶えず沸騰、揮発しているため、タンク内に半分入っているのか、4分の3なのかわからないのである。だが、ジャックはすばらしいアイデアを思いついた。われわれは、基地の趣味の店へいって、木の板を2枚買ってきた。わたしは、X-1の主翼下面の輪郭に合わせてこれらの板を鋸で切った。ジャックは空力平均翼弦を求め、2基の燃料タンクがきっかり半分満たされた場合に機がとる重心の位置を算定した。われわれは、その重心点の胴体下部をジャッキで支えた。そして、タンク半分の水／アルコールを計り、これを後部のタンクへ注入した。次いで、前部のタンクに液体酸素を、機のバランスがぴたりとれるまで注入した。

それにしても、信じられないようなフライトだった。わたしはやたら興奮し、酸素マスクもつけ忘れ、コクピット内の窒素を吸ってもう少しで失神してしまうところだった。だが、きわどいところでなんとか酸素マスクをつけた。世界広しといえど、あのようなフライトは前代未聞だった！

わたしは、4基のロケットを同時に点火した。そして、1500フィート（約450m）ほど疾走（滑走）して、時速200マイル（約320km）で機首を起こすと（離陸すると）、いっきに上昇していった。あまり急激に加速したために、降着装置作動桿が押し上げたときに折れてしまい、フラップがふっとんだ。エンジン始動から80秒後にわたしは、高度23,000フィート（約7,000m）、マッハ1.03に達していた！燃料が尽きたので、機首を転じて降着した。損傷を受けていたにもかかわらず、X-1は、離陸後2分半で湖床に接地した。1949年1月5日、海軍がスカイストリークの新ロケット駆動型を飛ばす予定の前日のことだった。空軍内で、わたしは、音速突破したときよりも、この海軍の機先を制したときのほうがずっと英雄視された。

X-1A

X-1Aは新型X-1シリーズ最速の機体である。1953年2月14日に滑空試験を実施、2月21日には動力飛行を実施した。

X-1Aはマッハ2を目指すことができる唯一の空軍機として期待され、その期待どおり12月2日にはマッハ1.5、8日にはマッハ1.2を記録。同月12日にはマッハ2.44を記録し、海軍のD-558-2が記録したマッハ2.005の記録を塗り替えた。このX-1シリーズでの最高速記録を出したのもチャック・イェーガーである。なお、X-1Aがマッハ2.44を記録した直後機体はロール・カップリング現象により左に傾き、そのまま錐もみ状態で落下を始め、あわや墜落かという状態になったが、高度8,800mあたりで機体を立て直すことに成功し墜落は免れた。

マッハ2を突破すると今度は速度記録ではなく高度記録に挑戦し、1954年8月に27,566mを記録、海軍が持つ25,370mの記録を抜き世界記録を樹立した（非公式）。

その後X-1AはNACAに移管され射出座席などを装備する改造を受けたが、1955年8月の飛行で切り離し直後に液体酸素が爆発したため機体は投棄された。

X-1B

X-1Bは新型X-1シリーズの新規製造組の中で最も完成が遅く、1954年9月に初の滑空試験を、10月に初の動力飛行を実施した。空軍の超音速テストパイロットの訓練用として使用される予定であったが、1954年12月にNACAへ移管され、空力加熱などの実験に使用されることとなった。

X-1Bはニール・アームストロングが搭乗した1958年1月の飛行の後、検査の結果液体酸素タンクに亀裂が見つかったため退役となり、現在では国立アメリカ空軍博物館に展示されている。

X-1C

X-1Cは超音速飛行時における武器発射テストを目的に開発が行われた。しかし発注後間もなく、モックアップの段階においてXP-86戦闘機が緩降下で音速を突破し、試験目的が失われたためにキャンセルされた。計画では、機首などに固定武装をいくつか装備し、主翼と胴体下に安定フィンを追加した形状となっていた。

X-1D

X-1Dは新型X-1シリーズの中で最も早く登場した機体で、機体番号は#48-1386。燃料系統などに改良が加えられていた。1951年7月24日にロジャース乾湖で、初の滑空試験を実施した。しかしこの試験の着陸時に前脚を破損、その後修理され同年8月に初のロケット動力飛行をおこなったが今度は切り離し前に高圧窒素タンクの圧力が低下していることが判明。テストは中断され、燃料の投棄がはじめられたところで液体酸素が爆発したため破棄された。

X-1E

X-1Eは他の新型X-1シリーズと異なり、XS-1の2号機から改修された機体である。1951年末から改修が開始され1955年11月末に完成した。主翼を翼厚比4%の超薄翼に形状変更し、コクピットからの前方視界の改善、射出座席の装備などがなされた。エンジンはXLR11の改良型であるLR8-RM-5に替えられ、X-1AとX-1Dの爆発事故の経験から安全性は徹底的に見直された。

初の滑空試験は1955年12月12日に行われ、その3日後の15日に初の動力飛行が行われた。

X-1Eは当初マッハ2.5を目標としていたが後にマッハ3に目標変更され、安定性を増すためのフィンを装備するなど各種改良が行われ、燃料も新燃料にしてテストが行われたが、テストの結果燃料タンクに亀裂が発見されたためマッハ3で飛行することなく退役となってしまった。

現在ではエドワーズ空軍基地にあるNASAのドライデン飛行研究センターに展示されている。

諸元・性能