เอ็กซ์-4 แบนแทม
เอ็กซ์-4 แบนแทม
ข้อมูลทั่วไป
พิมพ์	ต้นแบบเครื่องบินไร้หาง
ผู้ผลิต	บริษัท นอร์ธรอป คอร์ปอเรชั่น
สถานะ	เกษียณแล้ว
จำนวนที่สร้าง	2
ประวัติศาสตร์
เที่ยวบินแรก	15 ธันวาคม พ.ศ. 2491

เครื่องบินNorthrop X-4 Bantamเป็นเครื่องบิน ต้นแบบขนาดเล็กแบบ สองเครื่องยนต์ไอพ่น ที่ผลิตโดยบริษัท Northrop Corporationในปี 1948 มันไม่มีแพนหางแนวนอน แต่ใช้ปีกควบคุมแบบรวมกันระหว่างลิฟต์และเอเลอรอน (เรียกว่าเอเลวอน ) ในการควบคุมการเอียงและการหมุน ซึ่งคล้ายคลึงกับเครื่องบินMesserschmitt Me 163 ที่ใช้จรวด ของกองทัพอากาศนาซีเยอรมนี นักอากาศพลศาสตร์บางคนเสนอว่า การกำจัดแพนหางแนวนอนจะช่วยแก้ปัญหาเรื่องเสถียรภาพที่ความเร็วสูง (เรียกว่าการเสียการทรงตัวจากคลื่นกระแทก ) ซึ่งเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ของคลื่นกระแทกความเร็วเหนือเสียงจากปีกและแพนหางแนวนอน แนวคิดนี้ดูดี แต่ระบบควบคุมการบินในเวลานั้นทำให้ X-4 ไม่ประสบความสำเร็จ

บริษัทนอร์ธรอปได้สร้างเครื่องบิน X-4 ขึ้นมาสองลำ แต่ลำแรกพบว่ามีปัญหาทางกลไก และหลังจากบินไปเพียงสิบเที่ยวบินก็ถูกสั่งห้ามบินและนำไปใช้เป็นชิ้นส่วนสำหรับลำที่สอง^{[ 1 ]} ในระหว่างการทดสอบตั้งแต่ปี 1950ถึง1953ที่สถานีวิจัยการบินความเร็วสูงของ NACA (ปัจจุบัน คือฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์ ) รูปทรงกึ่งไร้หางของ X-4 แสดงให้เห็นถึงปัญหาเสถียรภาพตามแนวยาวโดยธรรมชาติ ( การกระเพื่อม ) เมื่อเข้าใกล้ความเร็วเสียง จึงสรุปได้ว่า (ด้วยเทคโนโลยีการควบคุมที่มีอยู่ในขณะนั้น) เครื่องบินไร้หางไม่เหมาะสมสำหรับการบินเหนือเสียง^{[ 2 ]}

ในทศวรรษ 1940 มีความเชื่อว่าการออกแบบที่ไม่มีแพนหางระดับจะช่วยหลีกเลี่ยงการปะทะกันของคลื่นกระแทกระหว่างปีกและแพนหางระดับ ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นต้นเหตุของปัญหาเสถียรภาพที่ความเร็วทรานโซนิกจนถึงมัค 0.9ก่อนหน้านี้มีการสร้างเครื่องบินสองลำโดยใช้การออกแบบแบบกึ่งไร้หาง ได้แก่Me 163B Kometที่ใช้จรวด ขับเคลื่อน ซึ่งกองทัพ อากาศนาซีเยอรมนีใช้ในการรบในสงครามโลกครั้งที่สอง และ de Havilland DH.108 Swallow ของอังกฤษที่ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตซึ่งสร้างขึ้นหลังสงครามกองทัพอากาศสหรัฐฯได้ลงนามในสัญญากับบริษัทนอร์ธรอป แอร์คราฟต์ เมื่อวันที่ 11 มิถุนายน 1946 เพื่อสร้างเครื่องบิน X-4 จำนวนสองลำ นอร์ธรอปได้รับเลือกเนื่องจากมีประสบการณ์ในการออกแบบเครื่องบินปีกบิน เช่นเครื่องบินN-9M , XB-35และYB-49

เครื่องบินที่ได้นั้นมีขนาดกะทัดรัดมาก มีขนาดใหญ่พอที่จะบรรจุ เครื่องยนต์เจ็ท Westinghouse J30 สอง เครื่อง นักบิน อุปกรณ์วัด และเชื้อเพลิงสำรองสำหรับการบิน 45 นาทีเท่านั้น งานบำรุงรักษาเกือบทั้งหมดสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้บันไดหรือเก้าอี้เล็กๆ คนที่ยืนอยู่บนพื้นดินสามารถมองเข้าไปในห้องนักบินได้อย่างง่ายดาย เครื่องบินลำนี้ยังมีแฟลปแบบแยกส่วน ซึ่งทำหน้าที่เป็นเบรกความเร็วได้ด้วย

เครื่องบิน X-4 ลำแรก (หมายเลขประจำเครื่อง 46-676) ถูกส่งมอบให้กับฐานทัพอากาศมูร็อก รัฐแคลิฟอร์เนียในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2491มันผ่านการทดสอบการวิ่งบนทางวิ่งและทำการบินครั้งแรกในวันที่ 15 ธันวาคม พ.ศ. 2491 โดยมีนักบินทดสอบ ของนอร์ธรอป ชา ร์ลส์ ทักเกอร์เป็นผู้ควบคุม ฝนในฤดูหนาวทำให้ทะเลสาบแห้งโรเจอร์ส เกิดน้ำท่วม ในเวลาต่อมา ทำให้ไม่สามารถทำการบินทดสอบ X-4 เพิ่มเติมได้จนถึงเดือนเมษายนพ.ศ. 2492 เครื่องบิน X-4 ลำแรกพิสูจน์แล้วว่ามีปัญหาทางกลไก และทำการบินได้เพียงสิบครั้งเท่านั้นวอลเตอร์ ซี. วิลเลียมส์หัวหน้าหน่วยทดสอบการบินมูร็อกของ NACA (ปัจจุบันคือศูนย์วิจัยการบินดรายเดน ) เรียกเครื่องบินลำนี้ว่า "ของเสีย" ^{[ 1 ]}เครื่องบิน X-4 ลำที่สอง (หมายเลขประจำเครื่อง 46-677) ถูกส่งมอบในช่วงที่หยุดการบิน และในไม่ช้าก็พิสูจน์แล้วว่ามีความน่าเชื่อถือมากกว่ามาก มันทำการบินทดสอบโดยผู้รับเหมาทั้งหมด 20 ครั้ง ถึงกระนั้น โครงการบินทดสอบโดยผู้รับเหมาก็ยืดเยื้อไปจนถึงเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2493 ก่อนที่เครื่องบินทั้งสองลำจะถูกส่งมอบให้กับกองทัพอากาศและ NACA เครื่องบิน X-4 ลำแรกไม่เคยบินอีกเลย ถูกนำไปใช้เป็นอะไหล่สำหรับเครื่องบินลำที่สอง

หน่วยงาน NACA ได้ติดตั้งอุปกรณ์ในเครื่องบิน X-4 ลำที่สอง เพื่อทำการบินทดสอบระยะสั้นร่วมกับนักบินของกองทัพอากาศ ซึ่งรวมถึงชัค เยเกอร์ , แฟรงค์ เคนดัล เอเวอเรสต์ จูเนียร์ , อัล บอยด์ , ริชาร์ด จอห์นสัน , เฟร็ด อัสคานี , อาร์เธอร์ เมอร์เรย์และแจ็ค ริดลีย์การบินทดสอบเหล่านี้เกิดขึ้นในเดือนสิงหาคมและกันยายน ปี 1950 การบินครั้งแรกโดยนักบินของ NACA เกิดขึ้นโดยจอห์น เอช. กริฟฟิธเมื่อวันที่ 28 กันยายน ปี 1950

เที่ยวบินทดสอบ NACA X-4 ครั้งแรก ซึ่งดำเนินการต่อเนื่องตั้งแต่ปลายปี 1950 จนถึงเดือนพฤษภาคมปี1951นั้น มุ่งเน้นไปที่ความไวต่อการเอียงของเครื่องบิน นักบินของ NACA คือ กริฟฟิธ และสก็อตต์ ครอสฟิลด์สังเกตว่าเมื่อความเร็วของ X-4 เข้าใกล้ Mach  0.88 เครื่องบินเริ่มสั่นไหวอย่างรุนแรงมากขึ้น ซึ่งเปรียบได้กับการขับรถบนถนนที่เป็นหลุมเป็นบ่อความเร็วที่เพิ่มขึ้นยังทำให้เกิดปรากฏการณ์หัวเครื่องบินเอียงลง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์เดียวกับที่เกิดขึ้นกับต้นแบบ Me 163A Antonในปี 1941 ที่ร้ายแรงกว่านั้น เครื่องบินยังแสดงแนวโน้มที่จะ "แกว่ง" ไปรอบๆ แกนทั้งสาม การแกว่งตัว การเอียง และการหมุนรวมกันนี้ ซึ่งรุนแรงขึ้นเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น เป็นลางบอกเหตุของการเชื่อมต่อแบบเฉื่อยซึ่งจะกลายเป็นความท้าทายที่สำคัญในอีกหลายปีข้างหน้า

เพื่อแก้ไขปัญหาความไม่เสถียร วิศวกรโครงการจึงตัดสินใจเพิ่มความหนาของขอบด้านท้ายของแฟลป/เบรกความเร็ว โดย เพิ่มแถบ ไม้บัลซาเข้าไประหว่างแฟลป/เบรกความเร็วแบบบานพับด้านบนและด้านล่าง ทำให้แฟลป/เบรกความเร็วเปิดค้างไว้ที่มุม 5 องศา การทดสอบครั้งแรกของขอบด้านท้ายที่ทู่ลงนั้นเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 20 สิงหาคม 1951 โดยนักบินของ NACA ชื่อ วอลเตอร์ โจนส์การทดสอบครั้งที่สองดำเนินการโดยครอสฟิลด์ในเดือนตุลาคม ผลลัพธ์เป็นไปในทางบวก โดยโจนส์แสดงความคิดเห็นว่า คุณสมบัติการบินของ X-4 ดีขึ้นอย่างมาก และเครื่องบินไม่มีปัญหาในการควบคุมการขึ้นลงจนถึงความเร็ว Mach  0.92

แผ่นไม้บัลซ่าถูกถอดออก จากนั้นเครื่องบิน X-4 ก็ได้ทำการบินทดสอบหลายครั้งเพื่อทดสอบลักษณะการลงจอด โดยการเปิดเบรกความเร็วอัตราส่วนแรงยกต่อแรงต้านของเครื่องบินสามารถลดลงเหลือต่ำกว่า 3:1 ได้ ข้อมูลนี้มีไว้เพื่อใช้กับเครื่องบินขับเคลื่อนด้วยจรวดในอนาคต การทดสอบดำเนินต่อไปจนถึงเดือนตุลาคม พ.ศ. 2494 จนกระทั่งการรั่วไหลของเชื้อเพลิงในถังปีกทำให้เครื่องบินต้องหยุดบินจนถึงเดือนมีนาคม พ.ศ. 2495เมื่อการทดสอบการลงจอดกลับมาดำเนินการต่อ นักบินของ NACA ได้แก่โจ วอล์คเกอร์สแตนลีย์บัตชาร์ดและจอร์จ คูเปอร์ก็ได้รับการตรวจสอบความสามารถในการบินกับเครื่องบินลำนี้ด้วย

การทดสอบแผ่นแฟลป/เบรกความเร็วที่หนาขึ้นนั้นให้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจ ดังนั้นจึงมีการติดตั้งแถบไม้บัลซาใหม่ทั้งบนแผ่นแฟลป/เบรกความเร็วและเอเลวอน เที่ยวบินแรกเกิดขึ้นโดยโจนส์เมื่อวันที่ 19 พฤษภาคม 1952 แต่เครื่องยนต์ตัวหนึ่งได้รับความเสียหายระหว่างการบิน และต้องใช้เวลาถึงเดือนสิงหาคมจึงจะหาเครื่องยนต์ J30 ทดแทนได้ เมื่อการบินกลับมาดำเนินการอีกครั้ง ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าการดัดแปลงช่วยเพิ่มเสถียรภาพทั้งในแนวดิ่งและแนวดิ่ง และชะลอการเปลี่ยนแปลงการเอียงหัวลงจาก Mach 0.74 เป็น Mach  0.91  อย่างไรก็ตาม ที่ความเร็วเหนือ Mach 0.91 เครื่องบิน X-4 ยังคงแกว่งไปมาอยู่

ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2496 แถบไม้บัลซาถูกถอดออกอีกครั้ง และได้ทำการศึกษาเสถียรภาพพลวัตของ X-4 ในการกำหนดค่าแฟลป/เบรกความเร็วและเอเลวอนแบบดั้งเดิม เที่ยวบินเหล่านี้ดำเนินการโดยครอสฟิลด์และจอห์น บี . แมคเคย์ นี่เป็นโครงการสุดท้ายสำหรับ X-4 ซึ่งทำการบิน NACA ครั้งที่ 81 และครั้งสุดท้ายในวันที่ 29 กันยายน พ.ศ. 2496 เครื่องบินทั้งสองลำรอดพ้นจากโครงการทดสอบ X-4 ลำแรก หมายเลขประจำเครื่อง AF 46-676 ถูกโอนไปยังสถาบันกองทัพอากาศสหรัฐฯโคโลราโดสปริงส์ โคโลราโดก่อนที่จะถูกส่งกลับไปยังฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์^{[ 1 ]} 46-676 ได้รับการบูรณะเมื่อเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2555 และปัจจุบันถูกเก็บรักษาไว้ในคลังรอการจัดแสดงในพิพิธภัณฑ์เอ็ดเวิร์ดส์ X-4 ลำที่สองถูกส่งไปยังพิพิธภัณฑ์แห่งชาติกองทัพอากาศสหรัฐฯที่ฐานทัพอากาศไรท์-แพตเตอร์สันใกล้เมืองเดย์ตัน รัฐโอไฮโอซึ่งยังคงจัดแสดงอยู่จนถึงปัจจุบัน^{[ 1 ]}

ความสำคัญหลักของ X-4 คือการพิสูจน์ให้เห็นถึงข้อเสีย กล่าวคือ การออกแบบปีกแบบปีกเฉียงและกึ่งไร้หางนั้นไม่เหมาะสมกับความเร็วใกล้ Mach 1 แม้ว่าF7U CutlassของVoughtจะเป็นตัวอย่างที่ตรงกันข้าม โดยรุ่นที่พัฒนาแล้วเป็นเครื่องบินลำแรกที่แสดงให้เห็นถึงการแยกอาวุธเหนือ Mach 1 ด้วยเหตุนี้ นักออกแบบเครื่องบินจึงสามารถหลีกเลี่ยงทางตันนี้ได้ จนกระทั่งมีการพัฒนาระบบควบคุมการบินด้วยคอมพิวเตอร์ (fly-by-wire) การออกแบบดังกล่าวจึงจะใช้งานได้จริง การออกแบบกึ่งไร้หางปรากฏในX-36 , Have Blue , F-117และBird of Preyแม้ว่าเครื่องบินเหล่านี้จะมีรูปร่างแตกต่างจาก X-4 อย่างมากก็ตาม แนวโน้มในช่วงโครงการทดสอบนั้นมุ่งไปสู่เครื่องบินแบบปีกสามเหลี่ยมและแบบปีกสามเหลี่ยมดัดแปลง เช่นDouglas F4D , Convair F-102Aที่พัฒนามาจากXF-92AและAvro Vulcan 

• เครื่องบิน X-4 หมายเลขประจำเครื่อง 46-676 จัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์การทดสอบการบินณฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์รัฐแคลิฟอร์เนีย^{[ 3 ]}
• เครื่องบิน X-4 หมายเลขประจำเครื่อง 46-677 จัดแสดงอยู่ที่พิพิธภัณฑ์แห่งชาติกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกาในเมืองเดย์ตัน รัฐโอไฮโอ^{[ 4 ]}

ข้อมูลจากX-4 – The Bantam Explorer ^{[ 5 ]}

ลักษณะทั่วไป

• ลูกเรือ: 1
• ความยาว: 23  ฟุต 3  นิ้ว (7.09  เมตร)
• ความกว้างปีก: 26  ฟุต 10  นิ้ว (8.18  เมตร)
• ส่วนสูง: 14  ฟุต 10  นิ้ว (4.52  เมตร)
• พื้นที่ปีกอาคาร: 200  ตาราง ฟุต (19  ตารางเมตร⁾
• ปีกเครื่องบิน : NACA 0010-64 ^{[ 6 ]}
• น้ำหนักเปล่า: 5,507  ปอนด์ (2,498  กิโลกรัม)
• น้ำหนักขึ้นบินสูงสุด: 7,820  ปอนด์ (3,547  กิโลกรัม)
• ระบบขับเคลื่อน: เครื่องยนต์ เทอร์โบเจ็ทWestinghouse J30-WE-7 / WE-9 จำนวน 2 เครื่อง กำลังขับเครื่องละ 1,600 ปอนด์ (7.1 กิโลนิวตัน)  

ผลงาน

• ความเร็วสูงสุด: 625  ไมล์ต่อชั่วโมง (1,006  กิโลเมตรต่อชั่วโมง, 543  นอต)
• พิสัย: 420  ไมล์ (680  กม., 360  นิวตันเมตร)
• เพดานบริการ: 42,300  ฟุต (12,900  เมตร)
• อัตราการไต่ระดับ: 7,700  ฟุต/นาที (39  เมตร/วินาที)

เครื่องบินที่มีบทบาท การกำหนดค่า และยุคสมัยที่เทียบเคียงกันได้

• DH.108 กลืน
• เมสเซอร์ชมิทท์ มี 163
• ลิปปิช หน้า 15

รายการที่เกี่ยวข้อง

• รายชื่อเที่ยวบิน X-4
• รายชื่อเครื่องบิน X-plane