دوغلاس دي-558-2 سكاي روكيت

طائرة دوغلاس دي-558-2 سكاي روكيت (أو دي-558-II ) هي طائرة بحثية أسرع من الصوت تعمل بمحرك صاروخي ونفاث ، صنعتها شركة دوغلاس للطائرات لصالح البحرية الأمريكية . في 20 نوفمبر 1953، قبيل الذكرى الخمسين للطيران الآلي ( 17 ديسمبر )، قاد سكوت كروسفيلد طائرة سكاي روكيت إلى سرعة ماخ 2، أي أكثر من 1290 ميلاً في الساعة (2076 كم/ساعة)، مسجلاً بذلك أول طائرة تتجاوز ضعف سرعة الصوت .  

يشير الرقم "-2" في تسمية الطائرة إلى كونها النسخة الثانية من برنامج كان من المفترض أن يتألف من ثلاث مراحل. كانت طائرة المرحلة الأولى، D-558-1 ، نفاثة ذات أجنحة مستقيمة. أما المرحلة الثالثة، التي لم تُنفذ، فكانت ستتضمن بناء نموذج أولي لطائرة قتالية تُجسد نتائج اختبارات طائرتي المرحلتين الأولى والثانية. وكان تصميم D-558-3 النهائي ، الذي لم يُبنَ قط، لطائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت، شبيهة بطائرة نورث أمريكان X-15 . ^{[ 1 ]}

عندما اتضح استحالة تعديل هيكل الطائرة D558-1 لاستيعاب كلٍ من محركات الصواريخ والمحركات النفاثة، تم تصميم الطائرة D558-2 كطائرة مختلفة تمامًا. ^{[ 2 ]} تم تعديل عقد التوريد في 27 يناير 1947 لإلغاء الطائرات الثلاث الأخيرة من طراز D558-1 واستبدالها بثلاث طائرات جديدة من طراز D558-2. ^{[ 3 ]}

تميزت طائرة سكاي روكيت بأجنحة ذات زاوية انحناء 35 درجة ومثبتات أفقية بزاوية انحناء 40 درجة. صُنعت الأجنحة والذيل من الألومنيوم، بينما كان جسم الطائرة الكبير مصنوعًا في معظمه من المغنيسيوم. زُوّدت سكاي روكيت بمحرك نفاث توربيني من طراز ويستنجهاوس J34-40 بقوة دفع 3000 رطل (13 كيلو نيوتن)، تُغذّى عبر مداخل جانبية في مقدمة جسم الطائرة. صُمّم هذا المحرك للإقلاع والصعود والهبوط. وللطيران بسرعات عالية، زُوّدت الطائرة بمحرك رباعي الحجرات من طراز رياكشن موتورز LR8-RM-6 (وهو الاسم الذي أطلقته البحرية على محرك XLR11 التابع للقوات الجوية الأمريكية والمستخدم في طائرة بيل إكس-1 ). بلغت قوة الدفع الساكنة لهذا المحرك 6000  رطل (27  كيلو نيوتن) عند مستوى سطح البحر. تم حمل ما مجموعه 250 جالونًا أمريكيًا (950 لترًا) من وقود الطائرات، و195 جالونًا أمريكيًا (740 لترًا) من الكحول، و 180 جالونًا أمريكيًا (680 لترًا) من الأكسجين السائل في خزانات جسم الطائرة.   

كانت طائرة سكاي روكيت في الأصل مزودة بمظلة قمرة قيادة مستوية، ولكن الرؤية من قمرة القيادة كانت ضعيفة، لذا أُعيد تصميمها بقمرة قيادة مرتفعة مزودة بنوافذ مائلة تقليدية. نتج عن ذلك مساحة أكبر في مقدمة الطائرة، والتي عُوضت بزيادة قدرها 36  سم (14  بوصة) في ارتفاع المثبت الرأسي. وكما هو الحال في سابقتها، D558-1، صُممت D558-2 بحيث يمكن فصل الجزء الأمامي من جسم الطائرة، بما في ذلك قمرة القيادة، عن باقي أجزاء الطائرة في حالات الطوارئ. وبمجرد أن يتباطأ الجزء الأمامي من جسم الطائرة، يستطيع الطيار الخروج من قمرة القيادة باستخدام المظلة.

قام الطيار جون إف. مارتن، من شركة دوغلاس ، بأول رحلة تجريبية في مطار موروك العسكري (الذي أعيد تسميته لاحقًا بقاعدة إدواردز الجوية ) في كاليفورنيا في 4 فبراير 1948، على متن طائرة مزودة بمحرك نفاث فقط. كانت أهداف البرنامج دراسة خصائص الطائرات ذات الأجنحة المائلة عند السرعات فوق الصوتية وفوق الصوتية، مع التركيز بشكل خاص على ظاهرة ميلان مقدمة الطائرة للأعلى (الدوران غير المقصود لمقدمة الطائرة للأعلى)، وهي مشكلة شائعة في طائرات الخدمة عالية السرعة في ذلك العصر، لا سيما عند السرعات المنخفضة أثناء الإقلاع والهبوط، وفي المنعطفات الحادة.

جمعت الطائرات الثلاث بياناتٍ وافرةً حول ظاهرة ارتفاع مقدمة الطائرة وتداخل حركتيها الجانبية (الانعراج) والطولية (الميل)؛ وأحمال الجناح والذيل، وخصائص الرفع والسحب والاهتزاز للطائرات ذات الأجنحة المائلة عند السرعات فوق الصوتية وفوق الصوتية؛ وتأثيرات عمود عادم الصاروخ على الاستقرار الديناميكي الجانبي عبر نطاق السرعة. (كانت تأثيرات عمود العادم تجربةً جديدةً للطائرات). كما جمعت الطائرة الثالثة معلوماتٍ حول تأثيرات الذخائر الخارجية (أشكال القنابل، وخزانات الوقود الإضافية) على سلوك الطائرة في المنطقة فوق الصوتية (من 0.7 إلى 1.3 ضعف سرعة الصوت تقريبًا). وبالتزامن مع بيانات من طائرات بحثية أخرى مبكرة في مجال الطيران فوق الصوتي، مثل XF -92A ، ساهمت هذه المعلومات في إيجاد حلول لمشكلة ارتفاع مقدمة الطائرة في الطائرات ذات الأجنحة المائلة.

أُجريت أبحاث الطيران الخاصة بها في وحدة اختبار الطيران موروك التابعة للجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) في كاليفورنيا ، والتي أُعيد تسميتها عام 1949 إلى محطة أبحاث الطيران عالي السرعة (HSFRS). أصبحت HSFRS محطة الطيران عالي السرعة عام 1954، وعُرفت آنذاك باسم مركز أبحاث الطيران درايدن التابع لناسا . وفي عام 2014، أُعيد تسميتها إلى مركز أبحاث الطيران أرمسترونغ تكريمًا لنيل أرمسترونغ .

حلّقت الطائرات الثلاث إجمالاً 313 مرة – 123 مرة للطائرة الأولى (رقم المكتب 37973 - NACA 143)، و103 مرات للطائرة الثانية (رقم المكتب 37974 - NACA 144)، و87 مرة للطائرة الثالثة (رقم المكتب 37975 - NACA 145). وقد نفّذت الطائرة سكاي روكيت 143 جميع مهامها باستثناء مهمة واحدة ضمن برنامج شركة دوغلاس المتعاقدة لاختبار أداء الطائرة.

كانت طائرة ناسا 143 تعمل في البداية بمحرك نفاث فقط، ولكن تم تزويدها لاحقًا بمحرك صاروخي. في هذا التكوين، اختبرت شركة دوغلاس الطائرة من عام 1949 إلى عام 1951. بعد انتهاء برنامج اختبار دوغلاس، سُلمت الطائرة إلى ناسا، التي خزنتها حتى عام 1954. في عامي 1954-1955، عدّلها المقاول لتصبح قادرة على الإطلاق الجوي بالكامل بواسطة الصواريخ، وذلك بإزالة المحرك النفاث. في هذا التكوين، قام جون مكاي ، طيار الأبحاث في ناسا ، بقيادة الطائرة مرة واحدة فقط للتعرف عليها في 17 سبتمبر 1956. ساهمت رحلات ناسا 143 البالغ عددها 123 رحلة في التحقق من صحة توقعات نفق الرياح لأداء الطائرة، باستثناء حقيقة أن الطائرة واجهت مقاومة هواء أقل فوق سرعة 0.85 ماخ مما أشارت إليه نتائج نفق الرياح.

بدأت طائرة NACA 144 برنامج رحلاتها بمحرك نفاث توربيني. قام طيارا NACA، روبرت أ. شامبين ^{[ 4 ]} وجون هـ. غريفيث، بـ 21 رحلة جوية بهذا التكوين لاختبار معايرات سرعة الهواء ودراسة الاستقرار والتحكم الطولي والجانبي. خلال ذلك، واجها في أغسطس 1949 مشكلة ارتفاع مقدمة الطائرة، والتي أدرك مهندسو NACA خطورتها لأنها قد تُسبب قيودًا خطيرة على أداء الطيران. لذلك، قرروا إجراء دراسة شاملة للمشكلة.

في عام 1950، استبدلت شركة دوغلاس المحرك النفاث التوربيني بمحرك صاروخي من طراز LR-8، وقادها طيارها، بيل بريدجمان ، سبع مرات بسرعة بلغت 1.88 ماخ (1.88 ضعف سرعة الصوت) وارتفاع 79,494  قدمًا (24,230 مترًا)، وهو رقم قياسي عالمي غير رسمي للارتفاع في ذلك الوقت، تم تحقيقه في 15 أغسطس 1951. ^{[ 5 ]} في وضعية الصاروخ، كانت الطائرة مثبتة أسفل حجرة قنابل طائرة P2B التابعة للبحرية الأمريكية ، وهي نسخة معدلة من قاذفة القنابل B-29 . كانت طائرة P2B تحلق إلى ارتفاع حوالي 30,000 قدم (9,100 متر) ، ثم تطلق الطائرة الصاروخية. خلال رحلات بريدجمان الأسرع من الصوت، واجه حركة دوران عنيفة تُعرف بعدم الاستقرار الجانبي. كانت الحركة أقل وضوحًا خلال رحلة ماخ 1.88 في 7 أغسطس 1951 مقارنة برحلة ماخ 1.85 في يونيو عندما انحرف إلى زاوية هجوم منخفضة . 

قام مهندسو NACA بدراسة سلوك الطائرة قبل أن يبدأوا أبحاثهم الخاصة بالطيران في الطائرة في سبتمبر 1951. وعلى مدى العامين التاليين، قام طيار NACA سكوت كروسفيلد بقيادة الطائرة 20 مرة لجمع البيانات حول الاستقرار والتحكم الطولي والجانبي، وأحمال الجناح والذيل، وخصائص الرفع والسحب والاهتزاز بسرعات تصل إلى 1.878 ماخ.

في تلك اللحظة، قاد المقدم البحري ماريون كارل الطائرة إلى ارتفاع قياسي جديد (غير رسمي) بلغ 83,235 قدمًا (25,370 مترًا) في 21 أغسطس 1953، وبسرعة قصوى بلغت 1.728 ماخ. لم يعترف الاتحاد الدولي للملاحة الجوية بهذا الرقم القياسي للارتفاع، لأنه في ذلك الوقت كان يتعين على الطائرات التي تحاول تحطيم الأرقام القياسية الإقلاع بقوتها الذاتية. ^{[ 6 ]}

بعد إتمام كارل لهذه الرحلات لصالح البحرية، قام فنيو الوكالة الوطنية الاستشارية للملاحة الجوية (NACA) في محطة أبحاث الطيران عالي السرعة (HSFRS) بالقرب من موهافي ، كاليفورنيا، بتجهيز غرف احتراق محرك LR-8 بامتدادات للفوهات لمنع غازات العادم من التأثير على الدفات عند السرعات فوق الصوتية. كما أدت هذه الإضافة إلى زيادة قوة دفع المحرك بنسبة 6.5% عند سرعة 1.7 ماخ وعلى ارتفاع 70,000 قدم (21,300 متر).

حتى قبل أن يُحلّق ماريون كارل بطائرة سكاي روكيت، قدّم رئيس قسم أبحاث الطيران والفضاء في هاواي، والتر سي. ويليامز، التماسًا إلى مقرّ اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) دون جدوى، للسماح للطائرة بالتحليق بسرعة ماخ 2 لجمع بيانات البحث عند تلك السرعة. وأخيرًا، بعد أن حصل كروسفيلد على موافقة مكتب الطيران التابع للبحرية، خفّف مدير اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية، هيو إل. درايدن، من ممارسة المنظمة المعتادة المتمثلة في ترك تسجيل الأرقام القياسية للآخرين، ووافق على محاولة التحليق بسرعة ماخ 2.

إضافةً إلى تركيب امتدادات الفوهات، قام فريق الطيران التابع للجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) في مركز أبحاث الطيران والفضاء في هارفارد (HSFRS) بتبريد الوقود (الكحول) لزيادة كمية الوقود المُضاف إلى الخزان، كما قاموا بتشميع جسم الطائرة لتقليل مقاومة الهواء. وضع مهندس المشروع، هيرمان أو. أنكنبروك، خطةً للطيران إلى ارتفاع حوالي 72,000 قدم (21,900 متر) ثم الانطلاق في غطسة خفيفة. سجّل كروسفيلد اسمه في تاريخ الطيران في 20 نوفمبر 1953، عندما طار بسرعة 2.005 ماخ، أي 1,291 ميلاً في الساعة (2,078  كيلومتراً في الساعة). وكانت هذه الرحلة الوحيدة التي تجاوزت فيها سرعة ماخ 2 التي قامت بها طائرة سكاي روكيت.

بعد هذه الرحلة، قام الطياران جوزيف أ. ووكر وجون ب. مكاي من كروسفيلد وناكا بقيادة الطائرة لأغراض جمع البيانات المتعلقة بتوزيع الضغط والأحمال الهيكلية والتسخين الهيكلي، وكانت الرحلة الأخيرة في البرنامج في 20 ديسمبر 1956، عندما حصل مكاي على بيانات الاستقرار الديناميكي ومستويات ضغط الصوت عند السرعات فوق الصوتية وما فوقها.

في غضون ذلك، أكملت طائرة NACA 145، التي يقودها طيارا دوغلاس يوجين إف. ماي وويليام بريدجمان، 21 رحلة تجريبية في نوفمبر 1950. وفي هذه الطائرة النفاثة الصاروخية، بدأ سكوت كروسفيلد ووالتر جونز تحقيق NACA في ظاهرة ارتفاع مقدمة الطائرة، والذي استمر من سبتمبر 1951 وحتى صيف 1953. وقد حلّقا بطائرة سكاي روكيت بتكوينات مختلفة لحواجز الأجنحة، وشرائح الأجنحة، وامتدادات وتر الحافة الأمامية، ونفذا مناورات متنوعة، بالإضافة إلى الطيران المستقيم والمستوي بسرعات فوق صوتية. وبينما ساعدت الحواجز بشكل كبير في استعادة السيطرة على الطائرة من حالة ارتفاع المقدمة، لم تُسهم امتدادات وتر الحافة الأمامية في ذلك، مما دحض نتائج اختبارات نفق الرياح التي أشارت إلى عكس ذلك. أما الشرائح (الأجنحة المساعدة الطويلة والضيقة) في وضعها المفتوح بالكامل، فقد قضت على ظاهرة ارتفاع المقدمة باستثناء نطاق السرعة من 0.8 إلى 0.85 ماخ.

في يونيو 1954، بدأ كروسفيلد تحقيقًا حول تأثير الذخائر الخارجية (أشكال القنابل وخزانات الوقود) على سلوك الطائرة في السرعات فوق الصوتية. أكمل مكاي وستانلي بوتشارت تحقيق اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) في هذه المسألة، حيث قام مكاي بالمهمة الأخيرة في 28 أغسطس 1956.

إلى جانب تسجيل العديد من الأرقام القياسية، جمع طيارو سكاي روكيت بيانات وفهمًا هامًا حول ما يُجدي وما لا يُجدي لتحقيق طيران مستقر ومتحكم به لطائرة ذات أجنحة مائلة في نطاقي الطيران فوق الصوتي وفوق الصوتي. كما ساعدت البيانات التي جمعوها في تحسين الربط بين نتائج اختبارات نفق الرياح وقيم الطيران الفعلية، مما عزز قدرات المصممين على إنتاج طائرات أكثر كفاءة للقوات المسلحة، لا سيما تلك ذات الأجنحة المائلة. علاوة على ذلك، ساهمت البيانات المتعلقة بمسائل مثل الاستقرار والتحكم، والمستقاة من هذه الطائرة وغيرها من طائرات الأبحاث المبكرة، في تصميم سلسلة طائرات سينشري المقاتلة، والتي تميزت جميعها بمثبتات أفقية متحركة استُخدمت لأول مرة في سلسلتي X-1 وD-558.

جميع صواريخ سكاي روكيتس الثلاثة كانت مزودة بأجنحة مائلة بزاوية 35 درجة.

قبل تجهيزها للإطلاق الجوي، كانت طائرة NACA 143 مزودة بمحرك نفاث توربيني من طراز Westinghouse J-34-40 بقوة دفع ثابتة تبلغ 3000 رطل (13 كيلو نيوتن) . وكانت تحمل 260 جالونًا أمريكيًا (980 لترًا) من وقود الطائرات، ويبلغ وزنها 10572 رطلًا (4795 كيلوغرامًا) عند الإقلاع.     

كانت المركبة الفضائية NACA 144 (وNACA 143 بعد تعديلها عام 1955) تعمل بمحرك صاروخي من طراز LR-8-RM-6 بقوة دفع ثابتة تبلغ 6000 رطل (27 كيلو نيوتن) . وكانت وقودها عبارة عن 345 جالونًا أمريكيًا (1310 لترًا) من الأكسجين السائل و 378 جالونًا أمريكيًا (1430 لترًا) من الإيثانول المخفف. وفي وضعية الإطلاق، بلغ وزنها 15787 رطلًا (7161 كيلوغرامًا).     

كانت مركبة NACA 145 مزودة بمحرك صاروخي LR-8-RM-5 بقوة دفع ثابتة تبلغ 6000 رطل (27 كيلو نيوتن) ، بالإضافة إلى محرك نفاث توربيني من طراز Westinghouse J-34-40 بقوة دفع ثابتة تبلغ 3000 رطل (13 كيلو نيوتن) . وكانت تحمل 170 جالونًا أمريكيًا (640 لترًا) من الأكسجين السائل، و 192 جالونًا أمريكيًا (730 لترًا) من الإيثانول المخفف، و 260 جالونًا أمريكيًا (980 لترًا) من بنزين الطائرات، ليبلغ وزنها عند الإطلاق 15266 رطلًا (6925 كيلوغرامًا).         

تم الحفاظ على طائرات سكاي روكيت الثلاث. طائرة سكاي روكيت رقم 1 (D-558-2) معروضة في متحف طائرات الشهرة في تشينو، كاليفورنيا . أما طائرة سكاي روكيت رقم 2، وهي أول طائرة تحلق بسرعة ماخ 2، فهي معروضة في المتحف الوطني للطيران والفضاء في واشنطن العاصمة. بينما تُعرض الطائرة الثالثة على عمود في حرم كلية أنتيلوب فالي في لانكستر ، كاليفورنيا .

(مجهزة بنظام دفع مختلط)

بيانات من طائرات ماكدونيل دوغلاس منذ عام 1920  : المجلد الأول، ^{[ 7 ] [ 8 ]}

الخصائص العامة

• الطاقم: 1
• الطول: 42  قدمًا (13  مترًا)
• طول الجناح: 25  قدمًا (7.6  مترًا)
• الارتفاع: 12  قدمًا و8  بوصات (3.86  مترًا)
• مساحة الجناح: 175 قدم  مربع  (16.3  متر ^مربع )
• شكل الجناح : الجذر: NACA 63-010 ؛ الطرف: NACA 63-012 ^{[ 9 ]}
• وزن الإطلاق للمحرك النفاث التوربيني فقط: 10,572  رطل (4,795  كجم)
• وزن الإطلاق مع القوة المختلطة: 15,266  رطل (6,925  كجم)
• وزن إطلاق الصاروخ فقط: 15,787  رطل (7,161  كجم)
• سعة خزان الوقود:
• سعة وقود المحرك النفاث: 250 جالون  أمريكي (210 جالون إمبراطوري ؛ 950 لترًا) من وقود الطائرات    
• سعة وقود الصاروخ: 195 جالون  أمريكي (162 جالون إمبراطوري ؛ 740 لترًا) كحول    
• سعة مؤكسد الصاروخ: 180 جالون  أمريكي (150 جالون إمبراطوري ؛ 680 لترًا) من الأكسجين السائل    
• _{سعة مضخة} توربو _H2O2 : 11 جالون  أمريكي  (9.2 جالون  إمبراطوري  ؛ 42  لتر) بيروكسيد الهيدروجين عالي الاختبار (HTP)
• محطة توليد الطاقة: محرك نفاث توربيني واحد من طراز Westinghouse J34-WE-40 ، بقوة دفع 3000 رطل (13 كيلو نيوتن)  
• محطة توليد الطاقة: محرك صاروخي واحد من طراز Reaction Motors XLR8-RM-5 رباعي الحجرات يعمل بالوقود السائل، بقوة دفع 6000  رطل (27  كيلو نيوتن)

أداء

• السرعة القصوى: 585  ميلاً في الساعة (941  كم/ساعة، 508  عقدة) على ارتفاع 20000  قدم (6100  متر) باستخدام المحرك النفاث فقط

سرعة 720  ميلاً في الساعة (630  عقدة؛ 1160  كم/ساعة) على ارتفاع 40000  قدم (12000  متر) باستخدام قوة مختلطة مع إقلاع تقليدي

سرعة 1250  ميلاً في الساعة (1090  عقدة؛ 2010  كم/ساعة) على ارتفاع 67500  قدم (20600  متر) باستخدام صاروخ يتم إطلاقه من الجو

• سرعة التوقف: 160  ميل في الساعة (260  كم/ساعة، 140  عقدة)
• معدل الصعود: 22400  قدم/دقيقة (114  متر/ثانية) طاقة مختلطة

قوة صاروخية تبلغ 11100  قدم/دقيقة (3400 متر/دقيقة) فقط 

• حمولة الجناح: 60.4  رطل/  قدم مربع (295  كجم/م² ⁾ لمحرك توربيني نفاث فقط

87.2  رطل/  قدم مربع (426  كجم/م² ⁾ طاقة مختلطة

محرك صاروخي بوزن 90.2  رطل/  قدم مربع (440  كجم/م² ^{) فقط}

التطورات ذات الصلة

• دوغلاس دي-558-1 سكاي ستريك

طائرات ذات دور وتكوين وعصر مماثل

• بيل إكس-2

قوائم ذات صلة

• قائمة الطائرات التجريبية
• قائمة الطائرات الصاروخية

ملحوظات

فهرس

• صفحة ناسا درايدن على الإنترنت
• "صاروخ ذو رأس مدبب يقيس السرعات الصوتية"، مجلة الميكانيكا الشعبية، يناير 1948
• "سكاي روكيت"، مقال نُشر عام 1948 في مجلة فلايت عن طائرة سكاي روكيت.
• مقطع إخباري قصير عن صاروخ دوغلاس سكاي روكيت الذي حطم الرقم القياسي العالمي للسرعة (1953) من إنتاج شركة بريتيش باثي ( رقم التسجيل: 65422 ) على موقع يوتيوب