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Le North American X-15 était un avion fusée hypersonique expérimental de vol suborbital américain, construit dans le cadre d'un programme de recherche sur les vols à très haute vitesse et très haute altitude. De 1960 à 1968, les trois exemplaires construits ont effectué environ 200 vols d'essais pour le compte de la NASA et de l'US Air Force, pulvérisant tous les records de vitesse et d'altitude détenus par un aéronef piloté à aile fixe.

North American X-15
Le X-15 no 2 en vol après avoir été largué depuis un B-52.
Constructeur	North American
Rôle	Avion expérimental
Statut	Retiré
Premier vol	8 juin 1959
Date de retrait	24 octobre 1968
Nombre construits	3
Équipage
1 pilote
Motorisation
Moteur	Reaction Motors XLR99-RM-2
Nombre	1
Type	Moteur-fusée
Poussée unitaire	313 kN
Dimensions
Envergure	6,8 m
Longueur	15,45 m
Hauteur	4,12 m
Surface alaire	18,58 m2
Masses
À vide	6 623 kg
Maximale	15 422 kg
Performances
Vitesse maximale	7 273[1] km/h (Mach 5.9)
Plafond	95 900 m
Vitesse ascensionnelle	18 000 m/min
Rayon d'action	275 milles[2], soit environ 450 km
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Le X-15 a établi des records définitifs de 7 272,68 km/h pour la vitesse (le 3 octobre 1967) et de 107,96 km pour l'altitude (le 23 août 1963). Il a permis aux Américains de récolter de très nombreuses données sur le comportement des flux d'air, le frottement aérodynamique, le contrôle et la stabilité d'un aéronef à grande vitesse et hors de l'atmosphère, ainsi que sur les techniques de rentrée dans l'atmosphère.

Conception

Le X-15

En février 1954, le National Advisory Committee for Aeronautics (NACA, ancêtre de la NASA) établit le besoin d'un nouvel avion expérimental pour explorer les vols à très haute vitesse et très haute altitude. Une équipe de chercheurs est chargée de trouver des solutions aux nombreux problèmes posés (échauffement cinétique, contrôle de l'appareil dans une atmosphère raréfiée, configuration aérodynamique optimale, etc.) et rend un rapport au mois d'avril 1954, indiquant qu'il n'y a pas d'obstacle majeur au vu des techniques de l'époque.

Le lancement du projet est validé en octobre 1954, avec un financement de 95 % par l'US Air Force et 5 % par l'US Navy, et un appel d'offres est lancé dans la foulée. La proposition de North American est retenue et une commande pour la construction de trois exemplaires signée en décembre 1955. En février 1956, le développement du moteur-fusée est confié à Reaction Motors, qui propose un propulseur dérivé de celui des fusées Viking.

Une maquette est présentée par North American en décembre 1956. La construction des avions commence mi-1957 et le premier X-15 sort d'usine le 15 octobre 1958. Le moteur XLR99 est cependant très en retard, puisque le premier n'est livré qu'en avril 1959 et qu'il faut encore attendre presque un an de plus pour qu'il soit enfin qualifié. Pendant ce temps, deux Boeing B-52 Stratofortress sont modifiés pour pouvoir emporter le X-15 en altitude (NB-52A et NB-52B). Les futurs pilotes sont sélectionnés et un simulateur construit pour les entraîner.

Les premiers vols d'essais se déroulent de la façon suivante :

• 10 mars 1959, premier vol « captif » du X-15 n^o 1, qui reste accroché sous l'aile du B-52 d'emport ;
• 8 juin 1959, premier vol sans utilisation des moteurs du X-15 n^o 1 ;
• 17 septembre 1959, premier vol du X-15 n^o 2 propulsé par deux moteurs XLR11 provisoires ;
• 15 novembre 1960, premier vol du X-15 n^o 2 propulsé par le moteur XLR99 définitif.

Ces premiers essais sont parsemés de nombreux problèmes techniques entraînant soit le report des vols prévus, soit l'interruption d'un vol en cours. Les essais continuent malgré tout et, fin 1960, le X-15 a dépassé Mach 3 et 30 000 m d'altitude. L'avion est alors transféré à la NASA pour les vols de recherche.

Le X-15A-2

Après l'accident de novembre 1962 (voir ci-dessous), il est décidé de reconstruire le X-15 n^o 2 en le modifiant d'une part pour le rendre capable d'atteindre une vitesse de Mach 8 et, d'autre part, pour qu'il puisse servir de banc d'essai volant pour un statoréacteur. L'avion reçoit alors la désignation de X-15A-2.

La vitesse accrue doit être obtenue en augmentant la durée de fonctionnement du moteur-fusée, ce qui nécessite simplement a priori d'augmenter la capacité en carburant/comburant. Pour cela, le fuselage est allongé et deux réservoirs supplémentaires externes installés (un de chaque côté du fuselage) : ces réservoirs sont vidés en premier puis largués en vol et récupérés.

Pour que le X-15 supporte les températures plus élevées que prévu, il est décidé de le revêtir d'une couche d'isolant supplémentaire qui se désagrège au fur et à mesure en vol. De son côté, la dérive ventrale est modifiée pour pouvoir recevoir un statoréacteur de 91 cm de diamètre. Comme il n'est alors plus question d'éjecter en vol la partie inférieure, la garde au sol doit être augmentée.

Enfin, de nouveaux compartiments sont installés pour embarquer les équipements de mesure. Le X-15A-2 pèse finalement 10 tonnes de plus que le X-15, ce qui impose également de renforcer sérieusement le train d'atterrissage.

Le nouvel avion subit alors un cycle d'essais :

• 15 juin 1964, premier vol « captif » accroché sous l'aile du B-52 d'emport ;
• 25 juin 1964, premier vol réel sans les réservoirs ni le statoréacteur ;
• 17 février 1965, premier vol avec les nouveaux équipements de mesure ;
• 3 novembre 1965, premier vol avec les réservoirs externes vides ;
• 1^er juillet 1966, premier vol avec les réservoirs externes remplis ;
• 21 août 1967, premier vol avec la couche d'isolant supplémentaire.

Les premiers vols sont marqués par plusieurs incidents dus au train d'atterrissage, qui a tendance à se déployer en plein vol.

C'est le X-15A-2 qui établit le record de vitesse en atteignant 7 272,68 km/h le 3 octobre 1967. Cependant, lors de ce vol, la température en surface dépasse les 1 300 °C prévus et provoque des dégâts importants sur une partie de la cellule. Bien que North American remette l'avion en état, il ne reprend finalement jamais l'air.

Vols de recherche

Les vols de recherche menés par la NASA consistent d'abord à augmenter progressivement la vitesse et l'altitude :

• premier vol à plus de Mach 4 le 7 mars 1961 ;
• premier vol à plus de Mach 5 le 23 juin 1961 ;
• premier vol au-dessus de 60 960 mètres le 11 octobre 1961 ;
• premier vol à plus de Mach 6 le 9 novembre 1961 ;
• premier vol au-dessus de 91 440 mètres le 17 juillet 1962.

En avril 1962, la NASA engage le X-15 dans un programme de recherche incluant des expériences scientifiques, en plus des expériences et mesures menées sur l'avion lui-même. En 1963-1964, le X-15 participe également à la mise au point des systèmes de reconnaissance destinés au Lockheed A-12 Oxcart. En fonction des besoins, différents capteurs supplémentaires sont ajoutés pour obtenir les mesures souhaitées : spectre de la lumière solaire, rayonnement ultraviolet, densité des micrométéorites, etc. À partir de février 1965, les nouveaux équipements de mesure du X-15A-2 sont utilisés pour les diverses expériences scientifiques prévues.

L'arrêt du programme est décidé en 1968, principalement à la suite de la perte du X-15 n^o 3 et à une ré-orientation des budgets de la NASA. Le dernier vol d'un X-15 a lieu le 24 octobre 1968.

Accidents

Le 5 novembre 1959, le X-15 n^o 2 se plie soudain en deux lors de l'atterrissage, par suite d'un touché un peu brutal dû à une masse plus importante que prévu. Le pilote s'en sort sain et sauf. Le vol avait été interrompu à cause d'un incendie sur l'un des deux moteurs XLR11.

Le 8 juin 1960, un essai au sol du moteur XLR99 définitif se termine par la destruction de tout l'arrière du X-15 n^o 3 à cause d'une explosion. Le pilote Albert Scott Crossfield s'en sort indemne.

Le 9 novembre 1962, le X-15 n^o 2 est très sérieusement endommagé et son pilote John B. McKay gravement blessé lors d'un atterrissage : par suite d'une défaillance des gouvernes, l'avion touche le sol beaucoup trop vite (à 480 km/h) et le patin gauche plie sous le choc. Le X-15 fait alors un tonneau avant de retomber sur le dos.

Le 15 novembre 1967, le X-15 n^o 3, devenu incontrôlable, est soumis à de trop forts facteurs de charge lors de la descente et se désintègre en vol. Le pilote, Michael J. Adams, est tué.

Pilotes

Les pilotes de X-15 reçoivent de nombreuses médailles et distinctions pour leur travail et les résultats obtenus. Huit d'entre eux dépassent l'altitude de 80 km et gagnent ainsi le titre d'astronaute selon les critères de l'USAF.

Pilotes du X-15 et leur participation au programme

Pilote	Organisation	Nombre de vols	Vol spatial USAF	Vol spatial FAI	Mach maxi	Vitesse maxi (km/h)	Altitude maxi (km)
Michael Adams	US Air Force	7	1	0	5,59	6 150,9	90,0
Neil Armstrong	NASA	7	0	0	5,74	6 419,7	63,1
Scott Crossfield	North American Aviation	14	0	0	2,97	3 152,7	24,6
Bill Dana	NASA	16	2	0	5,53	6 271,6	93,5
Joseph H. Engle	US Air Force	16	3	0	5,71	6 255,5	85,5
Pete Knight	US Air Force	16	1	0	6,70	7 272,6	85,5
John B. McKay	NASA	29	1	0	5,65	6 216,9	90,0
Forrest S. Petersen	U.S. Navy	5	0	0	5,3	5 793,6	30,9
Robert A. Rushworth	US Air Force	34	1	0	5,75	6 464,7	86,7
Milt Thompson	NASA	14	0	0	5,48	5 991,6	65,2
Joe Walker	US Air Force	25	3	2	5,92	6 604,7	107,8
Robert Michael White¹	US Air Force	16	1	0	6,04	6 585,4	95,9

¹White était le remplaçant du Capt. Iven Kincheloe.

La limite officielle internationale de l'espace étant fixée à la ligne de Kármán, soit à l'altitude de 100 km, ce titre d'astronaute n'est en fait reconnu que par l'US Air Force, sauf pour Joseph Albert Walker, qui l'a dépassée à deux reprises.

Vols records

Record d'altitude

Vols du X-15 supérieurs à 50 miles (80 km)

Vol	Date	Vitesse maxi	Altitude	Pilote
Vol 62	17 juillet 1962	6 165 km/h	95,9 km	Robert M. White
Vol 77	17 janvier 1963	5 918 km/h	82,7 km	Joe Walker
Vol 87	27 juin 1963	5 512 km/h	86,7 km	Robert Rushworth
Vol 90¹	19 juillet 1963	5 971 km/h	105,9 km	Joe Walker
Vol 91¹	22 août 1963	6 106 km/h	107,8 km	Joe Walker
Vol 138	29 juin 1965	5 522 km/h	85,5 km	Joseph H. Engle
Vol 143	10 août 1965	5 712 km/h	82,6 km	Joseph H. Engle
Vol 150	28 septembre 1965	6 004 km/h	90,0 km	John B. McKay
Vol 153	14 octobre 1965	5 720 km/h	81,1 km	Joseph H. Engle
Vol 174	1er novembre 1966	6 035 km/h	93,5 km	Bill Dana
Vol 190	17 octobre 1967	6 206 km/h	85,5 km	Pete Knight
Vol 191²	15 novembre 1967	5 744 km/h	81,0 km	Michael J. Adams
Vol 197	21 août 1968	5 541 km/h	81,4 km	Bill Dana

¹Vol spatial ; ²Vol mortel.

Record de vitesse

Les dix vols du X-15 les plus rapides

Vol	Date	Vitesse maxi	Altitude	Pilote
Vol 45	9 novembre 1961	6 585 km/h	30,9 km	Robert M. White
Vol 59	27 juin 1962	6 605 km/h	37,7 km	Joe Walker
Vol 64	26 juillet 1962	6 420 km/h	30,1 km	Neil Armstrong
Vol 86	25 juin 1963	6 293 km/h	34,9 km	Joe Walker
Vol 89	18 juillet 1963	6 317 km/h	31,9 km	Robert Rushworth
Vol 97	5 décembre 1963	6 465 km/h	30,7 km	Robert Rushworth
Vol 105	29 avril 1964	6 284 km/h	30,9 km	Robert Rushworth
Vol 137	22 juin 1965	6 338 km/h	47,5 km	John B. McKay
Vol 175	18 novembre 1966	6 840 km/h	30,1 km	Pete Knight
Vol 188	3 octobre 1967	7 273 km/h	58,4 km	Pete Knight

Autres caractéristiques

Incapable de décoller par ses propres moyens, le X-15 est accroché sous l'aile d'un Boeing B-52 Stratofortress puis largué à plus de 15 000 mètres d'altitude (45 000 pieds). Le moteur fusée est alors allumé pour propulser l'avion vers la haute atmosphère, puis le X-15 suit une trajectoire balistique avant de redescendre en vol libre comme un planeur.

L'avion atterrit sur deux patins escamotables à l'arrière et une roulette à l'avant. Au préalable, la partie inférieure de la dérive ventrale doit être éjectée car elle est trop grande par rapport à la garde au sol du X-15.

Le X-15 est construit avec divers alliages spéciaux, dont l'Inconel, capable de supporter des températures de 800 °C.

La majeure partie du fuselage contient un réservoir de 3 914 litres d'oxygène liquide (comburant) et un autre de 5 470 litres d'éthanol ou d'ammoniac (carburant).

À très haute altitude, le contrôle directionnel n'est plus assuré par des gouvernes classiques, mais par douze petites fusées au peroxyde d'hydrogène placées dans le nez et en bout d'ailes.

Le X-15 est truffé d'instruments de mesures destinés à collecter des données pendant les vols : température, pression, facteurs de charge, paramètres de vol, paramètres physiologiques du pilote, etc.

Le siège éjectable peut être utilisé jusqu'à la vitesse de Mach 4 et l'altitude de 36 600 mètres.

Les deux exemplaires restants du X-15 sont aujourd'hui exposés :

• au National Air and Space Museum de Washington ;
• au musée national de l'Air Force de Wright-Patterson AFB, près de Dayton, Ohio.

Culture populaire

Après avoir assisté à un vol de Neil Armstrong à bord du X-15, Jean-Michel Charlier, l'inventeur de la bande dessinée Buck Danny, est si impressionné qu'il décide de faire participer son héros aux vols d'essai du X-15. Cette aventure est publiée dans Le Journal de Spirou de 1963 à 1964, puis parait dans le 31^e tome de la série intitulée X-15. Il y est fait mention de l'accident de John B. McKay : Bob Light, un des anciens pilotes d'essai, s'est brisé la jambe à la suite de la destruction à l'atterrissage de l'un des patins du X-15.

Le premier film de Richard Donner, célèbre notamment pour sa série de films L'Arme fatale, est X-15 (1961).

Le film First Man : Le Premier Homme sur la Lune débute avec le vol de Neil Armstrong à bord du X-15 le 20 avril 1962, vol durant lequel un incident se produit.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Avions-X
• Balls 8, un des deux avions porteurs du X-15
• Catégorie:Pilote de X15

Bibliographie

• (en) Wendell H. Stillwell, NASA, X-15 Research Results [« X-15 research results with a Selected Bibliography »] [« Résultats des recherches sur X-15 »], NASA, 14 août 2020, 135 p. (lire en ligne)
• (en) WILLIAM H. DANA, NASA, X-15 : Extending the Frontiers of Flight [« X-15 : élargir les limites du vol »], NASA Administrator, 14 août 2020, 644 p. (présentation en ligne, lire en ligne)
• (en) A Scott Crossfield et Clay Blair (trad. Max Roth), X-15, premier avion-fusée du monde, Paris, Arthaud, 1961, 279 p. (OCLC 32162389, BNF 32971832).
• (en) Dennis R. Jenkins et Tony R. Landis (préf. Scott Crossfield et William H. Dana), Hypersonic : The Story of the North American X-15 [« Hypersonique : l'histoire du North American X-15 »], North Branch (Minnesota), Speciality Press, 23 juillet 2008 (1^re éd. 2002), 276 p., 23 × 23 cm (ISBN 978-1-58007-131-4 et 1-58007-131-7, présentation en ligne).
• (en) Melvin Smith, An Illustrated History of Space Shuttle : US winged spacecraft : X-15 to Orbiter, Haynes Publishing Group, 1985, 246 p. (ISBN 0-85429-480-5), p. 28-88.
• (en) Milton O. Thompson (préf. Neil Armstrong), At the Edge of Space : The X-15 Flight Program, Smithsonian Books, 2003, 392 p. (ISBN 978-1-58834-078-8, lire en ligne).

Liens externes

• North American X-15, site très complet sur le X-15, sur xplanes.free.fr
• (en) X-15 Hypersonic Research at the Edge of Space, NASA
• (en) X-15 Research Results, NASA
• « Le X 15 » [vidéo], sur ina.fr, reportage de Cinq colonnes à la une

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На других языках

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[de] North American X-15

Das US-amerikanische Testflugzeug X-15 war ein raketengetriebenes Experimentalflugzeug für Höhen- und Hochgeschwindigkeitsflüge. Das Unternehmen North American Aviation (NAA) baute drei Exemplare dieses Musters. Bereits in den 1960er Jahren wurden mit dieser Maschine Rekorde für bemannte Flugzeuge aufgestellt. Es wurde eine Höchstgeschwindigkeit von 7274 km/h (Mach 6,72) und eine Flughöhe von 107,96 km erreicht. Die gesammelten Daten dienten dem US-Raumfahrtprogramm wie etwa dem Apollo-Programm. Höhere Geschwindigkeiten und Höhen bemannter Flugzeuge wurden erst mit dem Space Shuttle ab 1981 erreicht.

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[en] North American X-15

The North American X-15 is a hypersonic rocket-powered aircraft. It was operated by the United States Air Force and the National Aeronautics and Space Administration as part of the X-plane series of experimental aircraft. The X-15 set speed and altitude records in the 1960s, reaching the edge of outer space and returning with valuable data used in aircraft and spacecraft design. The X-15's highest speed, 4,520 miles per hour (7,274 km/h; 2,021 m/s),[1] was achieved on 3 October 1967,[2] when William J. Knight flew at Mach 6.7 at an altitude of 102,100 feet (31,120 m), or 19.34 miles. This set the official world record for the highest speed ever recorded by a crewed, powered aircraft, which remains unbroken.[3][4]

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- [fr] North American X-15

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[it] North American X-15

Il North American X-15 (NA-240) era un aereo-razzo americano, dimostratore tecnologico monoposto con ala trapezoidale, facente parte della serie di aerei X, velivoli sperimentali sviluppati per conto dell'USAF, NASA e U.S.Navy a partire dal Bell X-1.

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[ru] North American X-15

X-15 — экспериментальный ракетоплан фирмы North American Aviation, США. На нём совершены первые гиперзвуковые и суборбитальные космические полёты человека. Завершал лётные исследования достижения предельных скоростей в программах X. Непосредственная задача проекта X-15 — исследования для проекта пилотируемого суборбитального гиперзвукового бомбардировщика[1] X-20 Dyna Soar. Изучение полета крылатого аппарата на гиперзвуковых скоростях, на границе и вне атмосферы. Оценка теплозащиты, ручного управления в верхних слоях атмосферы, управляемой посадки. Концепция проекта утверждена ВВС США в 1954 году по предложению НАСА[2]. В соревновании проектов за контракт участвовали четыре компании:

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