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从X1到X5：高速飞行为何需要“有尾”设计？

十大品牌 2025年09月26日 21:35 3 cc

俗话说，实践是检验真理的唯一标准。人类航空事业的每一步突破，都离不开量产战机的成败积累，更少不了纯粹为试验而生的特殊机型。

美国 X 系列试验机便是其中最著名的 "勇敢探路者" 家族，它们用一次次极限试飞，为人类叩开了超音速飞行的大门。

从X1到X5：高速飞行为何需要“有尾”设计？

X1：刺破音障的 "子弹战机"​

"天下武功，唯快不破"，对战斗机而言更是如此。二战时喷气机的出现，让战机俯冲时已能接近音速，但临近音速时的剧烈震动成了致命难题 —— 这便是 "音障"。

1944年，美国贝尔公司在与英国交换 M52 战机研究数据后，启动了超音速试验机研发，最终定名 X1（X 代表实验，S 代表超音速）。​

从X1到X5：高速飞行为何需要“有尾”设计？

X1

X1 外形酷似带翅膀的子弹，参照子弹气动特征设计：8.5米平直薄翼、子弹头锥形机身，驾驶舱位于弹头位置，搭载液氧舱、燃料舱和 XLR11 火箭发动机。

为降低风险，它采用当时更成熟的平直翼并削薄机翼，后来的 X1E 甚至用上根部仅9.5毫米的超薄机翼。因火箭动力在地面存在安全隐患，X1 改为由 B-29 轰炸机空中投放试飞。​

1947年10月14日，试飞员查克・耶格尔驾驶 X1 脱离 B-29 后，爬升至13000米高空，以1.06马赫的速度实现平飞 —— 人类首架超音速飞机就此诞生。

不过 X1 也暴露了问题：平直翼阻力随速度增加愈发明显，薄翼结构强度不足，无法承受更高马赫数飞行。​

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D558-2 与 X2：突破两倍与三倍音速​

为解决 X1 的局限，后掠翼布局进入研究视野。

早在1945年，道格拉斯公司就为美国海军研发了 D558 系列试验机，其第二阶段机型 D558-2 采用35度后掠翼，搭载涡轮喷气发动机（负责起降）和火箭发动机（负责高速飞行）。

1953年11月20日，它以2.005马赫的速度成为首架突破两倍音速的飞机。​

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X2

同期，贝尔公司联合美国陆军航空队研发的 X2 试验机，专为解决 X1 的问题而生。

它延续了 D558-2 的后掠翼设计，采用尖锥机头和修长机身减阻，仅搭载推力67千牛的火箭发动机（约为 D558-2 的2.5倍）。1956年9月27日，上尉阿普特驾驶 X2 达到3.2马赫，但在急转弯时因 "惯性耦合" 失控坠毁。​

这种惯性耦合现象此前在 X1 试飞中已出现，当时人们对此知之甚少，只能通过增大垂尾、限制横滚动作缓解，直到现代自动飞行控制系统出现才彻底解决。​

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无尾后掠翼的尝试：DH108 与 X4 的教训​

1944年，德军鲜红的梅163火箭截击机给盟军带来启发：无尾后掠翼飞机能否超音速飞行？英美两国分别给出了答案。​

英国设计师杰夫里・德・哈维兰参考梅163，在 DH108 试验机上采用大角度后掠翼无尾布局。1945年5月，首架 DH108 试飞成功，但同年9月，其儿子驾驶2号机挑战音速时因机身解体身亡。

直到1948年，3号机才在俯冲中以1.05马赫突破音障。​

美国诺斯罗普公司1948年研制的 X4 试验机，同样借鉴梅163设计，仅长7.07米，搭载两台喷气发动机。

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X4

但 X4 问题不断：首架因机体不稳定试飞10次便拆解，第二架在0.8马赫时剧烈震动，即便改进后仍在0.91马赫复发，始终未能突破音速。​

实验最终证明：无尾后掠翼在高速飞行中易震动失控，不适合超音速飞行。直到计算机电传系统出现，这种布局才在 F117A 等机型上重获新生。​

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X5：可变后掠翼的 "鼻祖"​

提到可变后掠翼，F-14"熊猫" 堪称经典，但这一技术的鼻祖是贝尔 X5 试验机。

它借鉴了二战德国 P1101 战机的设计，却实现了关键突破：P1101 仅能在地面调整机翼后掠角，而 X5 通过电动系统，可在飞行中30秒内完成20至60度的角度变换，即便电动装置失灵，飞行员也能手动操作。​

从X1到X5：高速飞行为何需要“有尾”设计？

X5

X5 共生产两架，1951年先后首飞，最高速度达0.9马赫，飞行高度12000米。不过它仍有局限：仅3个固定可变角度，只能实现相对最佳升阻比，且需在后掠角低于40度时才能安全着陆。​

正是 X5 的200次试飞积累，为后来 F-111、F-14、B-1 等可变后掠翼战机的研发奠定了基础。​

自 X1 诞生后30年，美国几乎每年都有新的 X 系列试验机亮相，将 "更快、更高、更强" 的理念推向极致。这些试验机不仅突破了速度极限，更在气动布局、动力系统等领域积累了宝贵经验。

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