Skunk Works a letouny X: Překonávání zvukové bariéry a další experimenty provázely vzestupy i pády

Americký program experimentálních letounů a raket série X představuje pro fanouška letectví a technologií jednu z nejpozoruhodnějších a technicky nejzajímavějších kapitol letecké historie. Od poloviny čtyřicátých let až do současnosti tyto stroje systematicky posouvají hranice rychlosti, dostupu, manévrovatelnosti, pohonů i použitých materiálů. Paralelně s nimi se rozvíjela legendární divize společnosti Lockheed, nazývaná Advanced Development Projects, známější pod pojmenováním Skunk Works. Ta dodávala letouny, jež často předběhly dobu o celá desetiletí.

Vzniku Skunk Works předcházel vývoj a první vzlet legendární dvoutrupé stíhačky Lockheed P-38 Lightning v roce 1939, skutečné počátky tohoto pracoviště se však vážou až k období let 1943–1944, kdy tato kalifornská firma vyvíjela a testovala svůj proudový letoun P-80 Shooting Star.

V tomto období byla sice druhá světová válka již za rozhodujícím zlomem a Spojenci převzali iniciativu, nicméně stále panovaly značné obavy z rychlosti vývoje raketových a proudových letounů v Německu. V roce 1943 představoval nejvýkonnější proudový motor na straně Spojenců britský de Havilland Goblin (původně známý jako Halford H-1), jehož prototyp měl tah přes 10 kN. První americký sériově vyráběný proudový motor General Electric J31 (odvozený od staršího britského W.1) takových výkonů nedosahoval a jím poháněné sériové proudové letouny Bell P-59 Airacomet svou rychlostí dosahující jen 650 km/h v roce 1943 nikoho zvlášť nenadchly, protože takových výkonů dosahovaly i soudobé stíhací stroje s pístovými motory. Nebylo tak divu, že Airacomet do leteckých bojů druhé světové války vůbec nezasáhl a nebyl nikdy bojově nasazen. Sériových P-59 vzniklo jen 66 kusů.

Od jara 1943 se Spojenci začali postupně dozvídat o vývoji německého proudového stíhače Messerschmitt Me 262, i když k prvnímu setkání spojeneckých letců s ním mělo dojít na evropském nebi až v následujícím roce. Clarence Leonard „Kelly“ Johnson (1910–1990), který dříve vedl vývoj Lightningu, sestavil tým schopných inženýrů, kteří měli vyvinout úplně novou americkou proudovou stíhačku, která by do budoucna na bojišti nahradila vrtulové Lightningy, Thunderbolty a Mustangy. Pracovali samostatně v prozatímním hangáru z beden, palet a cirkusového stanu, nedaleko samotné mateřské továrny Lockheed v kalifornském Burbanku. Jeden z inženýrů, Irv Culver, jednoho dne zvedl telefon a představil své provizorní pracoviště slovy „Skonk Works“ podle fiktivní toxické a páchnoucí továrny z populárního satirického komiksového stripu Li’l Abner. Název se rychle ujal a vývojovému centru se začalo říkat Skunk Works, aby se předešlo licenčním sporům s vydavatelem komiksu. Filozofie, kterou Johnson později kodifikoval do slavných čtrnácti pravidel, zůstává jádrem práce tohoto zařízení dodnes:

Díky těmto zásadám se Johnsonovi podařilo oddělit experimentální Skunk Works od průmyslového molochu chrlícího osvědčená sériová letadla, jakým byl samotný Lockheed, a vyhnout se jeho interní byrokracii. Slíbil, že prototyp XP-80 bude schopen dodat do 150 dní. Nakonec se ho podařilo postavit ještě o týden dříve.

XP-80 pojmenovaný „Lulu Belle“ poprvé vzlétl 8. ledna 1944 a jeho sériová varianta označená jako P-80 Shooting Star se stala prvním operačně nasazeným americkým proudovým letounem. Jeho vývoj se však neobešel bez problémů a při letu v jednom ze sériových P-80 přišlo v srpnu 1945 o život největší americké letecké eso všech dob, major Richard Bong. Několik kusů P-80 bylo také již dříve odesláno do Evropy, ale do konce války se žádného skutečného boje nedočkaly. V tomto ohledu byli úspěšnější Britové, kteří svůj proudový Gloster Meteor operačně nasadili již v roce 1944, ale ani oni nikdy Meteorem nesestřelili ve vzdušném boji žádnou pilotovanou stíhačku Luftwaffe.

Následovaly projekty, které definovaly studenou válku. V padesátých letech dostali ve Skunk Works kontrakt na vývoj výškového průzkumného letounu U-2, který by za každého počasí a denní doby dokázal ve výškách přesahujících 20 kilometrů provádět špionážní lety nad územím protivníka.

Když se ukázalo, že ani takový letoun není nezranitelný (sestřelení U-2 pilota Francise Garyho Powerse nad SSSR v roce 1960), Kelly Johnson a jeho tým vytvořili mnohem výkonnější stroj A-12, z něhož dalším vývojem vznikl ikonický SR-71 Blackbird. S titanovým trupem, který snesl vysoké teploty, speciálním palivem JP-7 a rychlostí přesahující Mach 3 ve výšce až 26 kilometrů zůstává Blackbird dodnes nejrychlejším a nejvýše létajícím pilotovaným proudovým letounem. SR-71 ještě během šedesátých let doplnil i podobně výkonný bezpilotní průzkumný dron Lockheed D-21, pro nevalné výsledky byl ale jeho další vývoj v roce 1971 ukončen.

V sedmdesátých letech přišel pod vedením Bena Riche průlom v technologii stealth. Technologický demonstrátor Lockheed Have Blue z roku 1977 vedl k F-117 Nighthawk, prvnímu operačně nasazenému stealth letounu, který v roce 1991 během operace Pouštní bouře provedl přesné údery na Bagdád a irácká vojenská letiště prakticky bez trestu. Ke ztrátě Nighthawku v důsledku protiletecké obrany protivníka došlo až na jaře 1999 během války v Jugoslávii. Dílny Skunk Works později přispěly i k vývoji v současnosti používaných letadel F-22 Raptor a F-35 Lightning II. V současnosti pokračují v projektech hypersonických systémů, bezpilotních platforem a v dalších tajných programech.

Zatímco dílny Skunk Works představovaly privátní, vysoce utajovanou iniciativu jedné společnosti, program X se stal mnohem širší platformou. Oficiálně vznikl v roce 1944 na základě spolupráce NACA (Národní poradní výbor pro letectví, základ pozdější NASA), amerického armádního letectva (USAAF) a námořnictva (U.S. Navy). Skunk Works v něm sice nebyly jediným hráčem, o zakázky se dělily s giganty jako Bell, Douglas, Northrop či North American Aviation, ale sdílely s ním stejnou odvahu riskovat a testovat neprozkoumané koncepce na samé hranici dostupných technologií. Cílem nebyl vývoj strojů pro sériovou výrobu, ale testování nových pohonů, koncepcí a letových režimů. Měly se zkoumat režimy letu, které žádný větrný tunel na světě nedokázal simulovat. Zjištěné poznatky se uplatnily i při pozdějším vývoji kosmických lodí.

Řada níže popsaných zkoušek proběhla na Edwardsově letecké základně na jihu Kalifornie. Některé projekty X byly pilotovanými letouny, jiné bezpilotními raketami nebo drony. Některé nikdy nevzletěly a projekty X-52 a X-58 byly vynechány kvůli možnému zmatení s bombardérem Boeing B-52 a bezpilotním bojovým prostředkem Kratos XQ-58 Valkyrie, který je dosud ve stádiu vývoje. Je třeba také dodat, že ne všechny stroje, s nimiž Američané v uplynulých desetiletích experimentovali, dostaly označení X, a tudíž se v následujícím přehledu neobjeví. V tomto článku si představíme stroje označené jako X-1 až X-12, dalším typům se s ohledem na rozsah článku budu věnovat později.

Raketovým motorem na kapalný kyslík a ethanol poháněný letoun byl testován od roku 1946, nejprve pouze v klouzavém letu bez pohonu. První lety se zapnutým motorem proběhly až na konci téhož roku. 14. října 1947 byl Bell X-1 pilotovaný kapitánem Charlesem „Chuckem“ Yeagerem vypuštěn z upravené pumovnice bombardéru B-29, a stal se tak prvním letadlem na světě, které překročilo ve vodorovném letu rychlost zvuku. Až zase bude nějaká vločka plakat, že jste zlým pohledem zranili její city, na tento let si vzpomeňte, protože frajer Yeager jej podnikl se zlomenými žebry. Dva dny před jeho absolvováním spadl z koně a nebyl ani schopen zavřít vstupní poklop X-1, takže si musel pomoci odříznutou násadou od koštěte.

A až zase někdo bude ve vašem okolí naříkat, že je dnes matematika s vědeckou kalkulačkou a Bělounovou knížkou těžká, řekněte mu o Roxanah Yancey. To byla totiž matematička, která na základně Muroc vedla tým žen, které prováděly všechny letové aerodynamické výpočty pro první nadzvukové lety X-1. Tvořily tým lidských superpočítačů, na jejichž schopnostech závisely životy mužů v testovacích letounech. Později se podílela i na výpočtech pro lety dosahující rychlosti Mach 6 u projektu X-15.

Stroj neměl šípové, ale pouze přímé křídlo. Yeagerovi se rovněž podařilo s X-1, který odstartoval ze země, dosáhnout na začátku roku 1949 výšky 7 000 metrů během pouhé minuty a půl. Postaveny byly tři kusy X-1 sériových čísel 46-062 (Bell X-1-1 – Yeagerův rekordní stroj z roku 1947, dnes vystaven v National Air and Space Museum ve Washingtonu, D.C.), 46-063 (X-1-2) a 46-064 (X-1-3).

Pozdější varianty X-1 (takzvaná druhá generace tohoto typu) byly konstrukčně odlišné a měly zkoumat různé vlivy nadzvukového letu. Celkově rozměrnější a těžší Bell X-1A, testovaný od roku 1953, překročil ve vodorovném letu rychlost Mach 2,4. Po dosažení této rychlosti, tehdy dosud nejvyšší, jakou kdy člověk letěl, se ale letoun pilotovaný opět Yeagerem vymkl kontrole a nějakou dobu trvalo, než pilot zvládl stroj vyrovnat a následně přistát. V roce 1955 byl však X-1A ztracen v důsledku havárie. Došlo k proražení nádrže ještě v době, kdy byl spojen s nosným bombardérem Boeing B-50. X-1A se naštěstí podařilo odpojit a následně se roztříštil o zem. Postaven byl pouze jeden kus (sériové číslo 48-1384). Kromě Yeagera létali na X-1A i Arthur Murray a Joseph Walker.

Bell X-1B, který se až na drobnější detaily podobal X-1A, byl testování podroben v letech 1955–1958. Sloužil k výzkumu účinků vysokých teplot vzniklých při velkých rychlostech na povrch letadla a byla na něm instalována tepelná čidla. Letoun zkoušky přežil a dnes je vystaven v Národním muzeu amerického letectva v Daytonu v Ohiu. Jeden vyrobený kus (48-1385).

Bell X-1C, jenž nebyl nikdy realizován a zůstal pouze ve stádiu nelétající makety, měl být demonstrátorem k testování výzbroje v nadzvukovém letu. Tuto úlohu však v padesátých letech mohly běžně zastat nové sériové stíhací letouny jako F-100 Super Sabre a další, ještě výkonnější stroje.

Bell X-1D, jehož konstrukce měla být testována na přenos tepla, byl ztracen při vypouštění k prvnímu letu s pohonem z Boeingu B-50. Havárie měla podobný scénář jako u X-1A. Byl vyroben jen jeden kus (48-1386).

Bell X-1E měl nový typ zasklení pilotního prostoru a rovněž odlišné křídlo s tenkým profilem. Testován byl mezi lety 1955–1958 a celý program X-1 definitivně završil. Jediný vyrobený kus vznikl přestavbou letounu X-1-2. Úprava zahrnovala mimo jiné i změnu systému přívodu paliva. Letoun je dnes vystaven na pylonu před leteckou základnou Edwards v Kalifornii.

Raketovým motorem s regulovatelným tahem poháněný Bell X-2 sloužil k výzkumu letových vlastností při rychlostech Mach 2 – Mach 3, které již byly mimo rozsah výkonů starších X-1. Měl také již šípové křídlo, zajímavostí je, že bylo původně testováno na dvojici upravených druhoválečnách stíhaček Bell P-63 Kingcobra. Klouzavé lety po shozu z bombardéru Boeing B-50 zahájil letoun sériového čísla 46-675 v červnu 1952. V roce 1953 tento stroj explodoval, přičemž zahynul jeho pilot Jean „Skip“ Ziegler i jeden z členů posádky nosného B-50.

První ze dvou vyrobených X-2 sériového čísla 46-674 podnikl let s využitím raketového motoru až v listopadu 1955. V červenci 1956 dosáhl rychlostí Mach 2,87 nového rychlostního rekordu a při jiném z letů zase vystoupal do výšky 38,5 kilometru, čímž vysoce překonal dosavadní výškový rekord stanovený o rok dříve proudovým letounem Canberra B.2. Osudný let stroje byl podniknut 27. září 1956, kdy sice pilot Milburn „Mel“ Apt překonal vytouženou bariéru Mach 3 ve výšce téměř 20 kilometrů, následně se ale stroj vymkl kontrole. Aptovi se podařilo oddělit v únikové kapsli, nicméně její hlavní padák se neotevřel a dopadla tvrdě na zem. Ztrátou druhého pilota i obou strojů byl projekt X-2 ukončen.

Výstředně působící proudový letoun s dvojicí motorů Westinghouse XJ34 o poměrně nízkém tahu neměl šanci naplnit vysoká očekávání. Ačkoli měl původně atakovat hranici Mach 3, nakonec se ve vodorovném letu nedostal ani k Mach 1. Byl postaven pouze jediný kus sériového čísla 49-2892. Letové zkoušky probíhaly v letech 1952–1953 a samotné USAF stroj testovalo až do roku 1956. Letové vlastnosti nebyly dobré, nicméně informace získané během zkoušek byly využity při vývoji podobně konstruované Lockheedovy stíhačky F-104 Starfighter, jejíž nešípové křídlo o vysokém plošném zatížení se křídlu X-3 podobalo a na jejímž vývoji se zásadně podílel právě Kelly Johnson.

Dvoumotorový proudový stroj bez vodorovných ocasních ploch ovládaný pomocí elevonů byl postaven v celkem dvou exemplářích (46-676 a 46-677). Zejména při pohledu shora výrazně připomínal německý raketový stíhač Messerschmitt Me 163 Komet. První X-4 uskutečnil u Northropa deset zkušebních letů v rozmezí let 1948–1949, druhý testovalo následně i letectvo v rámci NACA až do roku 1953. Ukázalo se, že při rychlostech blížících se Mach 0,9 se stává nestabilním. Po úpravě klapek a instalaci dřevěných lamel mezi klapky a rychlostní brzdy se letové vlastnosti zlepšily. Oba stroje existují dodnes, první se nachází na základně Edwards, druhý v muzeu v Daytonu.

Pokud se letoun X-4 podobal Messerschmittu Me 163, pak dvojice postavených strojů X-5 od společnosti Bell přímo vycházela z ukořistěného a nedokončeného prototypu Messerschmittu P.1101, který byl po skončení války odvezen do USA. Zásadní rozdíl oproti německému stroji však znamenalo užití křídla s geometrií měnitelnou za letu (úhly 20°, 40° a 60°). Nejmenší z úhlů, kdy byla křídla co nejvíce dopředu umožňoval vzlet a přistání na kratší dráze, nejvyšší naopak efektivnější let ve vysokých rychlostech.

Dva dokončené X-5 (50-1838 a 50-1839) začaly se zkušebními lety v roce 1951. Druhý postavený stroj havaroval po přechodu do vývrtky v říjnu 1953 během letu nad základnou Edwards, přičemž zahynul testovací pilot, major Raymond Popson. Testy později ukázaly, že měnitelná geometrie křídla posouvala těžiště letounu víc, než tehdejší výpočetní technika dokázala přesně nasimulovat.

Letoun sériového čísla 50-1838 je dodnes vystaven v muzeu u Daytonu. Navzdory problémům během testování se princip křídla s měnitelnou geometrií objevil zejména během šedesátých a sedmdesátých let u řady amerických (F-111, F-14, B-1) i sovětských letadel (Su-17/20/22/24, MiG-23/27, Tu-22M a Tu-160) a také multinárodního evropského stroje Panavia Tornado.

Nerealizovaný projekt experimentálního bombardéru poháněného jaderným reaktorem (X-6, Convair). Konstrukce stroje vycházela ze strategického bombardovacího letounu Convair B-36. Cílem bylo získat stroj s takřka neomezeným doletem a vytrvalostí. Vznikl pouze testovací NB-36H, který však nepatřil do řady X a u nějž reaktor na palubě nikdy nesloužil k pohonu samotného stroje. Zkoumalo se ale odstínění reaktoru a vyjímatelná kabina posádky tak byla obložena olovem a gumou o hmotnosti několika tun. Myšlenku nukleárních letadel Američané opustili v roce 1961, po deseti letech vývoje. Ukázalo se, že jejich úlohu zbraní posledního soudu dovedou stejně dobře zastat i nově zavedené jaderné ponorky a o slovo se také hlásily mezikontinentální balistické střely. O problematice reaktorových letounů a střel jsem již publikoval samostatný článek zde: Reaktory na nebi: USA tiše pohřbily zbraň, na kterou Sověti neměli odpověď.

X-7 (Lockheed)

X-7 je prvním ze strojů z našeho výčtu, který nebyl letounem v klasickém slova smyslu, nýbrž bezpilotním testovacím zařízením pro náporové motory (ramjet) a technologii naváděných střel a rovněž prvním vstupem Skunk Works do výrobní řady X. Konstrukce tohoto zkušebního prostředku využívala především nerezovou ocel a slitiny niklu, protože během padesátých let, kdy testování X-7 probíhalo, se ještě v takové míře nepoužíval titan.

Stroj X-7 byl vypouštěn z nosného letounu B-29, nejprve jej poháněl raketový motor na pevné palivo a když nabral dostatečnou rychlost, zahájil provoz náporový motor bez pohyblivých částí. Ke konci letu se střela zpomalila brzdícím padákem a s pomocí hlavního padáku přistála na zem. Některé části mohly být využity znovu.

Zkoušky X-7 vedly k vývoji nadzvukového létajícího terče Lockheed AQM-60 Kingfisher, který měl sloužit k testování americké protivzdušné obrany. Měl v podstatě simulovat útok nepřátelských nukleárních střel a nadzvukových letounů. Paradoxem bylo, že díky své rychlosti (až Mach 4,3) a letovým vlastnostem dokázal Kingfisher skutečně uniknout tehdy běžně používaným raketám země–vzduch, což u armádního velení způsobilo značné rozpaky. To vedlo ke zrušení projektu X-7 i ukončení produkce Kingfisherů. Jednu ze střel X-7A lze vidět například v Unmanned Vehicle Museum na letišti Caddo Mills v Texasu.

Kalifornský výrobce raket a pomocných raketových motorů pro snazší vzlet proudových letadel Aerojet začal od konce čtyřicátých let s konstrukcí série experimentálních a sondážních raket Aerobee pro různé vědecké, výzkumné a meteorologické účely v horních vrstvách atmosféry. Americké letectvo retrospektivně část svých raket Aerobee označilo jako X-8. NASA uvádí, že raket Aerobee bylo postaveno přes osm set, něco málo přes sto jich pak neslo přímo označení X-8.

Testovaly se i možnosti přežití živých organismů uvnitř rakety. Již dříve se k tomuto účelu používaly původně německé rakety V-2. Makak, pravděpodobně pojmenovaný Albert V., byl raketou Aerobee poprvé vynesen v dubnu 1951. Zvíře však bohužel nepřežilo fázi návratu, protože u přistávací kapsle selhal padák. Let makaka jménem Yorick a také jedenácti myší, které byly v raketě spolu s ním, skončil v září 1951 v první fázi úspěchem, protože všichni tvorové přežili i přistání, nicméně tým vědců dorazil k horkem rozpálené kapsli pozdě a opice mezitím uhynula. Myši měly prokázat vyšší odolnost a přežít.

Otázka, zda lze tehdejší pokusné lety zvířat, zejména pak opic a později i lidoopů kvalifikovat jako týrání nemá jednoznačnou právní ani historickou odpověď, nicméně statistiky úmrtnosti a dobové fotografie hovoří celkem jasnou řečí. Dobovou optikou se na tyto projekty nahlíželo jako na nezbytnou oběť pro vědecký pokrok a zajištění bezpečnosti budoucích lidských posádek. V polovině minulého století vědci netušili, zda lidský organismus dokáže přežít stav beztíže, kosmické záření či přetížení při startu. Lety primátů, jejichž fyziologie je lidské nejbližší, poskytly klíčová data. První opice vysílané Spojenými státy (makakové Albert I. až IV.) však umíraly na udušení, selhání srdce nebo dopadly tragicky při poruše padákových systémů. Primáti byli drženi v extrémní izolaci, upoutáni ve stísněných kovových schránkách a vystaveni ohlušujícímu hluku a vibracím motorů.

Prototypy řízených střel země–vzduch s raketovým motorem. V letech 1949–1953 bylo dodáno celkem 31 kusů. Vojenské letectvo nakonec střely do výzbroje nepřijalo pro slabé výkony, maximální rychlost dosahovala pouze okolo Mach 2.

Bezpilotní experimentální proudový letoun s dvěma motory Westinghouse XJ40 a zatahovacím podvozkem, určený k opakovanému použití. Sloužil jako technologický demonstrátor a testovací zařízení pro vývoj supersonických střel s plochou dráhou letu SM-64 Navaho. Maximální dosažená rychlost činila okolo Mach 2. Jeden letoun X-10 ze třinácti vyrobených (sériové číslo 51-9307) se dochoval do dnešních dní a nachází se v Národním muzeu letectva Spojených států u Daytonu v Ohiu.

Prototypy mezikontinentálních balistických střel SM-65A Atlas A (X-11) a SM-65B Atlas B (X-12). Testování obou typů střel probíhalo na základně Cape Canaveral na Floridě ve druhé polovině padesátých let. Atlas A podnikl osm testovacích odpalů, z nichž čtyři byly úspěšné; u Atlasu B pak bilance činila deset celkových a šest úspěšných startů.

Všichni, kdo pracovali na vývoji projektů X-1 až X-12, či se podíleli na jejich pilotování nebo řízení odvedli přibližně v rozmezí let 1945 až 1960 obrovský kus práce. Položili základy pro výzkum šípových křídel, nebo jejich měnitelné geometrie, náporových motorů i prvních balistických střel. V dalším pokračování se zaměříme na stroje X-13 až X-28. Čekají nás ještě bláznivější konstrukce. Prozkoumáme pokusy o kolmý vzlet, létající trupy bez křídel (lifting bodies) a především ikonu celého programu – hypersonický pilotovaný raketový stroj X-15, který létal rychlostí vyšší než Mach 6 až na samý práh vesmíru a v jehož útrobách seděl mimo jiné i Neil Armstrong, který se později měl stát prvním člověkem, který stanul na Měsíci.

________

Gorn, M. H., De Chiara, G., X-Planes from the X-1 to the X-60, 2022.

globalsecurity.org/military/systems/aircraft/x-list.htm

migflug.com/afterburner/two-broken-ribs-and-a-broom-handle-the-day-yeager-broke-the-sound-barrier/

nasa.gov/armstrong/capabilities-facilities/aircraft-at-armstrong/x-planes-at-armstrong/

nasa.gov/history/x1/appendixa1.html

thedigitalleader.substack.com/p/kellys-14-skunk-works-rules-leadership