杰森

第二次世界大戰(zhàn)后1948年到1957年這十年，是航空技術(shù)高速發(fā)展的十年。

這個(gè)高速，首先體現(xiàn)在飛機(jī)的飛行速度上。自從上個(gè)十年末人類突破了聲速以后，飛機(jī)（尤其是軍用飛機(jī)）的飛行速度持續(xù)提高。面積律的出現(xiàn)是飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大成就，它讓跨聲速和超聲速飛機(jī)的設(shè)計(jì)有了可靠的理論依據(jù)和實(shí)用工具。至此，持續(xù)超聲速飛行成為可能，X系列研究機(jī)更是把飛行速度提高到了馬赫數(shù)2.0甚至3.0。

空氣動(dòng)力學(xué)和飛行理論的發(fā)展也很迅速。NACA蘭利實(shí)驗(yàn)室對(duì)跨/超聲速飛行的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究。通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)、模型飛行試驗(yàn)等方法，對(duì)高速飛行的穩(wěn)定性和操縱特性的研究都取得了不錯(cuò)的成果，并促成了適合高速飛行的氣動(dòng)布局和可變后掠翼等概念的出現(xiàn)。

對(duì)超聲速和高超聲速的研究，讓人類進(jìn)入了地球大氣層之外的新領(lǐng)域。在這個(gè)領(lǐng)域，航空技術(shù)已經(jīng)不再適用，由此誕生了航天技術(shù)。

人類進(jìn)入太空時(shí)代后，美國(guó)國(guó)家航空咨詢委員會(huì)（NACA）在下個(gè)十年中成為國(guó)家航空航天局（NASA），也是順理成章的事了。

戰(zhàn)后的十年——1948-1957年

10年概述

飛機(jī)的類型急劇增多、飛行性能迅速變化，是NACA蘭利實(shí)驗(yàn)室在第4個(gè)十年中研究工作的特點(diǎn)。這些類型和性能的變化，很多都是源于NACA研究成果所獲得的新技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的。

從1948年到1957年，美國(guó)空軍和海軍現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度在這十年里提高了一倍。

1948年9月，北美航空公司生產(chǎn)的一架標(biāo)準(zhǔn)型F-86A“佩刀”戰(zhàn)斗機(jī)，把飛行速度的世界紀(jì)錄提高到670.981英里/時(shí)（1080.279千米/時(shí)）。十年后的1957年12月，麥克唐納飛機(jī)公司（1967年與道格拉斯公司合并成立麥道公司，1996年被波音公司并購(gòu)）的F-101A“巫毒”戰(zhàn)斗機(jī)以1207.6英里/時(shí)（1944.2千米/時(shí)）的速度，打破了英國(guó)費(fèi)爾雷航空公司的德?tīng)査颍‵.D.Ⅱ）無(wú)尾三角翼研究機(jī)于1956年3月創(chuàng)造的紀(jì)錄。

航空運(yùn)輸?shù)乃俣纫苍谔岣摺?/p>

1948年，世界上第一架渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)客機(jī)——英國(guó)維克斯公司研制的“子爵號(hào)”進(jìn)行了首飛。第二年，首架噴氣式客機(jī)、英國(guó)德·哈維蘭公司的“彗星”也完成了首飛。

1952年5月，英國(guó)海外航空公司（BOAC）將“彗星”客機(jī)投入了航線運(yùn)營(yíng)。兩年后，一連串的事故讓“彗星”從商業(yè)航班的機(jī)隊(duì)中消失了。航空工業(yè)界也由此發(fā)現(xiàn)了金屬疲勞現(xiàn)象。

在這個(gè)十年里，探索性研究的專用飛機(jī)，已從貝爾飛機(jī)公司的X-1發(fā)展成為了一系列用于試驗(yàn)和分析航空領(lǐng)域新問(wèn)題的型別各異的飛機(jī)。正是這些X系列研究機(jī)，使得飛行速度從X-1的馬赫數(shù)1.06，提高到了2.0，到后來(lái)又突破了3.0。

在這期間，垂直起降飛機(jī)的研究開(kāi)始了探索性的步伐。朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)期間，直升機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)上獲得了很好的表現(xiàn)，但也暴露出了旋翼飛行器的許多不足。因此，也促進(jìn)了固定翼垂直起降飛機(jī)在后來(lái)得到了很大發(fā)展。

從F-100開(kāi)始，美國(guó)為其空軍研制和裝備了若干型采用1××編號(hào)的戰(zhàn)斗機(jī)。這就是后來(lái)被稱為“百字頭”的系列戰(zhàn)斗機(jī)。它們的出現(xiàn)，表明戰(zhàn)斗機(jī)的飛行性能和作戰(zhàn)性能達(dá)到了一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，“百字頭”戰(zhàn)斗機(jī)也帶來(lái)了穩(wěn)定性和操縱性的問(wèn)題，比如滾轉(zhuǎn)耦合、上仰等。為了解決這些問(wèn)題，飛機(jī)設(shè)計(jì)師和NACA的研究人員曾經(jīng)大傷腦筋。

在1957年的最后幾個(gè)月中，北美航空公司得到了研制XB-70轟炸機(jī)的合同。XB-70是一種飛行速度可達(dá)馬赫數(shù)3的戰(zhàn)爭(zhēng)利器。

在1948-1957年的十年間，飛行速度和航程的增加，讓運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)等大型飛機(jī)也開(kāi)始發(fā)生變化。

1948年6月開(kāi)始的“柏林空運(yùn)”中，執(zhí)行戰(zhàn)略空運(yùn)任務(wù)的均為二戰(zhàn)時(shí)期的運(yùn)輸機(jī)，都是在戰(zhàn)前設(shè)計(jì)的型號(hào)，裝備活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。在當(dāng)時(shí)，美國(guó)空軍的最新轟炸機(jī)是康維爾公司研制的B-36（采用6臺(tái)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)），噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)也剛剛裝備空軍。之后，隨著XB-47轟炸機(jī)于1949年2月8日完成首飛，情況開(kāi)始改變。XB-47由波音公司研制，采用后掠翼，裝備了6臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。

但是在朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)投入的轟炸機(jī)還是二戰(zhàn)時(shí)期的波音B-29，美國(guó)空軍在空戰(zhàn)中取得第一個(gè)戰(zhàn)果的也是活塞式戰(zhàn)斗機(jī)——北美航空公司的F-82“雙野馬”創(chuàng)造的。直到1950年11月，雙方的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)生遭遇并爆發(fā)空戰(zhàn)。由于性能的差異，活塞式戰(zhàn)斗機(jī)推出了爭(zhēng)奪制空權(quán)的戰(zhàn)斗。噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)主宰了朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)的上空，也從此改變了今后空戰(zhàn)的格局。

1951年6月，貝爾飛機(jī)公司的X-5完成了首次飛行。作為X系列研究機(jī)的一員，X-5采用了可變后掠翼。與二戰(zhàn)中德國(guó)梅賽德斯的P.1101不同，該機(jī)可以在飛行中改變機(jī)翼的后掠角。X-5是世界上第一架可變后掠翼飛機(jī)，也是以后通用動(dòng)力公司的F-111A戰(zhàn)斗轟炸機(jī)和格魯門(mén)公司（后與諾斯羅普公司合并成為諾格公司）的F-14艦載戰(zhàn)斗機(jī)等可變后掠翼飛機(jī)的先驅(qū)。

“柏林空運(yùn)”期間，大規(guī)模的空中運(yùn)輸給公眾留下了深刻印象。三年后，歐美國(guó)家的空運(yùn)旅客里程第一次超過(guò)了鐵路臥鋪的旅客里程，并在后來(lái)一直保持著這種優(yōu)勢(shì)。

波音707的原型機(jī)于1954年7月15日首飛。這是波音噴氣式客機(jī)系列中的第一架，也是首架在商業(yè)運(yùn)營(yíng)中獲得成功的噴氣式客機(jī)。隨后，法國(guó)南方飛機(jī)公司SE210“快帆”噴氣式客機(jī)于1955年5月27日進(jìn)行了首次飛行。“快帆”客氣采用兩臺(tái)安裝在飛機(jī)尾部的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)創(chuàng)了客機(jī)的尾吊式發(fā)動(dòng)機(jī)布局形式。

同年10月，泛美航空公司訂購(gòu)了45架噴氣式客機(jī)，包括25架道格拉斯公司的DC-8和20架波音公司的波音707。

1951年1月，美國(guó)開(kāi)始實(shí)施“大力神”洲際彈道導(dǎo)彈計(jì)劃。這一計(jì)劃必然要占用大量航空領(lǐng)域的科學(xué)、工程和組織管理人才。隨著軍備競(jìng)爭(zhēng)和彈道導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展，洲際彈道導(dǎo)彈計(jì)劃開(kāi)始成為主要的發(fā)展項(xiàng)目。

“大力神”計(jì)劃最初并不大，但隨著計(jì)劃的進(jìn)行和后續(xù)其他彈道導(dǎo)彈計(jì)劃的實(shí)施而變得愈加龐大了。它們支配了航空工業(yè)，控制了教育體系、管理技術(shù)、研究人員和經(jīng)費(fèi)，甚至連航空工業(yè)的名稱都變?yōu)榱撕娇蘸教旃I(yè)。

還沒(méi)等到這十年結(jié)束，美國(guó)的航空航天工業(yè)就遭遇了挑戰(zhàn)。

1957年10月4日，蘇聯(lián)的第一顆人造衛(wèi)星就進(jìn)入了地球軌道，并用“嗶啵嗶?！钡臒o(wú)線電廣播信號(hào)，宣布著人類的這一偉大進(jìn)步。但對(duì)美國(guó)的航空航天工程師們來(lái)說(shuō)，這個(gè)信號(hào)是一種嘲笑。

還不到一個(gè)月，第二次打擊有來(lái)了。蘇聯(lián)發(fā)射了第二顆人造衛(wèi)星，并攜帶一只名叫萊伊卡的小狗作為乘員。這兩顆衛(wèi)星的出現(xiàn)引發(fā)了美蘇之間在航天領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)，并一直持續(xù)到冷戰(zhàn)結(jié)束。蘭利實(shí)驗(yàn)室為此不得不調(diào)整研究方向，重新分配科研經(jīng)費(fèi)，以滿足航天研究項(xiàng)目的需要。因?yàn)檫@一調(diào)整，到了下一個(gè)十年剛開(kāi)始的1958年，美國(guó)國(guó)家航空咨詢委員會(huì)（NACA）就變成了國(guó)家航空航天局（NASA）。

NACA蘭利實(shí)驗(yàn)室的研究工作

從第一次突破聲障到持續(xù)有效地進(jìn)行超聲速飛行之間有多少困難，蘭利實(shí)驗(yàn)室對(duì)此事深有感觸。

貝爾飛機(jī)公司的X-1研究機(jī)采用“硬撐”的方法實(shí)現(xiàn)了超聲速飛行，但速度真正超過(guò)馬赫數(shù)1.0的時(shí)間很短。X-1采用了推力大但燃料消耗也大的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，為了節(jié)省起飛和爬升階段消耗的燃料， X-1是由B-29改裝的母機(jī)掛載升空，在適當(dāng)?shù)母叨韧斗拧耐黄坡曊巷w行研究的角度看，這是一架非常好的研究機(jī)，但無(wú)法改為實(shí)用的軍用或民用飛機(jī)。

為了找到實(shí)用的超聲速飛機(jī)設(shè)計(jì)方案，NACA針對(duì)幾個(gè)突出的問(wèn)題，展開(kāi)了如何實(shí)現(xiàn)持續(xù)超聲速飛行的研究。

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)日益成熟，其推力理論上已經(jīng)可以在正常飛行高度上，讓飛機(jī)達(dá)到聲速而無(wú)需采用像X-1那樣的極端設(shè)計(jì)。對(duì)后掠翼的研究表明，這種機(jī)翼可以有效地減小阻力，甚至能在現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)推力水平下實(shí)現(xiàn)超聲速飛行。

但超聲速飛機(jī)的設(shè)計(jì)仍然存在不少困難。雖然可以得到有關(guān)部件或一般性的氣動(dòng)力外形的某些數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)只能解決定性的問(wèn)題，不能解決飛機(jī)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中的任何問(wèn)題。設(shè)計(jì)中遇到的難題包括：如何用（類似X-1的）薄翼型產(chǎn)生高升力，怎樣設(shè)計(jì)有效地超聲速進(jìn)氣道，飛機(jī)操縱系統(tǒng)是基于以前獲得的亞聲速飛行數(shù)據(jù)的，等等。

更進(jìn)一步地，人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到，飛機(jī)不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的線條設(shè)計(jì)，可以將分別設(shè)計(jì)好的各個(gè)部件像積木一樣進(jìn)行組合就能完成的。不僅是超聲速飛機(jī)，任何一架成功的高速飛機(jī)都必須按照一個(gè)整體進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。整個(gè)飛機(jī)的部件相互間都有影響，任何一個(gè)部件的改動(dòng)都將對(duì)整體設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，有些還是非常致命的影響。

上述這些，就是第4個(gè)十年開(kāi)始時(shí)NACA蘭利實(shí)驗(yàn)室的研究人員所面臨的研究工作概況。超聲速時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，此時(shí)軍用飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求就是越過(guò)跨聲速區(qū)，能持續(xù)地進(jìn)行超聲速飛行。因此，必須很快獲得相應(yīng)速度范圍的新數(shù)據(jù)。

幸虧在上個(gè)十年中，蘭利實(shí)驗(yàn)室成功發(fā)展出了開(kāi)縫試驗(yàn)段的風(fēng)洞技術(shù)。有了這種開(kāi)縫壁/開(kāi)槽壁風(fēng)洞（或稱跨聲速風(fēng)洞），將能在之前的無(wú)法得出可靠試驗(yàn)結(jié)果的跨聲速區(qū)域獲得精確結(jié)果。

風(fēng)洞設(shè)施一直是蘭利實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分，這一階段首先對(duì)開(kāi)縫試驗(yàn)段/跨聲速風(fēng)洞進(jìn)行規(guī)劃。1949年5月，美國(guó)國(guó)防部研究與發(fā)展委員會(huì)首先批準(zhǔn)建設(shè)一座新的8英尺（2.4米）跨聲速風(fēng)洞。12月，蘭利實(shí)驗(yàn)室在之前已經(jīng)改裝了開(kāi)縫試驗(yàn)段的原8英尺高速風(fēng)洞中，第一次吹出了持續(xù)跨聲速氣流。一年后，改造成開(kāi)縫試驗(yàn)段的16英尺（4.8米）高速風(fēng)洞也獲得了持續(xù)跨聲速流場(chǎng)。

這項(xiàng)工作使得蘭利實(shí)驗(yàn)室的約翰·斯塔克和他的助手們?cè)?951年獲得了科利爾獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)跇?gòu)思、發(fā)展和實(shí)際運(yùn)用開(kāi)縫試驗(yàn)段/跨聲速風(fēng)洞方面所做的工作。

沃洛普斯島無(wú)人機(jī)研究部的工作與跨聲速風(fēng)洞里的研究工作在同時(shí)展開(kāi)，目前已經(jīng)開(kāi)始研究火箭動(dòng)力模型所能達(dá)到的超聲速范圍。

通過(guò)這些探索性試驗(yàn)和分析，研究人員逐漸了解了跨聲速范圍的問(wèn)題。明確了基本問(wèn)題后，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可以找出飛行的關(guān)鍵難點(diǎn)。

進(jìn)行超聲速飛行的最大困難，是如何使飛機(jī)迅速通過(guò)跨聲速范圍，使其不至因馬赫數(shù)1.0附近加速緩慢而消耗寶貴的燃油。因?yàn)樵诮咏R赫數(shù)1.0的區(qū)域，阻力驟然增加，同時(shí)伴隨升力減少。而升力的改變，往往會(huì)導(dǎo)致某些操縱問(wèn)題的出現(xiàn)。最好的解決方案，是找出這些問(wèn)題，通過(guò)分析完全了解它們并進(jìn)行修正。但在當(dāng)時(shí)還沒(méi)有獲得這些知識(shí)。

當(dāng)時(shí)在集中力量解決如何減小通過(guò)跨聲速范圍的飛行阻力。

蘭利實(shí)驗(yàn)室一位名叫理查德·惠特科姆的研究人員在觀察風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，憑直覺(jué)認(rèn)為，阻力的增加是因?yàn)闄C(jī)翼和機(jī)身之間的干擾引起的。通過(guò)一些試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)情況確實(shí)如此。

曾提出后掠翼設(shè)計(jì)概念的德國(guó)航空工程師阿道夫·布澤曼，從事高速空氣動(dòng)力學(xué)研究已有十多年了。1951年11月，已移居美國(guó)布澤曼提出了有關(guān)跨聲速流場(chǎng)的“管流特性”。他指出：流體經(jīng)過(guò)跨聲速區(qū)域時(shí)，流管的橫截面積（由氣流中的一組流線所劃定的不明顯表面）并不改變。

惠特科姆也在考慮這個(gè)問(wèn)題，根據(jù)布澤曼的見(jiàn)解，再加上補(bǔ)充進(jìn)行的風(fēng)洞試驗(yàn)，他推導(dǎo)出了面積律。面積律是一種基本的設(shè)計(jì)概念，蘭利實(shí)驗(yàn)室的工程師認(rèn)為，正是這個(gè)設(shè)計(jì)概念讓持續(xù)超聲速飛行成為了可能。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，面積律要求一架飛機(jī)的橫截面積從前到后不要變化得太突然。這樣可以最大程度地減少氣流的擾動(dòng)和跨聲速阻力的增加。

比如，飛機(jī)在機(jī)翼處的橫截面積比前后都有較大增加。為了消除橫截面積在此處突然增加產(chǎn)生的影響的，就必須減小相應(yīng)位置的機(jī)身橫截面積。因此，機(jī)翼安裝位置的機(jī)身需要收進(jìn)去一塊。這種蜂腰狀（或稱“可口可樂(lè)瓶”形）的外形，就是早期超聲速飛機(jī)應(yīng)用了跨聲速面積律后的一個(gè)顯著特征。

從1952年2月開(kāi)始，部分飛機(jī)研發(fā)項(xiàng)目在原設(shè)計(jì)中加入了面積律概念。最先采用面積律的是兩架軍用飛機(jī)。美國(guó)通用動(dòng)力康維爾分公司（以下簡(jiǎn)稱康維爾公司）XF-102的設(shè)計(jì)速度是低超聲速，但原方案似乎很難達(dá)到；格魯門(mén)公司XF11F-1的初期設(shè)計(jì)目標(biāo)也是低超聲速。進(jìn)行面積律修形后，兩架飛機(jī)很容易就通過(guò)了跨聲速區(qū)域，而且沒(méi)有為此增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。

面積律的研究是飛機(jī)設(shè)計(jì)中的項(xiàng)真正的突破，因此當(dāng)時(shí)在蘭利實(shí)驗(yàn)室仍然是保密的。直到1955年，惠特科姆因發(fā)現(xiàn)并實(shí)驗(yàn)證實(shí)了面積律，從而能以同樣的功率達(dá)到更高的速度和更大的航程而獲得1954年度科利爾獎(jiǎng)的時(shí)候，面積律才公之于眾。

面積律的研究仍在繼續(xù)進(jìn)行，跨聲速面積律發(fā)展到應(yīng)用于速度更快的超聲速飛機(jī)的設(shè)計(jì)中。因?yàn)樵贔-102設(shè)計(jì)中獲得的經(jīng)驗(yàn)，康維爾公司對(duì)面積律青睞有加。他們?cè)谠O(shè)計(jì)B-58轟炸機(jī)時(shí)，將面積律應(yīng)用于超聲速，使得該機(jī)成為第一種按超聲速面積律概念設(shè)計(jì)的飛機(jī)。B-58轟炸機(jī)于1956年11月11日進(jìn)行了首飛。

B-58能夠成功首飛，與康維爾公司之前另一架編號(hào)為XF-92A的小型三角翼飛機(jī)有著密切聯(lián)系。XF-92A戰(zhàn)斗機(jī)主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是執(zhí)行防空截?fù)羧蝿?wù)，后來(lái)也用于一項(xiàng)研究計(jì)劃，以判斷三角翼是否為實(shí)現(xiàn)高速飛行的正確機(jī)翼平面形狀。

一名參加過(guò)XF-92A飛行試驗(yàn)的美國(guó)空軍飛行員表示，該機(jī)只是在垂直俯沖時(shí)才剛剛達(dá)到超聲速。但俯沖試驗(yàn)也表明，較薄的三角翼的XF-92A，比較厚后掠翼的F-86和平直翼的F-94，更易于從跨聲速區(qū)域過(guò)渡到低超聲速。F-86和F-94都能在俯沖時(shí)通過(guò)跨聲速區(qū)域。

后來(lái)，XF-92A成為了NACA的研究機(jī)，參與了大量的飛行試驗(yàn)，一直到退役。

在上一個(gè)十年里，NACA蘭利實(shí)驗(yàn)室和軍方以及航空界開(kāi)發(fā)出來(lái)的研究機(jī)，為飛機(jī)設(shè)計(jì)提供了大量的資料積累，其中最有價(jià)值的是那些以前從未獲得的數(shù)據(jù)。

在這個(gè)十年中，研究機(jī)的飛行試驗(yàn)仍然是取得相關(guān)數(shù)據(jù)的重要手段之一。

這類研究機(jī)的開(kāi)山鼻祖——貝爾飛機(jī)公司的X-1，在1947年飛過(guò)了跨聲速范圍，讓人類第一次完成了超聲速飛行。第二架研究機(jī)是道格拉斯飛機(jī)公司的D-558-1“天空閃光”，采用平直翼，動(dòng)力裝置為一臺(tái)艾利遜J35-A-11渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。該機(jī)屬于NACA與美國(guó)海軍的聯(lián)合研究項(xiàng)目，于1947年4月開(kāi)始試飛，當(dāng)年8月創(chuàng)造了650.8英里/時(shí)（1048千米/時(shí)）的飛行速度世界紀(jì)錄。

D-558-1的改進(jìn)型是道格拉斯飛機(jī)公司為美國(guó)海軍研制的D-558-2“天空火箭”研究機(jī)。與D-558-1不同，D-558-2采用了后掠翼，動(dòng)力裝置為火箭/渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力。該機(jī)共制造了3架，其中一架將渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)換為L(zhǎng)R-8火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，由一架改裝的P2B（B-29轟炸機(jī)的海軍型）攜帶至空中投放，由此成為了第一架飛行速度超過(guò)馬赫數(shù)2.0的飛機(jī)。

貝爾飛機(jī)公司的X-2研究機(jī)向前邁進(jìn)了一大步。該項(xiàng)研究項(xiàng)目的目標(biāo)是嘗試將升限突破10萬(wàn)英尺（30480米）高度、飛行速度達(dá)到馬赫數(shù)3.0。X-2為后掠翼，采用一臺(tái)寇蒂斯-懷特XLR25火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)體材料為耐腐蝕的莫涅爾合金和不銹鋼，希望以此來(lái)解決高速飛行時(shí)的氣動(dòng)加熱問(wèn)題。X-2項(xiàng)目開(kāi)展的時(shí)間并不長(zhǎng)，在其短暫的光輝歲月里曾達(dá)到12.6萬(wàn)英尺（38400米）的飛行高度和馬赫數(shù)3.2的飛行速度。當(dāng)制造出的僅有兩架X-2相繼墜毀、兩名飛行員不幸喪生之后，該項(xiàng)目就結(jié)束了。

但是，從事研究機(jī)飛行試驗(yàn)的工程師們考慮的不光是速度和高度這兩項(xiàng)性能。

美國(guó)空軍用諾斯羅普飛機(jī)公司制造的X-4開(kāi)展了一項(xiàng)研究計(jì)劃。X-4是一架雙發(fā)噴氣式無(wú)尾飛機(jī)，這種設(shè)計(jì)方案是基于“去掉水平尾翼可以減少在跨聲速區(qū)由機(jī)翼-尾翼組合帶來(lái)的問(wèn)題”的理論。X-4后來(lái)成為一架可靠的研究機(jī)，盡管其飛行速度僅為高亞聲速。

另一架有名的研究機(jī)是道格拉斯飛機(jī)公司的X-3，最初的研究目的是探索持續(xù)超聲速飛行問(wèn)題。該機(jī)有著細(xì)長(zhǎng)的尖銳機(jī)頭，一對(duì)很薄的小展弦比梯形平直翼位于機(jī)身中部。飛行試驗(yàn)表明X-3的動(dòng)力不足，翼載荷很大。盡管如此，在1952-1956年的四年多時(shí)間里，經(jīng)驗(yàn)豐富的試飛員們成功地獲得了有關(guān)極薄機(jī)翼在跨聲速區(qū)氣動(dòng)特性的許多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。

X-3的慣性特性幾乎與之前的機(jī)型都不相同，在試飛中發(fā)現(xiàn)了高速飛行的慣性交感問(wèn)題。大致上，該機(jī)在飛行中會(huì)因快速橫滾或急劇盤(pán)旋等機(jī)動(dòng)動(dòng)作誘發(fā)滾動(dòng)不穩(wěn)定，從而造成飛機(jī)失速或結(jié)構(gòu)破壞等重大危險(xiǎn)。由于X-3采用了小展弦比薄機(jī)翼，其質(zhì)量絕大部分集中在機(jī)身，沿翼展方向幾乎沒(méi)有，這兩個(gè)方向慣性力矩的差很大。當(dāng)飛行員猛壓坡度進(jìn)入轉(zhuǎn)彎或盤(pán)旋時(shí)，慣性矩差會(huì)同時(shí)造成偏航運(yùn)動(dòng)。北美航空公司F-100超聲速戰(zhàn)斗機(jī)的第一種改型就是因?yàn)檫@種無(wú)法控制的偏航運(yùn)動(dòng)而在空中解體的。

對(duì)于慣性交感的問(wèn)題，之前蘭利實(shí)驗(yàn)室也曾偶然地從理論上進(jìn)行過(guò)研究，并在1948年提交了相關(guān)的研究報(bào)告。但報(bào)告歸檔后就被人們遺忘了，直到該問(wèn)題再次出現(xiàn)并影響到了高速飛行的安全。此時(shí)，人們才發(fā)現(xiàn)，為解決慣性交感問(wèn)題而緊急開(kāi)展的飛行試驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn)計(jì)劃中，該報(bào)告成為了關(guān)鍵。

X系列研究機(jī)中的第五種是另一種類型的飛機(jī)。X-5采用了可變后掠翼的概念，而且是在飛行中改變后掠角。有人認(rèn)為，這種先進(jìn)的可變后掠翼概念是在蘭利實(shí)驗(yàn)室中誕生的；也有人不認(rèn)可這種說(shuō)法。

早在1948年7月，貝爾飛機(jī)公司向美國(guó)軍方提交了一項(xiàng)建議，研制可在飛行中改變后掠角的研究機(jī)。美國(guó)空軍為此找到NACA，將可變后掠翼飛機(jī)作為雙方聯(lián)合研究計(jì)劃的一部分。NACA同意了這項(xiàng)聯(lián)合研究計(jì)劃。于是，X-5研究機(jī)開(kāi)始成形。

可變后掠翼的設(shè)想，可能來(lái)自研究后掠翼飛機(jī)優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)問(wèn)題的部分研究人員。他們?cè)诋?dāng)時(shí)的研究中認(rèn)為：在高速飛行時(shí)后掠翼具有很大優(yōu)勢(shì)，但在低速飛行時(shí)升力特性不如平直翼；如果有可能使得機(jī)翼在低速飛行時(shí)為平直翼，高速飛行時(shí)變?yōu)榕c速度相適應(yīng)的不同后掠角的后掠翼，將使后掠翼能很好地兼顧低速與高速性能。

1945年，蘭利實(shí)驗(yàn)室就曾在自由飛風(fēng)洞中研究?jī)A斜翼飛機(jī)。該機(jī)的機(jī)翼垂直中心線上有一個(gè)轉(zhuǎn)軸，當(dāng)機(jī)翼繞其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一側(cè)機(jī)翼向前，另一側(cè)機(jī)翼向后。風(fēng)洞試驗(yàn)表明，這種構(gòu)型奇特的飛機(jī)在“大約40度的斜角內(nèi)表現(xiàn)出了非常好的飛行特性”。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在1208號(hào)技術(shù)報(bào)告上。

兩年后，貝爾飛機(jī)公司將一個(gè)X-1的模型進(jìn)行了修改，用于在蘭利實(shí)驗(yàn)室7英尺×10英尺（2.1米×3.0米）風(fēng)洞中進(jìn)行可變后掠翼試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，可變后掠翼的設(shè)想是可行的。試驗(yàn)還表明，為了把穩(wěn)定性保持在要求的范圍內(nèi)，或許只能讓機(jī)翼沿縱軸前后移動(dòng)。

貝爾飛機(jī)公司提出的X-5研究機(jī)項(xiàng)目，將它在研究機(jī)設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)和蘭利實(shí)驗(yàn)室1945-1947年間在風(fēng)洞中所做的研究工作結(jié)合在了一起。

X-5在1951年6月20日進(jìn)行了首次飛行，之后逐漸成為了一項(xiàng)廣泛的飛行試驗(yàn)計(jì)劃中的一部分。該計(jì)劃是研究機(jī)翼后掠角的改變對(duì)性能和飛行品質(zhì)的影響。

試驗(yàn)中X-5的后掠角在飛行中改變了多次，都沒(méi)有發(fā)生問(wèn)題。這證明了蘭利實(shí)驗(yàn)室之前的研究工作是正確的。因?yàn)樵O(shè)計(jì)師在X-5上成功地設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)構(gòu)，在機(jī)翼后掠的同時(shí)讓整個(gè)機(jī)翼向前移動(dòng)，以使飛機(jī)保持原有的穩(wěn)定性和操縱性。

另外，這項(xiàng)飛行試驗(yàn)計(jì)劃還有一個(gè)不為人所知的收獲，就是得到了大后掠角飛機(jī)在低空高速飛行時(shí)對(duì)陣風(fēng)的反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)。

試驗(yàn)中，X-5曾以59度最大后掠角在接近地面的高度飛行。由此得到的數(shù)據(jù)成為了后來(lái)設(shè)計(jì)執(zhí)行戰(zhàn)術(shù)任務(wù)的可變后掠翼多用途戰(zhàn)斗機(jī)的重要依據(jù)。

在X-5的飛行試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行的同時(shí)，蘭利實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)洞和其他設(shè)施也在開(kāi)展各種模型的低速和高速吹風(fēng)試驗(yàn)研究。在風(fēng)洞中使用的是跨聲速拱形板技術(shù)，在半翼展模型的飛行試驗(yàn)中采用的仍是翼流法。

同一時(shí)期，美國(guó)海軍和格魯門(mén)飛機(jī)公司正在研制一型可變后掠翼戰(zhàn)斗機(jī)XF10F-1。該機(jī)于1952年5月進(jìn)行了首飛。蘭利實(shí)驗(yàn)室在跨聲速風(fēng)洞中對(duì)XF10F-1的各種模型進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)，還在沃洛普斯島的無(wú)人駕駛飛機(jī)研究部以火箭推進(jìn)技術(shù)對(duì)上述模型進(jìn)行了飛行試驗(yàn)。

XF10F-1項(xiàng)目最終失敗了，但不是因?yàn)椴捎昧丝勺兒舐右砑夹g(shù)。飛行試驗(yàn)中，可變后掠翼部分未發(fā)生任何嚴(yán)重的機(jī)械問(wèn)題。但是由于飛行和飛機(jī)其他方面的不足和限制，幾乎未獲得可變后掠翼在軍用飛機(jī)上應(yīng)用的有用數(shù)據(jù)。

由于種種原因，蘭利實(shí)驗(yàn)室僅僅是臨時(shí)地進(jìn)行可變后掠翼的研究工作。

首先，20世紀(jì)50年代初期，軍方并未提出持續(xù)進(jìn)行超聲速飛行的要求。當(dāng)時(shí)理想的作戰(zhàn)模式，是以亞聲速巡航進(jìn)入目標(biāo)區(qū)然后進(jìn)行短時(shí)的超聲速俯沖攻擊。

其次，當(dāng)時(shí)并未要求采用低空突防以躲避雷達(dá)的探測(cè)。軍方尚未考慮到將X-5研究機(jī)在飛行試驗(yàn)中展示的大后掠角飛機(jī)低空高速飛行能力應(yīng)用到軍事領(lǐng)域。

但是，在美國(guó)空軍之后提出的一系列以“武器系統(tǒng)”（Weapon System）編號(hào)的軍機(jī)項(xiàng)目中，WS-110項(xiàng)目即要求設(shè)計(jì)一種具備超聲速巡航能力的戰(zhàn)略轟炸機(jī)。其他一些軍機(jī)項(xiàng)目也開(kāi)始包括低空高速突防能力，甚至還有短跑道起降能力和更遠(yuǎn)的轉(zhuǎn)場(chǎng)航程。

超聲速巡航、低空高速突防、較短的起降距離、更遠(yuǎn)的轉(zhuǎn)場(chǎng)航程等性能要求，使得后來(lái)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，就將蘭利實(shí)驗(yàn)室可變后掠翼研究中的某些概念整合了進(jìn)去。但是，在這個(gè)十年的其余時(shí)間里，研究工作還只是維持在一個(gè)較為初級(jí)的階段。

不過(guò)，WS-110項(xiàng)目帶來(lái)了一場(chǎng)飛機(jī)設(shè)計(jì)的革命。

1954年底，美國(guó)空軍提出了對(duì)B-52戰(zhàn)略轟炸機(jī)后續(xù)機(jī)型的需求，要求新機(jī)型能從現(xiàn)有跑道上起飛并能使用現(xiàn)有的維護(hù)設(shè)備。這種飛機(jī)的不加油航程最少應(yīng)為6000英里（9660千米），速度盡可能快。由于要求進(jìn)行遠(yuǎn)距離超聲速飛行（即超聲速巡航能力）并采用當(dāng)時(shí)常規(guī)的機(jī)體-發(fā)動(dòng)機(jī)匹配方式，參與投標(biāo)的都是機(jī)體龐大、設(shè)計(jì)非常復(fù)雜的方案。為此，空軍一方面要求各方重新開(kāi)始方案設(shè)計(jì)，另一方面也開(kāi)始重新審視WS-110項(xiàng)目的要求是否可行。

北美航空公司提出的XB-70計(jì)劃方案最終贏得了WS-110項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)許多周折，該方案發(fā)展成為了后來(lái)有著許多政治和技術(shù)問(wèn)題的XB-70計(jì)劃。該計(jì)劃因?yàn)槊绹?guó)后來(lái)提出的“導(dǎo)彈+飛機(jī)”的混合力量方案而下馬，最后洲際彈道導(dǎo)彈又替代了“導(dǎo)彈+飛機(jī)”的混合力量方案。

蘭利實(shí)驗(yàn)室的研究人員否認(rèn)他們?cè)赬B-70計(jì)劃中起了主要作用。蘭利實(shí)驗(yàn)室為配合XB-70而開(kāi)展的研究使他們注意到了持續(xù)超聲速飛行的問(wèn)題。因?yàn)閷?duì)這些問(wèn)題的重視，蘭利實(shí)驗(yàn)室此后也一直關(guān)注著超聲速巡航飛機(jī)的研制情況。

在蘭利實(shí)驗(yàn)室的這個(gè)豐收的十年里，誕生了NACA前50年里最重要也最有意義的飛機(jī)之一：X-15高超聲速研究機(jī)。該機(jī)的起源可以追溯到貝爾飛機(jī)公司1952年1月8日的一份文獻(xiàn)。當(dāng)時(shí)該公司已經(jīng)成功研制出了X-1、X-2和X-5研究機(jī)。

貝爾飛機(jī)公司在這份文獻(xiàn)中提出，研制一型有人駕駛高超聲速研究機(jī)，用來(lái)支持一個(gè)即將成立的NACA小組。這個(gè)小組主要從事評(píng)估和分析高超聲速飛行和空間飛行中的一些基本問(wèn)題。

1952年6月，NACA的氣動(dòng)力委員會(huì)通過(guò)一項(xiàng)決議，建議NACA擴(kuò)大其在馬赫數(shù)4～10速度范圍內(nèi)的研究計(jì)劃，并著眼于更高的速度范圍的研究。

蘭利實(shí)驗(yàn)室成立了一個(gè)委員會(huì)來(lái)評(píng)估貝爾飛機(jī)公司的上述建議及其采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的可變后掠翼有人駕駛研究機(jī)的設(shè)計(jì)方案。此外，通過(guò)NACA的渠道還特意提出了兩個(gè)性能類似的研究機(jī)設(shè)計(jì)方案。其中一個(gè)是兩級(jí)火箭推進(jìn)飛行器方案，另一個(gè)是在現(xiàn)有的X-2研究機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的方案。

1954年3月，由NACA各實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合成立的“研究機(jī)委員會(huì)”得出結(jié)論，制造全新的研究飛行器是一條更好的途徑。為此，要求NACA的4個(gè)實(shí)驗(yàn)室具體研究詳細(xì)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和要求。

當(dāng)年7月，研究工作做了更具體的布置，并很快有了初步結(jié)果。蘭利實(shí)驗(yàn)室和NACA愛(ài)德華茲空軍基地高速飛行站（即之前的穆羅克飛行試驗(yàn)隊(duì)和后來(lái)的德萊頓飛行研究中心）的研究工作得到了以下結(jié)論：能夠而且也需要研制出飛行速度達(dá)到馬赫數(shù)7的研究機(jī)。

還是在7月，美國(guó)空軍和海軍的代表與NACA的相關(guān)人員會(huì)面，聽(tīng)取了研制研究機(jī)的計(jì)劃介紹。之后，航空工業(yè)界的幾個(gè)小組參觀了蘭利實(shí)驗(yàn)室，和實(shí)驗(yàn)室的研究人員詳細(xì)討論了有關(guān)研究機(jī)的研制計(jì)劃。

1954年10月，NACA氣動(dòng)力委員會(huì)舉行了一次會(huì)議，會(huì)議批準(zhǔn)了研究機(jī)研制的計(jì)劃。美國(guó)空軍、海軍和NACA一起聯(lián)合規(guī)定了技術(shù)要求。他們提出的技術(shù)要求與蘭利實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果大致是相符的。

1954年12月，NACA向美國(guó)國(guó)防部“航空技術(shù)顧問(wèn)組”提交了該計(jì)劃的正式報(bào)告。顧問(wèn)組批準(zhǔn)了這一計(jì)劃，并指定NACA為這項(xiàng)計(jì)劃的技術(shù)管理人。顧問(wèn)組還希望在航空工業(yè)界提出設(shè)計(jì)方案時(shí)能進(jìn)行審核。

之后，美國(guó)空軍、海軍和NACA之間達(dá)成了一項(xiàng)協(xié)議，確定成立研究機(jī)委員會(huì)，從技術(shù)上指導(dǎo)這項(xiàng)計(jì)劃的實(shí)施。12月30日該計(jì)劃準(zhǔn)備開(kāi)始方案競(jìng)標(biāo)，委員會(huì)向航空工業(yè)界發(fā)出了標(biāo)書(shū)。

1955年夏天，航空工業(yè)界提交了參與競(jìng)標(biāo)的設(shè)計(jì)方案，當(dāng)年秋季就完成了方案評(píng)審。1956年6月，北美航空公司獲得了制造3架X-15研究機(jī)的合同，希奧科爾化學(xué)公司反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)分公司得到了發(fā)動(dòng)機(jī)的研制和生產(chǎn)合同。

風(fēng)洞試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)部件的研發(fā)工作與1956年開(kāi)始，以便獲得足夠的有用數(shù)據(jù)，保證X-15可以在1957年9月開(kāi)始制造。

第一架X-15在1959年6月進(jìn)行了首次無(wú)動(dòng)力滑翔飛行。此時(shí)，NACA已于1958年改為了美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）。到1960年3月正式交付后，X-15才開(kāi)始由NASA進(jìn)行試飛。

像X-15和XB-70這樣的項(xiàng)目，以及發(fā)展出面積律、可變后掠翼這類概念，是NACA各研究實(shí)驗(yàn)室所做工作的杰出代表。而這些耀眼的成就背后，有著許多研究人員長(zhǎng)年累月地為航空和飛行器系統(tǒng)付出了辛勤的勞動(dòng)。

就在發(fā)展這些飛機(jī)的同時(shí)，NACA也在為必將到來(lái)的軍民用飛行器的超聲速飛行時(shí)代奠定著基礎(chǔ)。

蘭利實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展的基礎(chǔ)研究工作和成果包括：常規(guī)和非常規(guī)氣動(dòng)構(gòu)型研究的風(fēng)洞試驗(yàn)；對(duì)這些氣動(dòng)構(gòu)型的理論分析和利用火箭動(dòng)力模型進(jìn)行的飛行試驗(yàn)評(píng)估；開(kāi)發(fā)出了適用于高速飛行的一系列機(jī)翼平面形狀和薄后掠翼操縱系統(tǒng)與增升裝置。

蘭利實(shí)驗(yàn)室的研究計(jì)劃中還產(chǎn)生了不少推動(dòng)高速飛行發(fā)展的科研成果，比如可避免上仰問(wèn)題的低置水平尾翼、比常規(guī)的外側(cè)副翼更高效且受力更小的內(nèi)側(cè)副翼等。這些新技術(shù)應(yīng)用在了包括“百字頭”戰(zhàn)斗機(jī)在內(nèi)的許多機(jī)型上。

蘭利實(shí)驗(yàn)室在結(jié)構(gòu)方面開(kāi)展的研究工作，讓從事顫振和振動(dòng)問(wèn)題的研究人員獲益匪淺。1955年初，一座19英尺（5.8米）風(fēng)洞經(jīng)過(guò)改進(jìn)后開(kāi)始進(jìn)行動(dòng)力顫振模型的試驗(yàn)，表明蘭利實(shí)驗(yàn)室的工作開(kāi)始加速進(jìn)行了。當(dāng)時(shí)，該風(fēng)洞能在相當(dāng)于海平面到95000英尺（29000米）高度的范圍內(nèi)獲得變化幅度很廣的馬赫數(shù)和雷諾數(shù)。

通過(guò)在改進(jìn)后的風(fēng)洞中進(jìn)行的試驗(yàn)，結(jié)合理論分析，蘭利實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員對(duì)發(fā)展跨聲速和超聲速顫振的估算方法做出了重大貢獻(xiàn)。

在疲勞規(guī)范和空中/地面結(jié)構(gòu)載荷預(yù)估方面，蘭利實(shí)驗(yàn)室也做出了貢獻(xiàn)。

對(duì)直升機(jī)的研究，始于蘭利實(shí)驗(yàn)室在第2個(gè)十年中進(jìn)行的開(kāi)創(chuàng)性工作。隨著旋翼試驗(yàn)塔在第3個(gè)十年中投入使用，這項(xiàng)研究開(kāi)始擴(kuò)大。在第4個(gè)十年中，直升機(jī)研究工作得到進(jìn)一步發(fā)展。蘭利實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始對(duì)新研制的直升機(jī)進(jìn)行飛行試驗(yàn)，以便正確評(píng)價(jià)其操縱品質(zhì)，并為以后的直升機(jī)設(shè)計(jì)制定操縱品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)展了直升機(jī)（旋翼）專用翼型，擴(kuò)大了蘭利實(shí)驗(yàn)室早期翼型風(fēng)洞試驗(yàn)所做的基礎(chǔ)工作。

蘭利實(shí)驗(yàn)室分析了直升機(jī)穩(wěn)定性這個(gè)長(zhǎng)期的難題，開(kāi)發(fā)出了預(yù)測(cè)穩(wěn)定性的方法，并通過(guò)旋翼模型和全尺寸旋翼進(jìn)行飛行試驗(yàn)和地面風(fēng)洞試驗(yàn)，以研究陣風(fēng)和機(jī)動(dòng)飛行對(duì)旋翼產(chǎn)生的載荷。

蘭利實(shí)驗(yàn)室在高超聲速空氣動(dòng)力學(xué)方面的基礎(chǔ)研究工作，帶動(dòng)了X-15研究機(jī)計(jì)劃的出現(xiàn)。這些研究也為之后載人空間飛行計(jì)劃和高超聲速技術(shù)在商業(yè)運(yùn)輸方面的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在這個(gè)十年中，一條著陸載荷滑軌在蘭利實(shí)驗(yàn)室投入使用。該裝置的主體是一輛可以用多種方式驅(qū)動(dòng)的滑車。車上能夠安裝典型的飛機(jī)起落架，并可以模擬飛機(jī)滑跑著陸和利用尾鉤攔阻著陸時(shí)所受到的動(dòng)載荷狀態(tài)。

當(dāng)時(shí)，許多飛機(jī)上都安裝了記錄速度、重力、高度等數(shù)據(jù)的記錄儀。1950年，蘭利實(shí)驗(yàn)室利用這些數(shù)據(jù)對(duì)世界上許多地區(qū)的大氣湍流和陣風(fēng)進(jìn)行了分析，以此指導(dǎo)飛機(jī)設(shè)計(jì)師參照擾動(dòng)狀態(tài)而不是穩(wěn)定飛行狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

撓性機(jī)翼這種全新增的升結(jié)構(gòu)，是蘭利實(shí)驗(yàn)室在二戰(zhàn)剛結(jié)束時(shí)提出的，1948年以一種輕型飛機(jī)機(jī)翼進(jìn)行了專利登記?，F(xiàn)在，升阻比小于3.0的許多機(jī)型都采用了撓性機(jī)翼。

飛行研究工作中最有效的手段之一——“模型試飛技術(shù)”，在第4個(gè)十年里也得到了很大的發(fā)展。

模型試飛技術(shù)是從蘭利實(shí)驗(yàn)室在自由尾旋風(fēng)洞中進(jìn)行的早期研究工作中發(fā)展起來(lái)的。這些試驗(yàn)是在風(fēng)洞的垂直試驗(yàn)段中讓縮尺模型進(jìn)入尾旋，以便拍攝和觀察其運(yùn)動(dòng)狀況。

自由尾旋風(fēng)洞的設(shè)想在20世紀(jì)30年代被推廣到了自由飛風(fēng)洞上。通過(guò)這種技術(shù)可以獲得小尺寸遙控模型的飛行穩(wěn)定性和操縱特性。1937年，蘭利實(shí)驗(yàn)室建成了一座小型自由飛風(fēng)洞。這是蘭利實(shí)驗(yàn)室以后多座自由飛風(fēng)洞的一個(gè)試驗(yàn)型。

在這座試驗(yàn)型風(fēng)洞中進(jìn)行的模型研究工作取得了不錯(cuò)的成果，讓蘭利實(shí)驗(yàn)室決定新建一座12英尺（3.6米）自由飛風(fēng)洞。該風(fēng)洞于1939年開(kāi)始運(yùn)行，一直使用到20世紀(jì)50年代初期，直到蘭利實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了一項(xiàng)新技術(shù)并將其運(yùn)用到全尺寸風(fēng)洞中。

這項(xiàng)遙控試飛有動(dòng)力模型的新技術(shù)，用于測(cè)試飛行穩(wěn)定性和操縱特性。這種技術(shù)是定性的研究方法，是從模型操縱員和記錄模型飛行表現(xiàn)的影片中得出所需的結(jié)果。

在這段時(shí)間里，蘭利實(shí)驗(yàn)室還采用了另外幾種模型試飛技術(shù)，除了自由飛，還包括航模愛(ài)好者喜愛(ài)的線操縱模型飛行。蘭利實(shí)驗(yàn)室的線操縱設(shè)備于1955年開(kāi)始使用，以提高垂直起降飛機(jī)過(guò)渡飛行的研究能力。采用線操縱技術(shù)可以完成從垂直到水平飛行和從水平飛行到垂直飛行的迅速過(guò)渡。由于改變風(fēng)洞氣流速度需要很長(zhǎng)時(shí)間，在全尺寸風(fēng)洞中進(jìn)行過(guò)渡飛行試驗(yàn)受到限制，只能以很慢的速度完成過(guò)渡飛行。

在這個(gè)十年的末期，蘭利實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始真正投入大量的精力進(jìn)行高超聲速飛行的研究工作。

實(shí)施X-15計(jì)劃的目的，就是加緊進(jìn)行對(duì)超聲速飛行范圍的高速區(qū)直到高超聲速區(qū)的研究工作。

1955年，蘭利實(shí)驗(yàn)室和艾姆斯航空實(shí)驗(yàn)室共同開(kāi)發(fā)出一套用于研究材料和結(jié)構(gòu)的高溫裝置。因氣動(dòng)加熱產(chǎn)生的高溫問(wèn)題，被作為阻礙高超聲速飛行的關(guān)鍵難題單獨(dú)提出來(lái)。NACA計(jì)劃突破這個(gè)障礙，以成功實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行。

在沃洛普斯站，蘭利實(shí)驗(yàn)室正在開(kāi)發(fā)多級(jí)火箭飛行器，以使試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦_(dá)到更快的速度和更高的高度。1956年8月21日，沃洛普斯島的無(wú)人駕駛飛機(jī)研究部成功發(fā)射了一個(gè)5級(jí)固體火箭飛行器，飛行速度達(dá)到了馬赫數(shù)15。這個(gè)速度不僅深入了高超聲速領(lǐng)域，而且達(dá)到了彈道導(dǎo)彈彈頭和航天器返回艙的速度范圍。

1956年，蘭利實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)研究部開(kāi)始研究電弧噴射裝置。這種裝置產(chǎn)生的高溫可用來(lái)模擬彈頭和返回艙再入飛行段的環(huán)境。之后，蘭利實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了24個(gè)這類裝置，用于再入體的材料和結(jié)構(gòu)問(wèn)題研究。

1957年7月，蘭利實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員開(kāi)始研究采用固體運(yùn)載火箭發(fā)射小的有效載荷進(jìn)入地球軌道，目的是開(kāi)發(fā)出一種低成本的發(fā)射技術(shù)用于科研衛(wèi)星的發(fā)射。

這項(xiàng)研究的最終成果，是設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出了一種名為“偵察兵”的固體推進(jìn)劑運(yùn)載火箭。這種運(yùn)載火箭為美國(guó)政府、工業(yè)界和外國(guó)政府的航天機(jī)構(gòu)發(fā)射了很多航天科研儀器。

1957年底，蘭利實(shí)驗(yàn)室提出了從空間軌道再入大氣層的飛行器基本構(gòu)型，后來(lái)成為了“水星”計(jì)劃中返回艙的特有外形。此外，還提出了載入航天器的有翼和無(wú)翼滑翔器外形，后來(lái)也被應(yīng)用在了戴納-索爾和阿波羅計(jì)劃中。

在這個(gè)十年的開(kāi)始，由試飛員駕駛的研究機(jī)首次探索了超聲速領(lǐng)域的飛行。之后，超聲速作戰(zhàn)飛機(jī)和超聲速飛行在軍事領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展。

在這個(gè)十年即將結(jié)束的時(shí)候，人們突然認(rèn)識(shí)到航天飛行的重要性，以及空間軌道對(duì)于科學(xué)研究和國(guó)防戰(zhàn)略的重要價(jià)值。在蘇聯(lián)的人造衛(wèi)星刺激下，美國(guó)開(kāi)始設(shè)計(jì)各種載人航天器，研究如何把航天員送入太空并穿過(guò)再入時(shí)灼熱的大氣層安全返回地面。

經(jīng)過(guò)多年發(fā)展起來(lái)的航空科技很快進(jìn)入了另一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域。這個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域所面臨的環(huán)境是沒(méi)有空氣的，在其中飛行無(wú)法依靠機(jī)翼產(chǎn)生升力，氣動(dòng)力控制技術(shù)也不起作用，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)更是無(wú)法燃燒。

但是，在航空領(lǐng)域的研究成果，卻成為了載入航天飛行獲得成功的最重要因素之一。因?yàn)?，進(jìn)入太空的航天器首先要從地面起飛并經(jīng)過(guò)大氣層內(nèi)的飛行；從太空中返回的航天器也必須經(jīng)過(guò)大氣層內(nèi)的再入段飛行。

蘭利實(shí)驗(yàn)室下一個(gè)十年的研究工作已經(jīng)有了明確的新目標(biāo)了。