O North American X-15 foi uma aeronave experimental, propulsionada por um motor foguete. Desenvolvido a partir de 1954 pela North American Aviation (actual Rockwell International), após intensa competição com os projetos alternativos derrotados, propostos pela Bell Aircraft Corporation, Douglas Aircraft Company e Republic Aviation Company, para cumprir um programa de pesquisa conjunto, patrocinado pela NACA (actual NASA), instituições privadas ligadas à indústria aeronáutica, Força Aérea e Marinha dos Estados Unidos.
Foi um dos mais notáveis e bem sucedidos aviões experimentais da série X, construído especificamente para explorar o regime de voo em velocidades hipersónicas e pesquisar as estruturas, propulsão e sistemas de controlo necessários para tal. Embora não fosse um propósito inicial ou original, veio em fase mais avançada a explorar as possibilidades do voo no exterior da atmosfera terrestre (voo suborbital).
Lançados já em voo por um bombardeiro B-52 Stratofortress exclusivamente adaptado para o lançamento, efetuaram 199 missões entre 1959 e 1968, ficando para a história como o primeiro avião a ultrapassar as velocidades sucessivas de mach quatro, cinco e seis, estabelecendo o recorde absoluto de velocidade em 7 274 km/h (mach 6,85), e alcançando ainda em treze dos voos, altitudes que pelas normas da USAF conferiram o reconhecimento de astronauta aos oito pilotos envolvidos.
Dos três X-15 produzidos, um deles foi reconstruído no padrão X-15A-2, depois de sofrer graves danos resultantes de uma aterragem de emergência mal sucedida e encontra-se preservado em museu, um outro foi perdido em acidente fatal quando regressava do espaço matando o piloto de testes Major Michael J. Adams, e o derradeiro exemplar sobrevive no Museu do Ar e Espaço (National Air and Space Museum, Washington, D.C.).
Explorar o regime de voo hipersônico e comparar com os resultados obtidos de vários modelos analíticos e de testes em túnel de vento, era o objectivo principal do programa de voos. Os promotores do conceito esperavam ainda entender os gradientes de temperatura, o fluxo laminar e as características da turbulência a ele associada, questões de controlo e estabilidade hipersónica. Numa segunda fase foi visto e utilizado como transporte e banco de ensaio para experimentos científicos mais relacionados com a pesquisa espacial, lançando as bases para o futuro space shuttle.
Todo o programa foi realizado e desenvolvido no Dryden Flight Research Center da NASA, junto à Base Aérea de Edwards e no perímetro adjacente ao longo de todo o deserto de Mojave, na Califórnia.
O seu aspecto (configuração) exterior foi apenas um meio de atingir as condições ideais para vencer as altas temperaturas e pressões aerodinâmicas a que seria sujeito, e não para definir ou orientar um futuro padrão de construção para aeronaves operacionais. Propulsionado por um motor foguete que permitia manter a velocidade horizontal constante, independentemente da altitude de voo, tal como num avião convencional, era largado da asa direita de uma aeronave mãe a aproximadamente 14 mil metros de altitude, subindo vertiginosamente durante 1,5 minutos, esgotando o combustível interno, realizando de seguida um voo planado e aterrando num dos lagos secos do perímetro de testes.
Mais rápido que uma bala, com uma aparência algo sinistra conferida pelo acabamento da pintura em azul-negro, catapultou os limites da aviação para a orla da nossa atmosfera, coletando um manancial de dados, sem os quais o programa norte-americano de voos tripulados não teria acontecido tal como o conhecemos.
Durante o final da década de 1940 e início de 1950 a indústria aeroespacial norte-americana defendia o princípio de que o voo hipersônico era uma área reservada aos mísseis, os únicos capazes de operar a essa velocidade e a altitudes muito elevadas, sendo que tal premissa era tecnicamente inviável para aeronaves tripuladas. Argumentavam ainda que a existência de um avião de pesquisa, não se mostrava necessária porque num futuro previsível não haveria solicitações para um aeroplano militar ou civil com tais características. Porém, contra o pensamento dominante, em Junho de 1952 a NACA (antecessora da atual NASA) através da sua "Comissão de Aerodinâmica", recomendou o aumento dos estudos versando o voo hipersônico. Os seus vários laboratórios são instruídos para elaborarem estudos preliminares identificando as áreas onde se colocam as maiores dificuldades a vencer, em 1954 ainda no mesmo âmbito, são iniciados os estudos técnicos nas disciplinas anteriormente identificadas como problemáticas: resistência dos materiais às elevadas temperaturas, aerodinâmica, controlo, estabilidade e pilotagem em velocidade hipersónica. Efetuados de forma independente pelos vários laboratórios da NACA (Langley, Ames e HighSpeed Flight Station), os estudos demonstraram de forma inequívoca a viabilidade do projeto.
Também a Força Aérea em Outubro de 1953, através do seu "Conselho Científico e Consultivo" recomenda o desenvolvimento de uma aeronave de pesquisa para velocidades entre mach 5 e 7. Sensivelmente na mesma data o "Departamento de Pesquisa Naval" da Marinha dos Estados Unidos financiou a Douglas Aircraft Company para desenvolver estudos e pesquisar a viabilidade de um avião propulsionado por tecnologia de foguete, capaz de alcançar a velocidade de mach 7+, informalmente designado D-558-3. Em Junho de 1954, a NACA em reunião especial com representantes da Força Aérea e da Marinha propõe um novo avião de pesquisa a desenvolver em empreendimento conjunto, para e exploração da velocidade hipersónica resultante da pesquisa e da experiência adquiridas. Estavam lançadas as bases que culminariam no programa X-15.
Compilação de dados em modo não exaustivo dos momentos chave no desenvolvimento da aeronave e desenrolar do programa de pesquisa.
O North American X-15 foi projetado e construído por uma equipe liderada pelos engenheiros Harrison Storms e Charles Feltz, realizando uma tarefa extremamente difícil de alcançar. Com um aspecto exterior aparentando simplicidade, o X-15 foi na verdade, talvez a aeronave tecnologicamente mais complexa da sua época. A recolha massiva de dados, proporcionado pelos testes em banco de ensaio e pelos voos, o pioneirismo na compreensão e na descoberta dos princípios da estabilidade hipersónica, a orientação e controlo em ambiente de imponderabilidade, os experimentos realizados nas margens da atmosfera terrestre, contribuíram indelevelmente para o desenvolvimento da tecnologia da navegação astronômica no programa Apollo.
Entre a comunidade de engenheiros aeroespaciais é unânime considera-lo como a aeronave experimental com mais sucesso alguma vez produzido.
Materiais e componentes estruturais
O revestimento exterior do X-15 suportava temperaturas extremas com grande amplitude térmica, compreendida entre os 390 °C e os 1 200 °C nas fases mais críticas do voo, a sua estrutura estava ainda sujeita a fatores de carga gravítica entre os 7,3 g positivos e 3 g negativos. As ligas metálicas que na atualidade são usadas na construção aeronáutica, as quais conferem resistência mecânica e térmica excepcionais, estavam ainda a dar os primeiros passos não permitindo a sua produção em quantidade, ou pura e simplesmente não estavam ainda desenvolvidas, colocando um compromisso assaz complexo aos engenheiros responsáveis pela escolha dos materiais.
Após uma muito rigorosa análise das tensões verificadas em cada parte da célula, foi conseguida uma estrutura mecânica mais forte, mais leve e o mais flexível possível, sem comprometer o desempenho contratual, resultando num "cocktail" de materiais exóticos. O Inconel X (ver nota 4) foi usado maioritariamente no revestimento externo, devido à elevada resistência mecânica até aos 700 °C (celsius) e lenta degradação das propriedades físicas além desse valor. Na restante estrutura interna, onde as cargas térmicas eram menores, foram empregues liga de alumínio super-resistente, ligas de titânio e aços especiais.