domenica 22 dicembre 2024

 


Questo post è dedicato al Capitano William J. Hull, veterano della compagnia Capital Airlines per la quale operava da 17 anni.  Nel Flight Log aveva registrato un totale di 16000 ore di volo con 1700 ore nella funzione di comandante sui quadriturbina Vickers Viscount. Hull era un pilota estremamente preparato e coscienzioso. E' deceduto in un terribile incidente avvenuto alle 23:19 del 6 aprile 1958 nelle fasi finali di avvicinamento alla pista 05 dell'aeroporto di Tri-City, Michigan, mentre era ai comandi del volo Capital Flight 67 da Newark, N.J. a Chicago, Illinois. La causa del disastro venne individuata in un difetto strutturale combinato con una condizione di maltempo che favoriva una improvvisa formazione di ghiaccio che bloccava i piani di coda del Viscount N7437 impedendo ai piloti di portare a termine la procedura di atterraggio. Purtroppo nessuna delle 44 persone a bordo, oltre ai cinque membri dell'equipaggio, sopravviveva al disastro.



L'analisi di questo caso comincia con la traduzione dell'articolo apparso sul bollettino del National Investigations Committee on Aerial Phenomena ( NICAP ). UFO Investigator no. 2 del 1957

Traduzione e adattamento di Roberto Raffaelli

Un incontro UFO convince un capitano di aerei di linea in precedenza assolutamente scettico.

Un incontro di due minuti con un UFO bastavano a trasformare uno scettico in un credente, come ha recentemente rivelato il capitano W.J. Hull, pilota veterano della Capital Airlines. Prima della sua esperienza che si verificava mentre era a bordo del suo airliner nei pressi di Mobile, Alabama, il capitano Hull era molto conosciuto tra i piloti per il suo punto di vista decisamente negativo sui dischi volanti.

In un articolo del 1953 pubblicato su THE AIRLINER PILOT intitolato “The Obiutary of the Flying Saucer”, Hull accettava le tesi del Dr. Donald Menzel riguardo alla spiegazione che gli UFO sono fenomeni naturali. 

                                              L'articolo del Cpt. Hull su The Airliner Pilot

Successivamente si era dichiarato d'accordo su un riesame dell'evidenza, ma il suo drammatico rapporto era il primo segnale che egli aveva accettato l'idea che gli UFO sono macchine di tipo sconosciuto. Per oltre sei mesi il capitano Hull evitava di pubblicare i fatti, poi rilasciava la storia al Civilian Saucer Intelligence di New York, del quale egli è membro.

Nella notte del 14 novembre 1956 era ai comandi di un quadriturbina Viscount in rotta da New York a Mobile, Alabama, al di sopra di uno strato di nubi sparse che gli permettevano di vedere il suolo a tratti: Alle 10:10 p.m. EST**” - dice il capitano Hull - “noi eravamo a sole 60 miglia da Mobile quando il mio co-pilota, Peter McIntosh, ed io vedemmo quella che sembrava una brillante meteora. Stavamo volando verso sud-sud-ovest e la meteora attraversò la nostra rotta in caduta da sinistra a destra, prima di diventare visibile nella parte alta del nostro parabrezza. Il Viscount ha una magnifica visibilità verso l'alto. L'oggetto decelerò rapidamente, proprio come fa qualsiasi meteora quando raggiunge gli strati densi dell'atmosfera. Noi ci aspettavamo di vederla bruciare col consueto flash che i piloti vedono spesso, invece si fermò repentinamente di fronte a noi. Era un'intensa luce bianco-bluastra, approssimativamente sette o otto volte la brillantezza di Venere quando questo pianeta è nella fase di maggiore magnitudine. 

Pete esclamò: “Cosa diavolo è quello, un jet?”.

Il co-pilota prima pensò che l'oggetto fosse un jet in picchiata che dopo avere virato per allontanarsi dall'airliner aveva acceso il postbruciatore. Ma il capitano Hull sapeva che quella non poteva essere la risposta. Lui aveva visto spesso la luminosità dello scarico dei reattori di notte e questo non aveva il colore giusto, inoltre non diminuiva di grandezza come se fosse in allontanamento. Invece la luce rimaneva di fronte all'aeroplano mantenendo la stessa separazione.

Afferrai rapidamente il microfono,” - dice il capitano - “e chiamai la torre di controllo di Mobile."

Bates Tower, qui è Capital 77. Guardate fuori verso nord-est e ditemi se vedete una strana luce bianca ferma in cielo.”

La risposta arrivò rapida:”Capital 77, qui è Mobile Bates Tower. Noi non siamo in grado di vedere molto a causa della copertura di uno spesso strato di nubi. Pensate che l'oggetto sia nelle nostre vicinanze?”

Affermativo, Si presenta come una lampada a luce bianca, circa un decimo della grandezza della Luna. E' direttamente davanti a noi, alla nostra stessa quota o leggermente più in alto. Noi siamo ora su Jackson in discesa verso 10.000 piedi. Prego chiamare la torre di Brookey Field e chiedere al controllore se riescono a vederla sul loro radar.”

La Brookley AFB, venti miglia a sud-est di Bates Field era sintonizzata su una frequenza militare che le radio di bordo del Viscount non erano in grado di captare. Immediatamente dopo questo scambio di messaggi radio l'UFO cominciò a manovrare, saettando avanti e indietro, salendo per ricadere poi, effettuando virate strettissime, più acute di qualsiasi aereo conosciuto, alcune volte cambiando direzione a 90 gradi in un istante. Durante tutta questa esibizione il colore rimaneva fisso sul bianco-bluastro, senza mai aumentare o diminuire di grandezza.

MacIntosh e io guardavamo completamente sbalorditi quella snervante esibizione,” - continua il rapporto del capitano Hull - “Pensai di chiamare i passeggeri sull'interfono, ma l'oggetto era direttamente davanti a noi ed effettuava le sue performance in un settore assolutamente invisibile dalla cabina passeggeri.”

Dopo circa mezzo minuto o poco più di quello strano volo, l'UFO improvvisamente si fermò e rimase ancora una volta stazionario. Fu circa in quel momento che Mobile Bates Tower chiamò:

Capital 77, noi stiamo provando a contattare Brookley Tower:”

In quel momento l'UFO iniziò ancora un'altra serie di pazze rotazioni, 8 lenti , chandelle squadrate, ondeggiamenti con una specie di cadenza ritmica attraverso l'aria. Poi l'oggetto scattò verso il Golfo del Messico, salendo con un angolo ripidissimo ad una velocità fantastica che lo fece rimpicciolire rapidamente fino a diventare un puntino e scomparire nella notte. Secondo il capitano Hull la cosa più incomprensibile riguardo le performance di quella cosa era che l'oggetto era rimasto sempre alla stessa distanza dall'aereo durante tutta l'esibizione.

Come faccio a saperlo?” - chiede Hull - “non aumentava mai di grandezza, mentre noi nel Viscount, stavamo piombandogli contro a più di 5 miglia al minuto ( 300 mph ovvero 540 km/h). Se fosse rimasto in vista due minuti ed avesse operato nell'area, noi avremmo dovuto essere almeno dieci miglia più vicino. Ora, certamente qualunque oggetto volante si presenta in modo diverso quando viene visto attraverso tali variazioni di distanza. Per questo l'UFO deve essere riuscito a rimanere alla stessa distanza da noi nel corso dell'intero display.”

Inoltre, puntualizza il capitano Hull, il Viscount era, “sopra le nubi precludendo ogni possibilità di riflessi provenienti dal suolo. Io ho visto centinaia di fari pubblicitari riflettersi sulle nubi, ma questo era qualcosa di neanche lontanamente correlato. Allo stesso modo escludo la presenza di aerei ( almeno quelli conosciuti), palloni, missili e qualsiasi altro manufatto di mia conoscenza lanciato da terra. La cosa che non riesco a superare è il fatto che in arrivo era in una ripidissima picchiata; mentre in partenza dopo il fantastico show, era in una altrettanto ripida cabrata! Ora io vi chiedo: questa può essere una macchina basata sulla Terra? Io ho seguito questo spettacolare avvistamento a Mobile. Gli operatori della torre di controllo hanno raggiunto Brookley con un leggero ritardo, ma i controllori non hanno visto nulla e poiché non era previsto nessun volo militare notturno perciò i radar di sorveglianza non erano operativi in quel momento”

Il capitano Hull non ha riportato questo avvistamento alla stampa. Non una parola venne stampata sulla faccenda fino a quando egli stesso non rivelò i dettagli a John DuBarry, ex direttore associato di TRUE. DuBarry è ora presidente del Civilian Saucer Intelligence di New York. Nel momento dell'avvistamento il capitano Hull aveva 15000 ore di volo all'attivo e più di 3 milioni di miglia registrate sul suo flight log book.


**Eastern Standard Time


Scettico o....?

Questo sighting è un classico della casistica che tratta gli incontri UFO-aerei, potremmo definirlo “il caso dell'UFO acrobatico”. Questo avvistamento è stato preso in esame, tra gli altri, anche dal Condon Commitee e da J.A. Hynek per il CUFOS, oltre a fare parte della casistica analizzata dal NARCAP di R. Haines. L'articolo scritto dal capitano Hull al quale fa riferimento l'articolo esposto sopra venne pubblicato sul bollettino The Airliner Pilot n.ro 9 del 1953 nel quale Joe Hull scriveva:” Confesso che fin dal primo avvistamento di Kenneth Arnold sul Monte Rainier nel 1947 (non fu proprio il primo, secondo il dottor Menzel) ho creduto implicitamente all'esistenza di questi nebulosi fuochi fatui, difendendo con passione le mie opinioni contro tutti gli “eretici " attacchi degli scettici. Gli avvistamenti di non pochi,autorevoli, colleghi (decine di piloti di linea hanno riferito di strani oggetti nel cielo) non fece altro che aggiungere più forza ad una preponderanza di prove, già presenti, che in effetti il mondo stava vedendo qualcosa nuovo. Ho svolto instancabili ricerche sull'argomento per sei anni, intervistando altri piloti, operatori delle torri di controllo, centinaia di passeggeri e profani di ogni estrazione sociale. Ho divorato voracemente ogni parola stampata sull'argomento, articoli di giornali e riviste a decine, e ho comprato ogni nuovo libro con la stessa rapidità con cui arrivava sul mercato.(...) Donald Keyhoe, redattore di aviazione è stato il primo a speculare sull'origine interplanetaria dei dischi volanti, postulazione che ha trovato un sempre maggiore supporto, fino ad oggi è la teoria ritenuta più plausibile dai fans dei dischi volanti.(...) Il dottor Menzel, invece, una volta per tutte, fa esplodere tutte le sciocche nozioni che ho condiviso con milioni di altre persone, ma paradossalmente non nega l'esistenza dei dischi vonti o degli avvistamenti. Ammette prontamente che i dischi sono reali, ma lui dimostra che non sono ciò che l'osservatore pensa che siano.(...) La presentazione del dottor Menzel è spassionata e metodica, la sua logica è brillante. Il suo libro riflette una enorme capacità di ricerca.(...) Il dottor Menzel ha reso un grande servizio al suo Paese e al mondo. Ha smentito con semplicità centinaia di dischi volanti presumibilmente reali con un semplice espediente nel processo di pensiero, consegnandoli per sempre al limbo che meritano, insieme alla magia e alla stregoneria. Gli sono grato per la liberazione. D'ora in poi, la mia macchina fotografica, che è stata per anni la mia costante compagna nella cabina di pilotaggio può rimanere chiusa nella mia borsa di volo”

Hull esternava in questo scritto tutta la propria delusione nei riguardi di un fenomeno che egli aveva affrontato con lo spirito positivo del “credente”, quindi, senza un solido supporto tecnico e che ora il libro di uno scienziato scettico, il dottor Menzel, lo induceva a dover accettare il fatto che l'aver “fede” in un fenomeno ad alto coefficiente di stranezza come la casistica ufologica non era stata la scelta migliore. Sorprendentemente per un bollettino riservato ad una categoria relativamente ristretta di specialisti del volo nel successivo n.ro 10 di The Airline Pilot compariva una risposta firmata del dell'ex maggiore pilota dei Marines, Donald Keyhoe, il più noto studioso della casistica dei “flying saucer” di quel periodo col titolo “Flying saucer – Fact or Fancy?”. L'articolo di Keyhoe aveva una breve presentazione a cura della redazione di The Airline Pilot che iniziava così:

Quando l'articolo del capitano Joe Hull,"The obiutary of the flying saucer", é apparso su THE AIRLINE PILOT del mese scorso, la redazione non aveva idea del furore che avrebbe suscitato. Decine di lettere ricevute dai nostri lettori, dimostrano che l'argomento è ben lontano dell'essere morto.”

Nel 1953 il maggiore Keyhoe era un uomo famoso. Nel 1922, rimase ferito abbastanza gravemente ad un braccio a caua di un incidente aereo sull'isola di Guam e nel corso della lunga convalescenza aveva cominciato a scrivere. Nel 1927 ebbe l'incarico di seguire la trasvolata atlantica di Charles Lindberg, sulla quale nel 1928 scrisse un libro che ottenne un certo successo, permettendogli di iniziare la sua carriera di scrittore di articoli a carattere aviatorio e romanzi pulp nei quali i protagonisti erano collegati col mondo dell'aviazione. Nel 1947, a seguito del grande clamore mediatico suscitato dal primo avvistamento di dischi volanti nello stato di Washington, cominciò ad interessarsi sempre più approfonditamente di questa strana casistica, prima scrivendo una serie di articoli per la rivista True, poi, pubblicando nel 1950 il suo primo libro sull'argomento intitolato “The flying saucer are real, nel quale per la prima volta in assoluto Keyhoe accusava l'Air Force di nascondere le prove della provenienza extraterrestre dei dischi volanti. Il grande successo ottenuto dal suo primo libro lo indusse, nel 1953, a pubblicarne un altro intitolato “Flying saucer from outer space”, nel quale sosteneva la sua ipotesi extraterrestre portando a supporto una serie di rapporti ufficiali interviste fatte a personale di alto rango dell'Air Force e del Pentagono. Quindi l'articolo scritto per The Airline Pilot era la risposta autorevole di un personaggio che negli anni successivi sarebbe diventato l'immagine stessa della critica più aspra alla politica del “debunking” praticata dagli apparati militari e implicitamente del disinteresse della comunità scientifica rappresentata dal più scettico degli scienziati: il dottor Menzel.

Questo è l'incipit dell'articolo apparso sul n.ro 10 di The Airliner Pilot:

In un recente numero di Air Line Pilot, il capitano Joe Hull, aveva previsto che il 1953 avrebbe segnato la fine dei “dischi volanti”. Dopo avere passato diversi mesi dietro le quinte del Pentagono, io credo che il Capitano Hull sia stato ingannato, come altri sinceri convertiti, dalle teorie del dottor Donald Menzel. Dal 1951, all’insaputa della maggior parte degli americani, un piccolo gruppo di alti ufficiali e funzionari governativi è stato segretamente informato sui dischi volanti da parte dell'intelligence dell'aeronautica. Durante lo scorso anno, con l'autorizzazione dell'Air Force, ho potuto vedere una gran parte delle prove utilizzate in questi briefing segreti. Queste prove hanno incluso oltre 40 dei più importanti avvistamenti irrisolti presenti negli archivi dell'Air Technical Intelligence Center (ATIC). Inoltre, l'ATIC mi ha fornito dichiarazioni ufficiali che confutano categoricamente il Le spiegazioni del Dr. Menzel. Come il capitano Hull, ho letto attentamente il libro del dottor Menzel, “Flying Saucers”. Considerando la reputazione e la posizione scientifica di Menzel, le sue affermazioni mi hanno sorpreso; nessuna delle sue risposte coincideva con prove ufficiali già in mio possesso. Per essere ancora più sicuro, ho posto diverse domande al Project Bluebook, l'agenzia investigativa sui dischi volanti di Dayton. Ecco la prima parte della loro risposta ufficiale, rilasciatami per la pubblicazione nel mio nuovo libro, “Dischi volanti dallo spazio”: “Queste spiegazioni erano note al Progetto, e attentamente considerate, molto prima che Menzel pubblicasse le sue teorie. Spiegano solo una piccola percentuale degli avvistamenti (. . .) Su richiesta dell’ATIC, eminenti scienziati hanno analizzato le affermazioni di Menzel. Nessuno di loro ha accettato le sue risposte. (. . .) Il dottor Menzel è stato invitato dal Project Blue Book ad applicare le sue teorie a tutti gli avvistamenti inspiegabili, utilizzando i casi presenti negli archivi del Progetto resi disponibili per questo scopo. Lui però, non si è avvalso di questa offerta....

Le argomentazioni di Keyhoe però non ebbero grande effetto su Hull che rimase scettico fino a quel fatidico 14 novembre del 1956 quando vide coi propri occhi la realtà di un fenomeno inusitato. Evidentemente la cosa ebbe un grande impatto sulle sue convinzioni, tanto che per mesi non ne parlò con nessuno al di fuori del ristrettissimo ambiente famigliare e aeronautico.



venerdì 2 agosto 2024

 

       IL RECORD DI ALTITUDINE DELL' F-104 C                         STARFIGHTER -14 Dicembre 1959


                                               Il capolavoro di Joe

                                               by Roberto Raffaelli



Questo post è dedicato allo straordinario record di altitudine che il Capt, Joe B. Jordan conquistò il 14 dicembre 1959 ai comandi di un Lockheed F-104C preparato in brevissimo tempo dalla Lockheed di Burbank. La storia di quel fantastico volo è abbastanza conosciuta, per questo ho voluto narrare questa vicenda seguendo le suggestioni che altri autori mi hanno ispirato. Così, grazie a loro, ho  percorso una strada molto particolare.

Buona lettura.

                                                                 Premessa

Esiste solo un resoconto ufficiale e dettagliato di questo record. E' intitolato: “F-104C World's Altitude Record”, redatto da Johnny G. Armstrong 1st Lieutenant, USAF, Project Manager e Joe B. Jordan Captain, Project Pilot ed è stato pubblicato a cura dell'ARDC (Air Research and Development Command) e dell'AFFTC (Air Force Flight Test Center) nell'aprile del 1960.

Purtroppo gli sforzi compiuti dall'Autore per trovare copia del suddetto rapporto sono stati vani, perciò il presente lavoro è basato principalmente sulle informazioni attinte da due fonti* che hanno avuto ruoli diversi ma importanti nell'analisi di questo notevole e per alcuni versi discusso evento aviatorio:

1) The Second World Altitude Record -Bob Elliott, Lockheed Engineer - April 2011
2) Analysis of F-104C World's Altitude Record Flight William J. Day, Senior Aerospace Engineering Sudent - California Polytechnic State University

(*) Entrambe le fonti che ho citato, sia detto per inciso, hanno potuto utilizzare questo fondamentale report come base per le loro deduzioni al contrario dell'Autore.

                                                                              Prologo

Joe chiuse il canopy e l'unica cosa che continuò a percepire era il sibilo acuto del potentissimo J79 che girava regolarmente alcuni metri dietro di lui emettendo un sibilo sordo e potente, come quello di una belva pronta a scattare per azzannare la sua preda. Joe sapeva che quel motore non era come gli altri, era stato modificato, potenziato, rinforzato e nelle sue viscere oltre al normale JP4 bruciava un additivo segreto, ma nonostante tutto era preoccupato. Questo era il quinto tentativo, non gli restava molto tempo, solo tre giorni e se non fosse riuscito la situazione sarebbe diventata realmente problematica. Chiese a Andrews Tower la “clearance” per l'allineamento e decollo, in risposta udì negli auricolari la voce gracchiante del controllore che gli ripeteva i dati sulla pressione atmosferica, la velocità e direzione del vento, la pista in uso ecc.  Joe fece un doppio click col pulsante del microfono per confermare di avere capito le istruzioni, spinse ancora un volta entrambe le punte dei piedi sulla pedaliera per azionare i freni e nel contempo con la mano sinistra spostò dolcemente in avanti la manetta fino alla posizione Military. Immediatamente il motore urlò con tutta la sua forza, la struttura dell'aereo vibrò attorno a lui come per incitarlo a rilasciare i freni e permettere al missile argenteo di sviluppare l'enorme potenza racchiusa nella sua affusolatissima struttura. Joe controllò rapidamente gli strumenti posizionati sul pannello frontale:

RPM – Normal

EGT – Normal

Fuel Flow – Check

Oil Pressure – Check

Throttle – Full Military+Afterburner (A/B)

Brake – Release

Sopra di lui il cielo era terso, venato solo da un leggerissimo strato di nubi. Portò la manetta su Full A/B, rilasciò i freni e sentì il classico calcio dovuto all'accensione del postbruciatore. Lo Starfighter balzò in avanti come un felino in agguato, acquisendo rapidamente velocità, seguito da una fiamma brillante lunga parecchi metri che sgorgava dall'ugello del reattore. Quando il pilota tirò dolcemente la cloche verso di sé, il mostro luccicante si avventò ululando verso il cielo azzurro. In quella fredda ma bellissima mattinata del 14 dicembre 1959 il capitano Joe B. Jordan avrebbe tentato per la quinta volta in pochi giorni di superare il record di altitudine per “velivoli a getto categoria "C”. Le regole internazionali FAI prevedevano che il record sarebbe stato valido se l'altitudine raggiunta fosse stata almeno del tre percento (3%) superiore al record precedente che apparteneva dal 6 dicembre 1959  al Comandante Lawrence E. Flint, Jr. che nel quadro della missione "Top Flight" lo aveva conquistato, al ventunesimo tentativo, ai comandi di un prototipo bireattore McDonnell YF4H-1 Phantom II della US Navy, raggiungendo la quota di 30.040 m (98,557 ft).

                                                                         Il Pilota

Joe Bailey Jordan era nato a Huntsville, Texas, il 12 giugno 1929. Entrò nell'Air Force nel 1949 dove ricevette l'addestramento come pilota. Ricevette le sue “pilot wings” il 15 settembre 1950. Venne impiegato in combattimento nella guerra di Corea, nella quale si distinse ai comandi del Lockheed P-80 Shooting Star, Dopo il suo ritorno in patria servì come istruttore. Ottenne due lauree, all'Air Force Test Pilot School e all'Air Force Test Weapon School. Successivamente divenne Project Test Pilot sull' F-104. Col grado di colonnello fu il primo pilota occidentale a pilotare il Mikoyan-Gurevich MiG-21 e i suoi rapporti e le sue valutazioni permisero ai piloti americani di sfruttare le debolezze del MiG nel corso della guerra del Vietnam. Nel corso del collaudo di un F-111 sulla Edwards AFB, Jordan e il suo copilota erano costretti ad eiettarsi a causa di un incendio a bordo. La procedura di eiezione non si sviluppò correttamente e Jordan subì parecchie ferite. Dopo il ritiro dall'Air Force diventò engineering test pilot per la Northrop Corporation sul programma YF-17.

                                                                          L'aereo

La filosofia costruttiva dell'F-104 era basata sulla necessità principale - caratteristica degli anni '50 - di colpire rapidamente e con precisione gli aerei nemici a tutte le quote con un mezzo veloce e molto versatile. Nel 1951 Clarence “Kelly” Johnson, capo progettista dell'ADP (Advanced Devlopment Programs - la sezione progetti avanzati della Lockheed di Burbank, California), che negli anni successivi sarebbe diventata universalmente nota come “Skunk Works” - al termine di un “tour” nel corso del quale i piloti da caccia che combattevano sul fiume Yalu, nella guerra di Corea, gli confermarono la necessità di disporre di un caccia leggero ad alte prestazioni, progettò un velivolo relativamente piccolo, estremamente veloce e con prestazioni di salita alla quota operativa decisamente fuori dall'ordinario, un bolide che doveva decollare armato di due missili Sidewinder sulle tip alari e del solo munizionamento per il cannone Vulcan, raggiungere la quota d'attacco in pochi minuti partendo da fermo, scaricare l'armamento e tornare immediatamente al suolo per riarmarsi e ripartire.

                                                                          La tecnica

Il record di Jordan ha un duplice aspetto tecnico: quello riguardante il velivolo e quello del volo record:

                                 Il Lockheed F-104C s/n 56-0885
L'aereo utilizzato dal capitano Jordan era il Lockheed F-104C s/n 560885, un velivolo di serie consegnato dalla fabbrica di Burbank al 409° TFW di stanza alla George AFB, California, che venne ritirato e modificato estesamente presso gli stabilimenti Lockheed a tempo di record tra il 24 novembre e il 1 dicembre 1959. Le modifiche interessarono la cellula e il propulsore.


                                         "Shock on lip" inlet (in alto) - Bill Elliot

Esternamente i cambiamenti più evidenti riguardavano le spike a doppio cono delle prese d'aria motore, chiamate “schock on lip”, ottimizzate per velocità superiori a Mach 2,2 e la sostituzione completa della deriva con l'installazione di quella con una maggiore area, proveniente dall'F-104B, che aumentava la superficie complessiva di quasi 8 metri quadrati, utili a migliorare la stabilità direzionale ad alti numeri di Mach; per questo il timone sporgeva oltre l'estremità dell'ugello in una conformazione chiamata “ducktail” (modifica che sarebbe diventata di serie partendo dall'F-104G) che permetteva al pilota di selezionare un consistente aumento “dell'autorità”, cioè, dell'efficacia del timone, nel volo a “flaps up”, passando da un normale +/- 6° a +/- 20° nel volo ad altissima velocità e quota; inoltre dal “radome” anteriore era stato sbarcato il radar, sostituito da una serie di apparati per la registrazione dei dati inerenti il record stesso, Venne eliminato anche il cannone Vulcan con tutto l'apparato di tiro, oltre ad un consistente numero di alleggerimenti e modifiche minori mai specificate nel dettaglio.


                                             "Ducktail" (in alto) - Bill Elliot

Anche la General Electric fece una serie di modifiche al motore J-79-GE-7, anche se dovette rinunciare - a causa dei tempi ristrettissimi – ad acquisire la versione GE-2, la stessa che aveva usato il Mc Donnell F-4H Phantom II dell'USNavy che aveva conquistato il record solo dieci giorni prima, dopo 21 tentativi. Uno dei motivi di questa preferenza era dovuto al fatto che la CIT (Compressor Inlet Temperature - temperatura massima di ingresso nel compressore) del GE-7 era di 121 gradi Celsius perchè il “framework” e il “case” frontale (cioè l'incastellatura anteriore) del compressore erano costruiti in magnesio, mentre il GE-2 era in grado di reggere una CIT di 153°C per circa 5 minuti in quanto gli elementi più problematici erano realizzati in acciaio inossidabile, differenza che permetteva di utilizzare un ulteriore spunto di potenza. Comunque la General Electric affermò di essere in grado di applicare al GE-7 modifiche capaci di renderlo adeguato al tentativo di record, imponendo però la condizione che, dopo l'utilizzo i tecnici della ditta avrebbero smontato e controllato per primi il motore stesso nella fase post missione. Cosa che avvenne puntualmente.

Il propulsore del record aveva le seguenti regolazioni:

Regime massimo 103,5 % del regime normale
Top reset massimo al 104,5 % per aumentare la spinta e ritardare lo stallo del compressore.

L'A/B poteva fornire un flusso carburante superiore del 10% rispetto alla potenza normale.

Prima del “pull up” il pilota avrebbe dovuto:

- attivare lo switch dell'accensione continua 
- attivare il ripristino del carburante minimo

- switchare su ON gli interruttori della strumentazione di prova.

L'accensione continua avrebbe permesso di mantenere la capacità di riavvio automatico in caso di spegnimento del motore (engine flame out). Con lo switch ON era necessario solo agire sulla manetta (open the throttle) per avere l'immediato riavvio del propulsore. L'AFFTC (Air Force Flight Test Center) era responsabile della regolazione del regime massimo del motore al 103,5 % del regime normale e del top reset massimo al 104,5 % per aumentare sia la spinta che il margine di stallo (del compressore). Il postcombustore era regolato per fornire un flusso di carburante superiore del 10% rispetto al normale, alla massima potenza.*

* Tutti i dati tecnici citati in questo paragrafo sono tratti dal report dell'ing. Bill Elliott.

                                                        La tecnica dello "zoom"

Il manuale interno del Corso di abilitazione al TF-104G del 4° Stormo dell'Aeronautica Militare Italiana descriveva in questo modo la specialissima (e pericolosissima...) tecnica dello zoom: Lo zoom alle massime prestazioni del velivolo è una manovra al limite della sicurezza. Lo zoom rappresenta il modo più rapido per raggiungere l'altitudine più alta possibile, anche oltre la tangenza massima del velivolo, nel minor tempo e spazio possibile . Lo zoom può iniziatre da uno qualsiasi nei punti all'interno della curva di inviluppo della spinta , è chiaro , tuttavia. che la quota e la velocità finali saranno funzione diretta della velocità e della quota possedute al momento dell'inizio della manovra. Partendo da una quota compresa tra 40,000 ft e 45,000 ft ed una velocità di Mach 2.0 si possono guadagnare anche 4000 ft ogni 0.1 Mach di velocità persa. Qualsiasi manovra in pitch e roll , una volta iniziato lo zoom, diminuirà l'energia totale disponibile per lo zoom stesso.La manovra verrà iniziata applicando un fattore di carico di circa 2.0 G - 2.5 G. Il massimo angolo di salita (circa 45°) si avrà intorno ai 50,000 ft.”.  Quindi, pattuito ed acclarato che lo “zoom” è una manovra estrema con qualsiasi velivolo, eseguirlo con lo Starfighter richiedeva al pilota un'abilità particolare per evitare quella perdita di energia totale che veniva paventata nelle ultime righe della citazione qui sopra. Nella caccia al record del mondo di altitudine questa abilità era nelle mani (...e nel fondo schiena) di pochi, selezionatissimi piloti collaudatori civili dipendenti delle varie industrie aeronautiche e di un altrettanto sparuto gruppo di espertissimi piloti militari: Joe B. Jordan faceva parte di questo secondo, ristretto gruppo. In effetti fonti affidabili alle quali ho potuto attingere confermano che lo sviluppo del volo record seguì abbastanza fedelmente le indicazioni generali descritte nel “Manuale del 4° Stormo”.

                                                                           NF-104A

Ma come è possibile che un F-104C, pur con modifiche consistenti all'aerodinamica esterna e al propulsore, non abbia avuto problemi a replicare con almeno cinque anni d'anticipo le prestazioni dell'NF-104A? 

L'NF-104A AST (Air Space Trainer) era di fatto un F-104A completamente riprogettato con modifiche estese all'aerodinamica esterna e a quella dei flussi interni, che aveva integrato tutte le modifiche dell'aereo di Jordan ma con l'aggiunta di un'apertura alare maggiorata di un metro, dell'RCS (Reaction Control System), un sistema direzionale basato su razzi impulsori applicati al muso e alle estremità alari per il controllo del “roll and pitch” alle massime quote dove “q” (la pressione dinamica) è minima, oltre all'aggiunta di un razzo posizionato alla base della deriva per dare l'impulso decisivo nella fase iniziale dello zoom. Proprio la scelta di utilizzare un razzo Rocketdyne AR2-3 (conosciuto anche come LR121-NA-1) da 6000 lbs/spinta dimostra la necessità di avere una spinta adeguata per raggiungere altitudini oltre i 100,000 ft. 

                                                          Rocketdyne AR2-3

Questa è anche la dimostrazione che senza ausili dedicati, la sola potenza espressa dal J79 non era sufficiente ad inserire lo Starfighter nella traiettoria che lo avrebbe portato a battere il record del mondo. L'NF-104A era stato riprogettato per essere utilizzato come trainer AST (AeroSpace Trainer) per i piloti dell'aerorazzo North American X-15, per questo doveva essere in grado di raggiungere sistematicamente quote oltre i 120,000 ft. (36576 m) e per questo motivo aveva anche l'avionica diversa dagli F-104 di serie. I vari test effettuati nel corso di numerosi voli avevano dimostrato che che l'NF-104A AST partendo da una quota di 50,000 ft. , velocità variabili da Mach 1,92 a 2,18 su un range di angoli di cabrata (pitch up) da 27 a 61 gradi, una EGT (Exaust Gas Temperature) del reattore di 625°C a 63,000 ft. , uno spegnimento del J79 a 80,000 ft con una EGT di 610°C e un angolo massimo di pitch up di 50 gradi con un pullup a Mach 2,1 e una “q” di 20 psf (pounds per square foot) a un numero di Mach minimo di 1,22, l'altitudine raggiungibile era di 105,500 ft. , una quota assolutamente simile ai 103,395.5 ft raggiunti da Jordan. Anche da questo si compremde  l'importanza dell'extra spinta dovuta al razzo posizionato in coda all'NF-104A.  





                                                                     Quindi...

... Tornando alla domanda iniziale, dobbiamo capire con quale aiuto l' “885” di Jordan riuscì ad ottenere il record raggiungendo un'altitudine caratterizzata da una velocità di ingresso insufficiente nel “pull up” di inserimento nella traiettoria finale e da una “q” troppo bassa sul top della traiettoria per mantenere l'autorità  (l'efficacia) delle superfici di comando soprattutto per contrastare l'effetto "windmilling" del propulsore ( cioè il momento imbardante dovuto alla rotazione residua del motore che al top della traiettoria impediva all'aereo di assumere il giusto assetto per la discesa). La risposta a questa domanda può avere una parte facile che può essere individuata in una serie di circostanze favorevoli che si sono perfettamente e casualmente allineate permettendo il verificarsi di una performance fantastica, oppure una estremamente difficile, al punto che - a dispetto di alcuni sofisticati studi effettuati successivamente sui tracciati prodotti dal plotter Askania della Edwards AFB al momento del record, fatti da fisici, matematici ed anche da un team universitario – le simulazioni calcolate dai computer non combaciano quasi mai con i tracciati reali rilevati nel corso del volo record di Jordan. Il valore che sistematicamente non corrisponde alle prestazioni di volo totali del velivolo riguarda soprattutto l'insufficiente potenza del motore e questo non collima col fatto che la General Electric effettivamente operò modifiche sul propulsore per aumentarne soprattutto l'erogazione di potenza, ma gli scarsi dati al riguardo rilasciati dalla ditta costruttrice non hanno mai permesso di accertare se la potenza disponibile fosse adeguata al raggiungimento del record.  Nello studio effettuato da William J. Day del California Polytechnic State University è possibile leggere: È necessaria un'ulteriore analisi delle caratteristiche prestazionali dell'aeromobile per determinare l'accuratezza del modello dell'engine deck; tuttavia, la polare di resistenza modellata fornisce una rappresentazione accurata dei dati in tutto l'inviluppo di volo”, infatti A differenza dei dati aerodinamici dell'F-104, poche informazioni erano prontamente disponibili per il motore J79-GE-7 utilizzato sull'aereo”. Day, utilizzando un programma basato su un modello matematico elaborato da Jack Mattingly e William Heiser, esplorò varie tipologie di utilizzo del propulsore con l'obiettivo di fare coincidere i dati teorici con quelli reali del volo rilevati dal plotter Askania. Purtroppo: si è riscontrato che le equazioni di modellazione dell'engine deck utilizzate non fornivano una rappresentazione accurata del motore senza aumenti significativi della spinta massima, infatti i calcoli mostravano una richiesta di potenza assolutamente sproporzionata, anche utilizzando un fattore correttivo allo scopo di fare aderire artificialmente i dati di volo con quelli della spinta prodotta dal motore. Day concludeva affermando che: ...sarebbe auspicabile un set di dati più completo per il J79 per potere effettuare un'analisi completa di questo volo storico. Nel complesso, i risultati della polare di resistenza del velivolo e del progetto stesso sembrano ragionevoli; tuttavia, si ritiene che con un numero maggiore di dati si sarebbe potuto fare di più per modellare più accuratamente la performance del motore”. Anche Bill Elliott si sofferma su questo problema quando scrive: Successivamente abbiamo ottenuto dati analitici sulla spinta dai nostri addetti alla propulsione (gli specialisti dell'AFFTC responsabili del propulsore – n.d.A.) per la specifica configurazione del motore nell'aeroplano del record. Nella legenda ho etichettato questa spinta “SU” per “Souped Up”. Non ricordo quali siano le altre label nella legenda, ma SU è il tracciato superiore e mostra un spinta considerevolmente maggiore delle altre, specialmente tra Mach 1.6 e Mach 2.2 dove contava davvero”. Nel grafico tra le comparazioni dei livelli di spinta a vari numeri di Mach, a cui si riferisce questa nota, si vede chiaramente che la curva etichettata “SU” è quella che produce la spinta maggiore proprio nei punti chiave situati tra Mach 1.6 e 2.2.

                                                  "Souped up" thrust. (Bill Elliot)

Souped up significa truccato, alterato, modificato, ed è intuitivo che tutte le label della legenda riguardanti questo grafico si riferiscono a vari tipi di carburante utilizzati nel J79 modificato dello Starfighter di Jordan. Elliot specifica di "non ricordare" a cosa si riferiscano le altre label ma certamente la “SU” è quella che ha fornito la spinta giusta per il raggiungimento dell'altitudine record!  L'ovvia considerazione che ne deriva è che se il motore nell'allestimento speciale non era abbastanza potente, alla General Electric devono essere ricorsi all'utilizzo di qualcosa che soddisfacesse i requisiti di potenza necessari nel brevissimo tempo che avevano a disposizione per la preparazione del propulsore stesso; qualcosa di veramente speciale che intervenisse nel momento più importante, quando l' “885” avrebbe avuto la necessità di attingere alla massima potenza nella fase prossima a Mach 2, in modo da esprimere il top della potenza propulsiva una manciata di secondi prima di impostare il pull up che l'avrebbe inserito nella traiettoria balistica, con la massima energia potenziale disponibile. Qualcosa che nessuna delle parti coinvolte in questa impresa ha mai neppure vagamente citato e che all'epoca era top secret, un “trick” che ancora oggi non mostra chiaramente i propri contorni. In realtà questa storia era iniziata l'anno prima, quando...


                                                                 NF-101A Voodoo

                     McDonnell NF-101 A Voodoo con motori General Electric J79 - circa 1957

Il 29 settembre 1954 è la data del primo volo del McDonnell F-101A Voodoo. Dopo avere effettuato una serie di test il velivolo col s/n 53-2414 venne ceduto alla General Electric per consentire i collaudi del J79, il nuovo propulsore che avrebbe dovuto sostituire il precedente J47, ed essere successivamente installato sul Lockheed F-104A e sul bombardiere bisonico Convair B-58A. Il Voodoo di serie era dotato di due turboreattori Pratt&Whitney J57-P-13 da 5397 kg/s a secco e 7665 kg/s con postbruciatore ciascuno, ma il motore P&W era soggetto a ricorrenti stalli al compressore che avevano causato numerose emergenze, per questo il G.E. J79 aveva suscitato un notevole interesse da parte della McDonnell. In effetti il motore General Electric grazie allo statore dotato di palette ad incidenza variabile non stallava al compressore, produceva più spinta ed era più leggero, anche se meno efficiente nel consumo di carburante. Nel 1957 la General Electric si aggiudicò il contratto per la fornitura degli speciali motori che avrebbero equipaggiato il futuro XB-70 Valkyrie, il primo bombardiere che avrebbe dovuto compiere le sue missioni volando a Mach 3. Il progetto nacque con la sigla GE J79-X275 che evolvette poi in “279” ad indicare il numero di Mach raggiungibili, ed infine venne battezzato con la sigla definitiva G.E. J93. 

                            I sei General Electric J93 che potenziavano l'XB-70 Valkyrie

Questo propulsore era praticamente una versione ingrandita del J79 concepita per funzionare con i famosi supercarburanti HiCal, Zip o HEF, per questo mentre alla General Electric procedevano coi collaudi di questo motore, contemporaneamente un F-101A dotato di motori YJ79 - a partire dal 1958 - cominciò a sperimentare l'utilizzo di quelli che all'inizio degli anni '50 venivano definiti “carburanti esotici” cioè i carburanti a base di boro, i cosiddetti “borani”.

McDonnell NF-101A s/n 53-2418 dotato di motori General Electric YJ79 che effettuò il primo volo utilizzando   Pentaborano il 28 settembre 1958. (Gerald Balzer Collection, Greater St Louis Air & Space Museum  via Ron Easley)

L'NF-101A Voodoo cominciò i test con questa configurazione il 28 settembre 1958 utilizzando motori YJ79 modificati, test che ebbero successo per quanto riguardava la parte propulsiva, ma i depositi di borato presenti nell'ugello e nel postcombustore avevano seriamente compromesso l'efficienza dei motori. Non si sa in che modo i tecnici della General Electric ripristinarono l'efficienza dei propulsori; forse, utilizzando un metodo suggerito da uno dei tanti studi del NACA basati su questo filone di ricerca. Il Research Memorandum “RM E5K09”, ad esempio, afferma: Dopo l'operazione con combustibile pentaborano, il motore (un GE J47 n.d.A.) è stato spento e ispezionato per verificare la deposizione di ossido borico. Dopo questa ispezione, il motore è stato fatto funzionare con carburante JP-4 per determinare la velocità di dissipazione dei depositi di ossido borico”. In questo test la miscela combustibile era composta dall' 85% di pentaborano e un 15% di JP4 per un totale periodo di funzionamento del motore di 6 minuti al 100% della potenza. Apparentemente un breve periodo di funzionamento col solo JP4 dopo il test aveva asportato una buona parte del clinker presente nel motore. Ma il fatto che l'utilizzo di pentaborano iniettato a valle della turbina di potenza creasse una minore quantità di scorie il NACA lo aveva già scperto nel 1954, infatti nel Research Memorandum “NACA RM E55B01” nel paragrafo dedicato ai test effettuati utilizzando un reattore General Electric J47 era scritto: Pertanto, con il postbruciatore, si sono ottenute elevate efficienze di combustione e il sistema di combustione risulta essere solo leggermente compromesso dalla presenza di prodotti  combusti (clinker) dell'ossido di boro. La semplicità del postcombustore fa sembrare semplice l'applicazione di questo combustibile”.

                                                            I Supercarburanti

Nei primi anni '50 a seguito della nuova strategia sovietica che prevedeva il bombardamento da alta quota e velocità si presentò la necessità per l'USAF di utilizzare nei motori dei nuovi bombardieri - che in quel momento erano ancora sui tavoli da disegno delle varie industrie interessate alla Request for Proposal del Pentagono - carburanti molto più calorici del normale JP4. La ricerca sui supercarburanti HiCal e ZIP (US Navy) ed HEF (USAF) destinati ad alimentare i motori dei velivoli che avrebbero volato a Mach 3 (in particolare il bombardiere North American XB-70 Valkyrie e il caccia intercettore North American XF-108 Rapier) per i quali era prevista l'adozione dei nuovissimi e potentissimi motori General Electric YJ-93, aveva raggiunto la maturità dopo oltre un decennio di sperimentazioni e ricerche,

                                                        North American XB-70 Valkyrie 

                                                          North American XF-108 Rapier

                                                                    I Borani

I borani sono composti di boro e idrogeno, i più noti (sebbene ce ne siano molti altri) sono il diborano, B2H6; il pentaborano, B5H9; e decaborano, B10H14. A temperatura ambiente il primo è un gas, il secondo un liquido e il terzo un solido. (Ignition – John D, Clark – Rutgers University Press - 1972)

Dopo numerosi studi sia l'US Navy che l'USAF individuarono nella famiglia dei borani (HEF – High Energy Fuels) i carburanti adatti da iniettare nelle camere di combustione dei futuri propulsori trisonici che avrebbero fornito un'autonomia intercontinentale. Il Progetto"Zip" venne avviato nel 1952, dal Bureau of Aeronautics (BuAer) della Navy con l'obiettivo di sviluppare un carburante ad alta energia a base di boro calibrato per l'utilizzo nei motori a reazione. Nel 1956 il programma si era allargato al punto che la Navy si vide costretta a  dividerlo con l'Air Force che monitorava il lavoro della Olin Mathieson Chemical Corp. sul programma "HEF" mentre il BuAer della Navy controllava il programma "Zip" della Callery ChemicalsPresto risultò evidente che per ottenere le proprietà fisiche volute (simili a quelle dei carburanti idrocarburici per motori a reazione) i nuovi combustibili avrebbero dovuto essere derivati alchilici dei borani. Gli innumerevoli studi e test effettuati portarono alla conclusione che valeva la pena di sviluppare solo tre di questi “exotic fuels” per essere messi in produzione su larga scala: l'HEF-2 (propilpentaborano) di Mathieson, l'HiCal-3 di Callery, l'HEF-3 di Mathieson ( miscele di mono, di e trietil decaborano) e l'HiCal-4 e HEF-4 (miscele di mono, di, tri e tetrametildecaborano). La caratteristica di queste sostanze è che reagiscono con l'ossigeno come i carburanti a base idrocarburica ma forniscono quasi il doppio dell'energia per peso unitario di carburante, questo voleva dire: un minore peso trasportato, meno consumo e maggiore spinta, quindi, una maggiore autonomia e maggiore velocità con la stessa quantità di carburante. Si capisce facilmente perchè il Pentagono cominciò ad investire in questa ricerca cifre elevatissime. I primi contractors, ciascuno con contratti multimilionari, furono l'OIin Mathieson Chemical Corporation e la Callery Chemical Co., ma in pochi anni vennero coinvolte altre industrie chimiche, produttori di propulsori e istituzioni accademiche, in prevalenza come sub-appaltatori.  Purtroppo non ci volle molto anche per rendersi conto che, oltre alle numerose qualità sotto il profilo propulsivo, i borani mostravano anche parecchi difetti dal punto di vista operativo e logistico; oltre ad essere estremamente tossici, erano anche pericolosamente reattivi e questo spiega perchè non esistono in natura: i borani sono decisamente instabili. Inoltre si scoprì che la combustione dei borani produce scorie (clinker) come il carburo di boro, una sostanza leggermente meno dura del diamante, il quale depositandosi rapidamente sugli organi interni del propulsore avrebbe provocato una notevole diminuzione delle prestazioni e un coefficiente di attrito meccanico intollerabile sulle parti rotanti, oltre ad una parziale ostruzione delle camere di combustione. Divenne evidente che per essere utilizzabili i borani dovevano essere iniettati  nella parte non rotante del propulsore, cioè direttamente nel postbruciatore, ed anche in questo caso per tempi mediamente brevi. Infatti questa risultò essere la scelta di progetto della General Electric per il YJ93.

Scorie (clinker) presenti nel postbruciatore di un G.E. J47 testato dal NACA dopo il funzionamento con Pentaborano. (NACA Report RM E55B01 - 1957)

                                                  
                                                       NACA - RM  E55B01 - 1957

                                                 The Evendale boys

Quindi i tecnici della General Electric di Evendale, Ohio, sapevano da tempo che l'iniezione di borani nel postcombustore era possibile solo per periodi relativamente brevi, perciò non è illogico supporre che abbiano pensato di utilizzare uno o due di questi composti per dare, nel poco tempo che avevano a disposizione, quel surplus di potenza al J79 che equipaggiava l' “885” di Jordan. Probabilmente la scelta sarà caduta su due dei più “trattabili”, ovvero, sul pentaborano o, meno probabilmente, sul decaborano*, i quali, iniettati nel postbruciatore in una precisa fase del volo avrebbero fornito l'overplus di spinta necessaria, limitando in questo modo anche il problema dei micidiali residui solidi di ossido di boro (B2O3). E' evidente che nel dicembre 1959 alla General Electric avevano il know how - derivato da anni di sperimentazioni sui borani fatte in collaborazione col NACA e altri enti, sia militari che universitari - per inserire a bordo dell'F-104C di Jordan con la necessaria rapidità esecutiva un impianto supplementare che servisse a questo scopo. L'hardware era lo stesso (o molto simile) a quello che avevano utilizzato con successo sull'NF101A Voodoo fino a pochi mesi prima e con l'occasione avrebbero fatto anche un ulteriore test sulle possibilità offerte da questa classe di carburanti a quote eccedenti i 50 mila piedi, che era la quota standard di tutti i test effettuati in volo e simulati sui banchi prova fatti fino a quel momento. In quest'ottica si spiegherebbe anche la perentoria richiesta della General Electric di visionare/smontare il propulsore subito dopo il volo record, prima che chiunque altro ci mettesse le mani e si spiega anche la reticenza della ditta a rilasciare, ancora oggi, i dati tecnici specifici del motore montato sull' “885” di Jordan.


* Nota - Il decaborano (B10H14) in condizioni standard si presenta sotto forma solida (é un solido cristallino bianco), é stabile all'aria ma facilmente infiammabile. L'eventuale utilizzo come propellente però avrebbe dovuto prevedere la polverizzazione e la diluizione in forma liquida prima di poter essere iniettato nella sezione postbruciatore attraverso gli iniettori. Complicazione che, considerato il poco tempo a disposizione per la messa a punto del J79, farebbe pensare ad una esclusione preventiva di questo borano. A meno che, quantità residue provenienti dai test effettuati dall' NF-101A non fossero prontamente disponibili. L'HEF-3 venne effettivamente utilizzato nei test in volo fatti dalla General Electric nel 1958 iniettando decaborano in polvere sospeso in benzene ma i prodotti della combustione risultarono essere anidride borica e idruro di boro (BH4), ma l'anidride borica è altamente acida e l'idruro di boro nella scala di Mohs (durezza dei materiali)  è appena sotto al diamante. La soluzione al problema adottata nel corso di quei test fu quella di iniettare l'HEF-3 a valle della turbina di potenza, nella sezione post-bruciatore per tempi decisamente limitati. Anche in questo caso però i depositi solidi risultarono eccessivi e così il decaborano venne escluso dalle sperimentazioni.

                                                                       Conclusioni

 Bill Elliot scrive nel suo report: Da allora non ho più visto una simile frenesia per i tentativi di record alla Edwards. Non era solo USA contro Russia, ma anche Lockheed contro McDonnell, e probabilmente ancora più importante: USAF contro USNavy.” 

L'impegno tecnico e umano dalle due superpotenze era ben rappresentato dalla sfida tecnologica tra industrie costruttrici McDonnell, Lockheed e Sukhoi in quel periodo storico rappresentavano il top del "know how" aerospaziale e la ricerca della supremazia tecnica era un impegno sistematico H24 per entrambe le superpotenze. Su un altro piano ma con modalità simili erano in concorrenza USAF e USNavy per posizionarsi nel modo migliore al fine di accedere ai finanziamenti multimilionari elargiti dal Pentagono per finanziare e supportare le proprie strategie di guerra e di pace oltre che servire come volano economico per incentivare aziende, centri di ricerca e università ad aggiudicarsi una delle tante RFP (Request for Proposal) emesse continuamente dalle innumerevoli istituzioni governative collegate col Pentagono. Il record che il russo Vladimir Ilyushin aveva conquistato il 4 settembre 1959 pilotando un Sukhoi T-431 (un Su-9 altamente modificato), aveva annullato con 28.852 m (94658 ft) l'exploit precedente che apparteneva dal 7 maggio 1958 al maggiore Howard “Scrappy” Johnson, il quale, a bordo del suo Lockheed F-104A aveva raggiunto 27.811 m (91243 ft).

                                                       Sukhoi T-431 (Prototipo dell'Su-9)


                                      McDonnell YF4H-1 - Missione "Top Flight" - US Navy

Questo rischiava di appannare l'immagine del nuovissimo caccia prodotto dalla ditta di Burbank, che aveva mosso immediatamente i suoi intermediari presso l'Air Force Flight Test Center (AFFTC) alla Edwards AFB affinchè ottenessero il permesso di effettuare tentativi per un nuovo record con l'F-104. Nello stesso momento l'USNavy con la missione "Top Flight"  era impegnata nel medesimo tentativo col nuovo YF-4H-1 Phantom II della McDonnell. Nell'ottobre 1959 l'AFFTC formalizzò la richiesta presso gli uffici competenti del Pentagono precisando che l'F-104C utilizzato nella caccia al record sarebbe stato modificato sulla base di un recentissimo progetto dell'ADP della Lockheed (Advanced Devlopment Programs, era il nome ufficiale degli “Skunk Works” di Kelly Johnson). Intanto i giorni passavano, i tentativi dell'YF-4H-1 Phantom II dell'USNavy si moltiplicavano ma il record del Sukhoi T-431 restava imbattuto. A questo punto il Pentagono concesse all'AFFTC di effettuare il tentativo con la clausola che il record avrebbe dovuto essere tassativamente realizzato entro il 17 dicembre 1959, ma al ventunesimo tentativo, il 6 dicembre 1959 il Comandante Lawrence E.Flint, ai comandi del secondo prototipo del McDonnell YF4H-1 Phantom II dell'USNavy portò l'asticella fino a 98,557 ft (30.040 m) fornendo l'occasione ai lobbysti della ditta (che aveva gli impianti produttivi a St. Louis nel Missouri) operanti all'interno del Pentagono, di vantare la superiorità del caccia multiruolo bireattore rispetto all'intercettore monoreattore per la difesa di punto (compito che oggi è completamente affidato ai sistemi di difesa missilistici). La Lockheed, messa alle strette fu obbligata ad agire rapidamente. Lo Starfighter era entrato in servizio da meno di un anno e già rischiava di essere messo da parte. Tra il 24 novembre e il 1 dicembre 1959 la ditta di Burbank modificò rapidamente un F-104C di serie prelevato direttamente dalla linea di volo di una base aerea, seguendo i progetti degli Skunk Works, ma, il problema maggiore riguardava la General Electric che nel brevissimo tempo disponibile non si era rivelata in grado di trovare un J79-GE-2 che i tecnici della ditta di Evendale ritenevano il più adatto per l'assalto al record, per questo dovettero utilizzare un J79-GE-7 al quale applicarono in tutta fretta una lunga serie di modifiche. Gli emissari della USNavy vicini alla McDonnell, constatata la qualità e la rapidità con la quale a Burbank aveva preparato l'F-104C per il record, si attivarono facendo pressione sul Pentagono affinchè venisse revocato alla Lockheed e all'AFFTC il permesso di migliorare un record conquistato faticosamente dalla McDonnell solo pochi giorni prima, ma dalle autorità militari ottennero soltanto l'imposizione alla Lockheed di una data estremamente ravvicinata come termine ultimo per il conseguimento del record. Conoscendo le difficoltà del tentativo, alla McDonnell ritennero che in un lasso di tempo così breve lo sforzo della Lockheed si sarebbe ridotto ad un grande flop. Mai previsione fu tanto sbagliata; la Lockheed uscì vincitrice in extremis nella conquista del record di altitudine per il 1959. La McDonnell dovette masticare amaro, visto che il tanto decantato YF-4H-1 Phantom II non era riuscito a superare la fatidica quota dei 100,000 ft . Sul piano internazionale gli Usa avevano disintegrato per ben due volte in brevissimo tempo il record del nuovissimo e temutissimo Sukhoi T-431 - lasciando ai tecnici sovietici il compito di studiare un nuovo aereo, che arrivò al record solo due anni dopo - lanciando un segnale molto chiaro ai capi del Cremlino. Infine l'USAF aveva dimostrato agli ambienti giusti del Pentagono di avere a disposizione uomini ed energie di assoluto valore, con grande scorno della USNavy. Tutto è bene quel che finisce bene, ma in questa storia manca una comprensione definitiva sull'operato della General Electric e su come i suoi tecnici siano riusciti a trasformare in pochissimi giorni un motore di serie in un propulsore di categoria superiore. Quali modifiche, quali innesti, quali compromessi tecnici ma soprattutto, quale carburante ha fornito l'energia necessaria a proiettare l' “885” di Jordan a più di 31 chilometri di altitudine? E perchè i tecnici della General Electric hanno preteso di essere i primi a mettere le mani sul e nel motore dopo il record? E' su questo giallo tecnologico che ho ideato questo post, un giallo nel quale i tre protagonisti: AFFTC, Lockheed e General Electric dopo 65 anni  non hanno ancora dato una risposta definitiva.

                                                                      Epilogo

Con l'aereo in picchiata e la velocità in costante aumento, a 70,000 ft (21336 m) Joe portò delicatamente la manetta della potenza su Idle, il sistema di accensione continua fece il suo dovere e dopo qualche secondo l'RPM, l'indicatore dei giri del motore, si rianimò. Joe capì che ormai era fatta. Ancora non sapeva se l' “885” avesse battuto il record, purtroppo l'altimetro era entrato in “failure” poco prima di raggiungere i 100,000 ft (30480 m), in ogni caso sapeva con certezza che ora il motore, qualunque fosse la magia inventata dalla General Electric, sarebbe stato in grado di riportarlo sistematicamente sopra i "100mila". Mentre era in corto finale, con la threshold della pista 04  che ingombrava tutta la visuale anteriore, diede un'ultima, rapida occhiata verso l'alto, verso quei sottili batuffoli di nubi oltre i quali solo pochi minuti prima era salito sulla sommità della "ziqqurat". Udì il classico miagolio delle ruote che toccavano la pista a più di 300 chilometri all'ora (186 mph) e si rilassò mentre portava il mostro luccicante, ora diventato mansueto, al parcheggio davanti all'hangar principale. Esattamente nel punto da dove era partito solo venticinque minuti prima.

                                         Bibliografia

Ignition – John D, Clark – Rutgers University Press - 1972

http://fighterwriter101.blogspot.com/ - Ron Easley Aviation Blog

NACA Research Memorandum (vari)

F-104 Starfighter Pilot's Flight Operating Manual - U.S. Air Force e NASA

The Second F-104 World Altitude Record - Bill Elliott - Aprile 2011

Analysis of F-104C World's Altitude Record Flight - William J. Day California Polytechnic State University 

Boom and Zoom: The History of the NF-104A AST - John Terry White - AIAA 20058

NF-104 Aerospace Trainer Evaluation Technical Report - C.L. Hendrickson, Project Engineer ; R.W. Smith, Major USAF Project Pilot - 412th Test Wing, Edwards AFB - 1965

F-104A Weapon System - Lockheed  Aircraft Corp.- 1957

Aeronautica Militare Italiana - 4° Stormo, 20° Gruppo - Istruzione Teorica Corso Abilitazione TF 104G 

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                                                                Joe B. Jordan - 1959

                                                                Joe B. Jordan - 1959



                                   Joe B. Jordan - 14 dicembre 1959 - Lockheed F-104C

                                                          Lockheed F-104C Starfighter


                                                         Lockheed NF-104A  AST

                                 

English Version


THE F-104 C STARFIGHTER ALTITUDE  RECORD December 14, 1959


                     Joe's masterpiece

                    by Roberto Raffaelli


                            Notice

This post is dedicated to the fantastic altitude record that Capt. Joe B. Jordan achieved on December 14, 1959 at the controls of a Lockheed F-104C prepared in record time by Lockheed of Burbank. However, I wanted to tell this story following the suggestions that other authors have inspired in me. So, thanks to them, I have traveled a very particular path.

Enjoy the reading.


There is only one official and detailed account of the record. It is entitled: “F-104C World's Altitude Record”, written by Johnny G. Armstrong 1st Lieutenant, USAF, Project Manager and Joe B. Jordan Captain, Project Pilot and was published by the ARDC (Air Research and Development Command) and the AFFTC (Air Force Flight Test Center) in April 1960.   Unfortunately, the efforts made by the Author to find a copy of the aforementioned report were in vain, therefore the present work is based mainly on information drawn from two sources* that have had different but important roles in the analysis of this remarkable and in some ways controversial aviation event:

1) The Second World Altitude Record -Bob Elliott, Lockheed Engineer - April 2011

2) Analysis of F-104C World's Altitude Record Flight – William J. Day, Senior Aerospace Engineering Sudent - California Polytechnic State University


(*) Both sources that I have cited, incidentally, were able to use this fundamental report as a basis for their deductions unlike the Author.


                              Prologue

Joe closed the canopy and the only thing he continued to perceive was the high-pitched hiss of the very powerful J79 that was regularly circling a few meters behind him, emitting a dull and powerful hiss, like that of a beast ready to spring to bite its prey. Joe knew that the engine was not like the others, it had been modified, strengthened, reinforced and in its entrails, in addition to the normal JP4, a secret additive was burning, but despite everything he was worried. This was the fifth attempt, he did not have much time left, only three days and if he did not succeed the situation would become really problematic. He asked the control tower for the “clearance” for alignment and take-off, in response he heard in his earphones the crackling voice of the controller who repeated the data on atmospheric pressure, wind speed and direction, the runway in use, etc. Joe double-clicked the microphone button to confirm he understood the instructions, pushed both feet on the pedals once more to apply the brakes and at the same time gently moved the throttle forward with his left hand to the Military position. Immediately the engine screamed with all its force, the structure of the plane vibrated around him as if to urge him to release the brakes and allow that silver missile to develop all the enormous power contained in its very streamlined structure. He quickly checked the instruments positioned in front of him:

RPM – Normal

EGT – Normal

Fuel Flow – Check

Oil Pressure – Check

Throttle – Full Military+Afterburner (A/B)

Brake – Release

The sky above him was clear, streaked only by a very light layer of clouds. He moved the throttle to Full A/B, released the brakes and felt the classic kick due to the ignition of the afterburner. The Starfighter leaped forward like a prowling feline, rapidly gaining speed, followed by a brilliant flame several meters long that gushed from the jet nozzle. As the pilot gently pulled the control stick toward him, the glittering monster howled into the blue sky.    On that cold but beautiful morning of December 14, 1959, Captain Joe B. Jordan would attempt for the fifth time in a matter of days to break the altitude record for “Category C jet aircraft.” The international FAI rules stipulated that the record would be valid if the altitude reached was at least three percent (3%) higher than the previous record which had belonged since December 6 to Commander Lawrence E. Flint, Jr. who, as part of the "Top Flight" mission, had achieved it, on his twenty-first attempt, at the controls of a McDonnell YF4H-1 Phantom II twin-engine prototype of the US Navy, reaching an altitude of 30,040 m (98,557 ft).

                                  The Pilot

Joe Bailey Jordan was born in Huntsville, Texas, on June 12, 1929. He entered the Air Force in 1949 and received his pilot training. He received his pilot wings on September 15, 1950. He served in combat in the Korean War, where he distinguished himself at the controls of the Lockheed P-80 Shooting Star. After returning home, he served as an instructor. He earned two degrees, from the Air Force Test Pilot School and the Air Force Test Weapon School. He later became a Project Test Pilot on the F-104. With the rank of colonel, he was the first Western pilot to fly the Mikoyan-Gurevich MiG-21 and his reports and evaluations allowed American pilots to exploit the MiG's weaknesses during the Vietnam War. While testing an F-111 at Edwards AFB, Jordan and his co-pilot were forced to eject due to a fire on board. The ejection procedure did not work properly and Jordan suffered several injuries. After retiring from the Air Force he became an engineering test pilot for Northrop Corporation on the YF-17 program.

                              The aircraft

The design philosophy of the F-104 was based on the primary need - characteristic of the 1950s - to quickly and accurately hit enemy aircraft at all altitudes with a fast and very versatile aircraft. In 1951, Clarence “Kelly” Johnson, chief designer of ADP (Advanced Development Projects - the advanced projects section of Lockheed in Burbank, California), which in the following years would become universally known as the “Skunk Works” - at the end of a “tour” during which fighter pilots fighting on the Yalu River in the Korean War confirmed to him the need for a high-performance light fighter, designed a relatively small aircraft, extremely fast and with climb performance to operational altitude decidedly out of the ordinary, a fireball that was to take off armed with two Sidewinder missiles on the wing tips and only ammunition for the Vulcan cannon, reach attack altitude in a few minutes starting from a standstill, unload its armament and immediately return to the ground to rearm and take off again.

                              The Technique

Jordan's record has a dual technical aspect: that of the aircraft and that of the record flight:

            The Lockheed F-104C s/n 56-0885

The aircraft used by Captain Jordan was the Lockheed F-104C s/n 560885, a production aircraft delivered from the Burbank factory to the 409th TFW at George AFB, California, which was extensively modified at Lockheed's Burbank facilities in record time between November 24 and December 1, 1959. The modifications involved the airframe and the engine.  Externally, the most obvious changes were the double-cone spikes of the engine air intakes, called “shock on lip”, optimized for speeds above Mach 2.2 and the complete replacement of the fin with the installation of one with a larger area, coming from the F-104B, which increased the overall surface area by almost 8 square meters, useful for improving directional stability at high Mach numbers; for this reason the rudder protruded beyond the end of the nozzle in a configuration called “ducktail” (a modification that would become standard starting from the F-104G) that allowed the pilot to select a significant increase in “authority”, that is, the effectiveness of the rudder, in “flaps up” flight, going from a normal +/- 6° to +/- 20° in flight at very high speed and altitude; furthermore, the radar had been removed from the front “radome”, replaced by a series of devices for recording data relating to the record itself. The Vulcan cannon was also eliminated with all its firing apparatus, in addition to a significant number of lightening and minor modifications never specified in detail.

General Electric also made a series of modifications to the J-79-GE-7 engine, even if it had to give up - due to the very short time - on acquiring the GE-2 version, the same one used by the Mc Donnell F-4H Phantom II of the US Navy that had conquered the record only ten days before, after 21 attempts. One of the reasons for this preference was due to the fact that the CIT (Compressor Inlet Temperature) of the GE-7 was 121 degrees Celsius because the “framework” and the front “case” of the compressor were made of magnesium, while the GE-2 was able to withstand a CIT of 153°C for about 5 minutes because the most problematic elements were made of stainless steel, a difference that allowed for the use of an additional power boost. However, the manufacturer claimed to be able to apply modifications to the GE-7 that would make it suitable for the record attempt, imposing however the condition that, after use, the company's technicians would be the first to disassemble and check the engine itself in the post-mission phase. Which duly occurred.

The record engine had the following settings:

- Maximum speed 103.5% of normal speed

- Maximum top reset at 104.5% to increase thrust and delay compressor stall

- The A/B could provide a fuel flow 10% higher than normal power.

Before the “pull up” the pilot would have had to:

- activate the continuous ignition switch

- activate the minimum fuel reset

- switch ON the test instrumentation switches

Continuous ignition would have allowed to maintain the ability to automatically restart in case of engine flame out. With the ON switch it was only necessary to act on the throttle (open the throttle) to have an immediate restart of the engine. The AFFTC (Air Force Flight Test Center) was responsible for setting the maximum engine speed at 103.5% of normal speed and the maximum top reset at 104.5% to increase both thrust and the stall margin (of the compressor). The afterburner was set to provide a fuel flow 10% higher than normal at full power.*


* All technical data quoted in this paragraph are from the report by Bill Elliott.

                        The zoom technique

The internal manual of the TF-104G qualification course of the20° Gruppo, 4° Stormo   of the Italian Air Force described the very special (and very dangerous...) zoom technique in this way:

Zooming at maximum aircraft performance is a maneuver at the limit of safety. Zooming represents the fastest way to reach the highest possible altitude, even beyond the maximum tangency of the aircraft, in the shortest possible time and space. Zooming can start from any point within the thrust envelope curve, it is clear, however, that the final altitude and speed will be a direct function of the speed and altitude possessed at the time of the start of the maneuver. Starting from an altitude between 40,000 ft and 45,000 ft and a speed of Mach 2.0, you can gain up to 4000 ft for every 0.1 Mach of speed lost. Any pitch and roll maneuver, once the zoom has begun, will decrease the total energy available for the zoom itself. The maneuver will be initiated by applying a load factor of about 2.0 G - 2.5 G. The maximum climb angle (about 45°) will be around 50,000 ft.

So, having agreed and established that the “zoom” is an extreme maneuver with any aircraft, performing it with the Starfighter required the pilot to have a particular skill to avoid that loss of total energy that is feared in the last two lines of the quote above. In the hunt for the world altitude record this skill was in the hands (and in the butt) of a few, very select civilian test pilots employed by the various aeronautical industries and an equally small group of very expert military pilots: Joe B. Jordan was part of this second, small group. In fact, reliable sources that I was able to draw on confirm that the development of the record flight followed quite faithfully the general indications given in the “4° Stormo0 Manual”. But how is it possible that an F-104C, despite having significant modifications to the external aerodynamics and the engine, had no problems replicating the performance of the NF-104A at least five years in advance?

The NF-104A AST (Air Space Trainer) was in fact a completely redesigned F-104A with extensive modifications to the external aerodynamics and to that of the internal flows, which had integrated all the modifications of Jordan's aircraft but with the addition of a wingspan increased by one meter, the RCS (Reaction Control System) a directional system based on impulse rockets applied to the nose and wingtips for the control of the "roll and pitch" at maximum altitudes where "q", the dynamic pressure is minimal, in addition to the addition of a rocket positioned at the base of the fin to give the decisive impulse in the initial phase of the zoom. The choice to use a 6000 lbs Rocketdyne AR2-3 rocket (also known as LR121-NA-1) demonstrates the need for adequate thrust to reach altitudes above 100,000 ft.  This is also proof that without dedicated aids, the power expressed by the J79 alone was not enough to put the Starfighter on the trajectory that would have led it to beat the world record. The NF-104A had been redesigned to be used as a trainer (AST – AeroSpace Trainer) for the pilots of the North American X-15 rocket plane, for this reason it had to be able to systematically reach altitudes above 120,000 ft. and for this reason it also had different avionics from the standard F-104s. The various tests carried out during numerous flights had shown that the NF-104A AST starting from an altitude of 50,000 ft. , variable speeds from Mach 1.92 to 2.18 over a range of pitch up angles from 27 to 61 degrees, a reactor EGT (Exaust Gas Temperature) of 625°C at 63,000 ft., a J79 shutdown at 80,000 ft with an EGT of 610°C and a maximum pitch up angle of 50 degrees with a pullup at Mach 2.1 and a “q” of 20 psf (pounds per square foot) at a minimum Mach number of 1.22, the reachable altitude was 105,500 ft., an altitude absolutely similar to the 103,395.5 ft reached by Jordan. From this we can also understand the importance of the extra thrust due to the rocket positioned at the tail of the NF-104A. So, back to the original question, we need to understand how Jordan's "885" achieved the record by reaching an altitude characterized by insufficient entry speed in the "pull up" of insertion into the final trajectory and by a "q" too low at the top of the trajectory to maintain the effectiveness (authority) of the control surfaces. 

The answer to this question can have an easy part that can be found in a series of favorable circumstances that perfectly and coincidentally aligned allowing a fantastic performance to occur, or an extremely difficult one to the point that - despite some sophisticated studies subsequently carried out on the tracks produced by the Askania plotter at Edwards AFB at the time of the record, made by physicists, mathematicians and even a university team - the simulations calculated by computers almost never match the real tracks taken during Jordan's record flight. The value that systematically does not correspond to the total flight performance of the aircraft mainly concerns the insufficient power of the engine and this does not coincide with the fact that General Electric actually operated modifications on the engine to increase especially the power output, but the scarce data on this matter released by the manufacturer have never allowed to ascertain whether the available power was adequate to achieve the record.

In the study carried out by William J. Day of the California Polytechnic State University it is possible to read: "Further analysis of the aircraft performance characteristics is necessary to determine the accuracy of the engine deck model; however, the modeled drag polar provides an accurate representation of the data throughout the flight envelope", in fact "Unlike the aerodynamic data of the F-104, little information was readily available for the J79-GE-7 engine used on the aircraft". Day, using a program based on a mathematical model developed by Jack Mattingly and William Heiser, explored various types of engine use with the aim of making the theoretical data coincide with the real flight data recorded by the Askania plotter. Unfortunately: "it was found that the engine deck modeling equations used did not provide an accurate representation of the engine without significant increases in maximum thrust", in fact the calculations showed a completely disproportionate power requirement, even using a correction factor in order to make the flight data match those of the thrust produced by the engine. Day concluded by stating that: "...a more complete data set for the J79 would be desirable to make a full analysis of this historic flight. Overall, the results of the aircraft drag polar and the design itself appear reasonable; however, it is believed that with more data more could have been done to more accurately model the engine performance".

Bill Elliott also touches on this issue when he writes: “We later obtained thrust analysis data from our propulsion engineers (the AFFTC specialists responsible for the engine – editor’s note) for the specific engine configuration in the record airplane. In the legend I labeled this thrust “SU” for “Souped Up.” I don’t remember what the other labels in the legend are, but SU is the top plot and it shows considerably more thrust than the others, especially between Mach 1.6 and 2.2 where it really mattered.” In the graph comparing thrust levels at various Mach numbers referred to in this note, it is clear that the curve labeled “SU” is the one producing the most thrust at the key points between Mach 1.6 and 2.2. “Souped up” means “souped up, altered, modified”, and it is intuitive that all the labels in the legend regarding this graph refer to various types of fuel used in the modified J79 of Jordan’s Starfighter. Elliot specifies that he does not remember what the other labels refer to but certainly the “SU” is the one that provided the right thrust to reach the record altitude! The obvious consideration that derives from this is that if the engine in the special setup was not powerful enough, General Electric must have resorted to using something that satisfied the power requirements necessary in the very short time they had available for the preparation of the engine itself. Something truly special that intervened at the most important moment, when the “885” would have needed to draw on maximum power in the phase close to Mach 2, in order to express the peak of propulsive power a handful of seconds before setting the pull up that would have inserted it into the ballistic trajectory, with the maximum potential energy available. Something that none of the parties involved in this enterprise has ever even vaguely mentioned and that at the time was top secret, a “trick” that still does not clearly show its contours. But this story had begun the year before, when...

                          NF-101A Voodoo

September 29, 1954 is the date of the first flight of the McDonnell F-101A Voodoo. After having carried out a series of tests, the aircraft with s/n 53-2414 was sold to General Electric to allow the testing of the J79, the new engine that was supposed to replace the previous J47, and to be subsequently installed on the Lockheed F-104A and the Convair B-58A bisonic bomber. The production Voodoo was equipped with two Pratt & Whitney J57-P-13 turbojets of 5397 kg/s dry and 7665 kg/s with afterburner each, but the P&W engine was subject to recurrent compressor stalls that had caused numerous emergencies, for this reason the G.E. J79 had aroused considerable interest from McDonnell. In fact, the General Electric engine, thanks to the stator equipped with variable incidence vanes, did not stall at the compressor, produced more thrust and was lighter, even if less efficient in fuel consumption. In 1957, General Electric won the contract to supply the special engines that would equip the future XB-70 Valkyrie, the first bomber that was supposed to carry out its missions flying at Mach 3. The project was born with the acronym GE J79-X275 which then evolved into “279” to indicate the number of Mach achievable, and was finally christened with the final acronym G.E. J93. This engine was basically an enlarged version of the J79 designed to run on the famous HiCal, Zip or HEF superfuels, so while General Electric was testing this engine, at the same time an F-101A equipped with YJ79 engines - starting in 1958 - began to experiment with the use of what at the beginning of the 1950s were called "exotic fuels", that is, boron-based fuels, the so-called "boranes".

The NF-101A Voodoo began testing in this configuration on 28 September 1958 using modified YJ79 engines, which were successful as far as propulsion was concerned, but borate deposits in the nozzle and afterburner had seriously compromised the efficiency of the engines. It is not known how GE engineers restored the efficiency of the engines; perhaps, by using a method suggested by one of the many NACA studies based on this line of research. Research Memorandum “RM E5K09”, for example, states: After operation on pentaborane fuel, the engine (a GE J47) was shut down and inspected for boric oxide deposition. After this inspection, the engine was operated on JP-4 fuel to determine the rate of dissipation of the boric oxide deposits.” In this test the fuel mixture was composed of 85% pentaborane and 15% JP4 for a total engine run time of 6 minutes at 100% power. Apparently a short run time with only JP4 after the test had removed a good portion of the clinker present in the engine. But the fact that the use of pentaborane injected downstream of the power turbine created a smaller amount of waste was already discovered by NACA in 1954, in fact in the Research Memorandum “NACA RM E55B01” in the paragraph dedicated to the tests carried out using a General Electric J47 reactor it was written: “Therefore, with the afterburner, high combustion efficiencies were obtained and the combustion system was only slightly compromised by the presence of the combustion products of boron oxide (clinker). The simplicity of the afterburner makes the application of this fuel seem simple”. 

                                 Superfuels

In the early 1950s, following the new Soviet strategy that included bombing from high altitude and speed, the USAF needed to use much more calorific fuels than normal JP4 in the engines of the new bombers - which at that time were still on the drawing boards of the various industries interested in the Pentagon's Request for Proposal. Research on the superfuels HiCal and ZIP (US Navy) and HEF (USAF) intended to power the engines of aircraft that would fly at Mach 3 (in particular the North American XB-70 Valkyrie bomber and the North American XF-108 Rapier interceptor fighter) for which the adoption of the new and very powerful General Electric YJ-93 engines was planned, had reached maturity after more than a decade of experimentation and research,


                                  Boranes

Boranes are compounds of boron and hydrogen, the best known (although there are many others) are diborane, B2H6; pentaborane, B5H9; and decaborane, B10H14. At room temperature the first is a gas, the second a liquid and the third a solid. (Ignition – John D, Clark – Rutgers University Press - 1972)

After numerous studies both the US Navy and the USAF identified in the borane family (HEF – High Energy Fuels) the suitable fuels to inject into the combustion chambers of future trisonic engines that would provide intercontinental autonomy. The "Zip" Project was started in 1952, by the Navy's Bureau of Aeronautics (BuAer) with the aim of developing a high energy fuel based on boron calibrated for use in jet engines. By 1956 the program had expanded to the point that the Navy had to divide it with the Air Force that monitored the work of the Olin Mathieson Chemical Corp. on the "HEF" program while the Navy's BuAer controlled the "Zip" program of Callery Chemicals.

It soon became clear that to achieve the desired physical properties (similar to those of hydrocarbon jet fuels) the new fuels would have to be alkyl derivatives of boranes. Numerous studies and tests led to the conclusion that only three of these “exotic fuels” were worth developing for large-scale production: Mathieson’s HEF-2 (propylpentaborane), Callery’s HiCal-3, Mathieson’s HEF-3 (mixtures of mono, di, and triethyl decaborane), and HiCal-4 and HEF-4 (mixtures of mono, di, tri, and tetramethyl decaborane). The characteristic of these substances is that they react with oxygen like hydrocarbon fuels but provide almost double the energy per unit weight of fuel, i.e., less consumption and greater thrust, therefore, a greater range with the same amount of fuel. It is easy to understand why the Pentagon began to invest huge sums in this research. The first contractors, each with multimillion-dollar contracts, were OIin Mathieson Chemical Corporation and Callery Chemical Co., but within a few years other chemical companies, engine manufacturers and academic institutions were involved, mostly as subcontractors. Unfortunately, it did not take long to realize that in addition to their numerous propulsive qualities, boranes also showed several defects from an operational and logistical point of view. In addition to being extremely toxic, they were also extremely reactive and this explains why they do not exist in nature: boranes are decidedly unstable. Furthermore, it was discovered that the combustion of boranes produces waste (clinker) such as boron carbide, a substance slightly less hard than diamond, which, depositing rapidly on the internal organs of the engine, would quickly cause a notable decrease in performance and, ultimately, an intolerable coefficient of mechanical friction on the rotating parts, in addition to a partial obstruction of the combustion chambers. It became clear that in order to be usable, boranes had to be injected directly into the non-rotating part of the engine: the afterburner and also in this case for times that were on average not too long. In fact, this was the General Electric design solution for the YJ93. 

                       The Evendale boys

So the technicians at General Electric in Evendale, Ohio, had long known that injecting boranes into the afterburner was only possible for relatively short periods, so it is not illogical to suppose that they thought of using one or two of these compounds to give, in the short time they had available, that surplus of power to the J79 that equipped Jordan's "885". Probably the choice fell on two of the most "tractable", that is, on pentaborane or, less probably, on decaborane*, which, injected into the afterburner in a precise phase of the flight would have provided the necessary excess of thrust, thus also limiting the problem of the deadly solid residues of boron oxide (B2O3). It is clear that in December 1959, General Electric had the know-how - derived from years of experiments on boranes carried out in collaboration with the NACA and other entities, both military and university - to insert on board Jordan's F-104C with the necessary executive speed an additional system that would serve this purpose. The hardware was the same (or very similar) to that which they had successfully used on the NF101A Voodoo until a few months earlier and on that occasion they would also have done a further test on the possibilities offered by this class of fuels at altitudes exceeding 50 thousand feet, which was the standard altitude of all tests carried out in flight and on test benches carried out up to that point. From this perspective, it would also explain General Electric's peremptory request to view/disassemble the engine immediately after the record flight, before anyone else got their hands on it, and it also explains the company's reticence to release, even today, the specific technical data on the engine mounted on Jordan's "885".


* Under standard conditions, decaborane (B10H14) is a solid (it is a white crystalline solid), stable in air but easily flammable. However, its possible use as a propellant would have required atomization and dilution in liquid form before being injected into the afterburner section through the injectors. A complication that, given the short time available for the development of the J79, would suggest a preventive exclusion of this borane. Unless residual quantities from the tests carried out by the NF-101A were not readily available.  

                               Conclusions

As Bill Elliot writes in his report: "I have not seen such a frenzy for record attempts at Edwards since. It was not just USA vs. Russia, but also Lockheed vs. McDonnell, and probably more importantly: USAF vs. USNavy." The technical and human commitment of the two superpowers was well represented by the technological challenge between the manufacturing industries McDonnell, Lockheed and Sukhoi in that historical period represented the top of aerospace know-how and the search for technical supremacy was a systematic commitment that engaged both superpowers 24 hours a day. On another level but with similar methods, the USAF and USNavy were engaged in positioning themselves in the best way to access the multi-million dollar funding provided by the Pentagon in order to finance and support their war and peace strategies as well as serve as an economic driver to engage companies, research centers and universities to win one of the many RFPs (Request for Proposal) continuously issued by the countless government institutions connected to the Pentagon. The record that Russian Vladimir Ilyushin had achieved on September 4, 1959 flying a Sukhoi T-431 (a highly modified Su-9), had cancelled out with 28,852 m the previous feat that belonged to Major Howard “Scrappy” Johnson, the commander, on May 7, 1958, aboard his Lockheed F-104A, who had reached 27,811 m.  This had tarnished the image of the brand new fighter produced by the Burbank company, which had immediately moved its intermediaries at the Air Force Flight Test Center (AFFTC) at Edwards AFB to obtain permission to attempt a new record with the F-104. At the same time, the US Navy was engaged in the same attempt with the new McDonnell YF-4H-1 Phantom II, on the "Top Flight" mission. In October 1959, the AFFTC formalized the request to the competent offices of the Pentagon, specifying that the F-104C used in the hunt for the record would be modified on the basis of a very recent project by Lockheed's ADP (Advanced Development Projects, the official name of Kelly Johnson's "Skunk Works"). In the meantime, the days passed, the attempts by the US Navy's YF-4H Phantom II multiplied, but the Sukhoi T-431's record remained unbeaten. At this point the Pentagon allowed the AFFTC to make the attempt with the stipulation that the record had to be achieved by 17 December 1959, but on the twenty-first attempt, on 6 December 1959 Commander Lawrence E. Flint, at the controls of the second prototype of the McDonnell YF4H-1 Phantom II of the US Navy, raised the bar to 98,557 ft (30,040 m), providing the opportunity for the company's lobbyists - which had production facilities in St. Louis, Missouri - operating inside the Pentagon, to boast about the superiority of the twin-engine multirole fighter compared to the single-engine interceptor for point defense (a task that today is completely delegated to missile defense systems). Lockheed, cornered, was forced to act quickly. The Starfighter had been in service for less than a year and was already at risk of being shelved. Between November 24 and December 1, 1959, the Burbank company directly modified a standard F-104C taken directly from the flight line of an air base, following the designs of the Skunk Works, but the biggest problem was caused by General Electric which in the very short time available had not proved capable of finding a J79-GE-2 that the technicians of the Evendale company considered the most suitable for the assault on the record, for this reason they had to use a J79-GE-7 to which they hastily applied a long series of modifications. US Navy officials close to McDonnell, having noted the quality and speed with which the F-104C had been prepared for the record in Burbank, took action by pressuring the Pentagon to revoke Lockheed and the AFFTC's permission to improve on a record that McDonnell had laboriously achieved only a few days earlier, but all they got from the military authorities was the imposition of an extremely short deadline for achieving the record. Knowing the difficulty of the attempt, McDonnell believed that in such a short space of time Lockheed's attempt would be reduced to a great flop. Never had such a prediction been so wrong; Lockheed emerged victorious in extremis in achieving the altitude record for 1959. McDonnell had to chew bitterly, seeing as the much vaunted YF-4H-1 Phantom II had failed to exceed the fateful altitude of 100,000 ft. On the international level, the US had twice destroyed the record of the brand new and feared Sukhoi T-431 in a very short time - leaving the Soviet technicians the task of studying a new aircraft, which achieved the record only two years later - sending a very clear signal to the leaders of the Kremlin. The USAF, as far as it was concerned, had demonstrated to the right circles of the Pentagon that it could dispose of men and energy of absolute value, to the great disgrace of the USNavy.  All's well that ends well, but this story lacks a definitive understanding of the work of General Electric and how its technicians managed to transform a standard engine into a superior category engine in just a few days. What modifications, what grafts, what technical compromises and above all, what fuel provided the energy necessary to project Jordan's "885" to more than 31 kilometers of altitude? And why did General Electric technicians claim to be the first to get their hands on and in the engine after the record? It is on this technological mystery that I conceived this post, a mystery in which the three protagonists: AFFTC, Lockheed and General Electric after 65 years still have not given a definitive answer.

                               Epilogue

With the plane in a nosedive and the speed constantly increasing, at 70,000 ft Joe gently brought the power throttle to Idle, the continuous ignition system did its job and after a few seconds the RPM, the engine revolutions indicator, revived. Joe satisfied understood that now it was done. He still did not know if the “885” had broken the record, unfortunately the altimeter had entered “failure” at 100,000 ft, in any case he knew with certainty that now the engine, whatever magic General Electric had invented, was able to systematically bring him back above the “100 thousand”. While he was on short final, with the runway now cluttering the entire forward view, he took a last, quick look upwards, towards those thin wisps of cloud beyond which only a few minutes before he had climbed to the top of the ziggurat. He heard the familiar meow of the wheels hitting the runway at over 300 kilometers per hour and relaxed as he wheeled his now tame shiny monster into the parking lot in front of the main hangar. Exactly where he had taken off only twenty-five minutes earlier.

      

                                        Bibliografia


Ignition – John D, Clark – Rutgers University Press - 1972

http://fighterwriter101.blogspot.com/ - Ron Easley Aviation Blog

NACA Research Memorandum (vari)

F-104 Starfighter Pilot's Flight Operating Manual - U.S. Air Force e NASA

The Second F-104 World Altitude Record - Bill Elliott - Aprile 2011

Analysis of F-104C World's Altitude Record Flight - William J. Day California Polytechnic State University 

Boom and Zoom: The History of the NF-104A AST - John Terry White - AIAA 20058

NF-104 Aerospace Trainer Evaluation Technical Report - C.L. Hendrickson, Project Engineer ; R.W. Smith, Major USAF Project Pilot - 412th Test Wing, Edwards AFB - 1965

F-104A Weapon System - Lockheed  Aircraft Corp.- 1957

Aeronautica Militare Italiana - 4° Stormo, 20° Gruppo - Istruzione Teorica Corso Abilitazione TF 104G 

It is forbidden to reproduce this post in whole or in part without the permission of the Author





  Questo post è dedicato al Capitano William J. Hull , veterano della compagnia Capital Airlines per la quale operava da 17 anni.  Nel F...