Lockheed F-104 Starfighter NF-104A

Die NF-104A entstand aus der Umgestaltung der Testpilotenschule der US-Luftwaffe in Edwards. Mit dem Beginn der bemannten Raumfahrt zu Anfang der 1960er-Jahre wurde die Experimental Flight Test Pilot's School zur Aerospace Research Pilots School (ARPS), und ihre Ausbildung entfernte sich vom klassischen Testpilotenkurs und richtete sich auf die Raumfahrt aus. Die Schule brauchte ein Flugzeug, das ihre Schüler zu weit geringeren Kosten als die experimentellen Raketenflugzeuge an den Rand des Weltraums bringen konnte, und die Antwort war ein Starfighter mit gemischtem Antrieb, zugleich Strahltriebwerk und Rakete, konzipiert als preiswerter Raumfahrt-Trainer für die Programme North American X-15 und Boeing X-20 Dyna-Soar.

Bevor ein Flugzeug verändert wurde, hatte die ARPS bereits Serien-F-104 einschließlich der doppelsitzigen F-104D eingesetzt, um die Gleitanflüge mit geringem Auftrieb und hohem Widerstand der X-15 und der künftigen X-20 zu simulieren. Das Manöver begann in etwa 3.700 Metern Höhe bei auf 80 % Leistung gedrosseltem Triebwerk und mit ausgefahrenen Klappen, Bremsklappen und Fahrwerk; das Flugzeug ging in einen Sturzflug von 30 Grad über, und das Abfangen zur Landung begann etwa 500 Meter über dem Boden, mit sehr geringem Fehlerspielraum. Ein weiteres Problem blieb: In der dünnen Luft der oberen Stratosphäre haben herkömmliche Steuerflächen kaum Wirkung, sodass eine Reaktionssteuerung nötig war. Nach ersten Versuchen mit einer modifizierten Bell X-1, die wegen technischer Probleme am Boden blieb, rüstete die NASA 1959 eine F-104A (55-2961) mit Düsen in den Flügelspitzen und in der Nase um; als JF-104 bezeichnet, erreichte sie rund 25.300 Meter und sammelte Erfahrung, unter anderem für Neil Armstrong. Die Piloten beklagten, ihre Instrumente seien schwer ablesbar und für Steigflüge im Zoom ungenau.

1962 beauftragte die Luftwaffe Lockheed mit dem Umbau von drei F-104A zu eigens dafür bestimmten Raumfahrt-Trainern. Die Zellen kamen aus dem Lager von AMARG und wurden ins Werk gebracht. Die Änderungen entfernten alles Überflüssige: Die Glasfaser-Radarnase wurde durch eine Aluminiumnase ersetzt, die die Nick- und Gierdüsen aufnahm; die Kanone M61 Vulcan, das Radar und unnötige Avionik entfielen; es wurden Oxidatortanks und ein Stickstofftank zur Druckbeaufschlagung der Kabine hinzugefügt, da nach dem Abschalten des Strahltriebwerks im Steigflug keine Zapfluft mehr zur Verfügung stünde. Die Tragflächen erhielten Verlängerungen an den Spitzen für die Rolldüsen, was zugleich die Flächenbelastung senkte, und Seitenflosse und Seitenruder wurden durch die größeren, verstärkten der Doppelsitzer ersetzt, damit sie die Rakete tragen konnten. Die Lufteinläufe behielten die von Ben Rich entworfene feste Geometrie, jedoch mit verlängerten Konen für besseres Verhalten bei hohen Machzahlen.

Am Fuß der Seitenflosse wurde ein Raketentriebwerk Rocketdyne AR2-3 mit rund 27 kN eingebaut, das JP-4 und 90-prozentiges Wasserstoffperoxid verbrannte, mit Oxidator für etwa 100 Sekunden Betrieb und einem eigenen Gashebel links im Cockpit zur Wahl zwischen maximalem und halbem Schub. Die Reaktionssteuerung besaß acht Nick- und Gierdüsen von etwa 500 N und vier Rolldüsen von etwa 190 N, gespeist aus einem eigenen Tank mit 70 kg Peroxid und bedient über einen Griff am Instrumentenbrett.

Das typische Profil kombinierte Zoom-Steigflug und Rakete: Beschleunigung im Horizontalflug in etwa 10.700 Metern bis Mach 1,9, Zündung der Rakete und bei Mach 2,1 Hochziehen auf 50 bis 70 Grad mit einer Belastung von 3,5 g. Bei etwa 21.300 Metern wurde der Nachbrenner zurückgenommen, und um 25.900 Meter wurde das J79 von Hand abgeschaltet, damit die Temperatur die Turbine nicht beschädigte; nach dem Scheitel der ballistischen Bahn kehrte das Flugzeug in dichtere Luft zurück, wo das Strahltriebwerk durch Windmilling wieder gestartet wurde, um zu landen.

Die erste NF-104A (56-0756) wurde am 1. Oktober 1963 abgenommen, stellte sogleich einen inoffiziellen Rekord von 36.230 Metern auf und überbot ihn am 6. Dezember 1963 mit 36.800 Metern. Eine Explosion des Raketentriebwerks im Flug im Juni 1971 beendete ihren Dienst und das Programm; heute ist sie in Grass Valley (Kalifornien) ausgestellt. Die zweite (56-0760), am 26. Oktober 1963 abgenommen, wurde auf einem Sockel vor der Testpilotenschule in Edwards aufgestellt; ihre Flügelspitzen, ihr Reaktionssystem und ihre Nase wurden Darryl Greenamyer für seine Rekordversuche geliehen und gingen mit seinem Flugzeug verloren. Die dritte (56-0762) wurde am 1. November 1963 ausgeliefert und stürzte am 10. Dezember 1963 mit Chuck Yeager am Steuer ab, ein Unfall, den seine Autobiografie sowie das Buch und der Film The Right Stuff (1983) schildern. Alle drei dienten zwischen 1963 und 1971 bei der ARPS.