Lockheed F-104 Starfighter NF-104A

Le NF-104A est né de la transformation de l'école de pilotes d'essai de l'US Air Force à Edwards. Avec l'arrivée du vol spatial habité au début des années 1960, l'Experimental Flight Test Pilot's School est devenue l'Aerospace Research Pilots School (ARPS), et son enseignement s'est éloigné du cursus classique de pilote d'essai pour s'orienter vers le vol spatial. L'école avait besoin d'un appareil capable d'amener ses élèves aux portes de l'espace à un coût très inférieur à celui des avions-fusées expérimentaux, et la réponse fut un Starfighter à propulsion mixte, à la fois réacteur et fusée, conçu comme avion d'entraînement aérospatial bon marché pour les programmes North American X-15 et Boeing X-20 Dyna-Soar.

Avant de modifier le moindre appareil, l'ARPS avait déjà employé des F-104 de série, y compris des biplaces F-104D, pour simuler les approches en vol plané à faible portance et forte traînée du X-15 et du futur X-20. La manœuvre commençait vers 3 700 mètres, moteur réduit à 80 % de puissance, volets, aérofreins et train sortis ; l'avion se mettait en piqué à 30 degrés et l'arrondi pour l'atterrissage débutait à environ 500 mètres du sol, avec une marge d'erreur très faible. Restait un autre problème : dans l'air raréfié de la haute stratosphère, les gouvernes classiques n'ont presque aucun effet, de sorte qu'il fallait un système de contrôle par réaction. Après de premiers essais avec un Bell X-1 modifié, cloué au sol par des problèmes techniques, la NASA modifia en 1959 un F-104A (55-2961) en lui ajoutant des tuyères en bout d'aile et dans le nez ; désigné JF-104, il atteignit environ 25 300 mètres et permit d'acquérir de l'expérience, notamment à Neil Armstrong. Les pilotes se plaignirent que leurs instruments étaient difficiles à lire et peu précis pour les montées en chandelle.

En 1962, l'Air Force commanda à Lockheed la conversion de trois F-104A en avions d'entraînement aérospatiaux dédiés. Les cellules sortirent du stockage d'AMARG et furent acheminées à l'usine. Les modifications supprimèrent tout le superflu : le radôme en fibre de verre fut remplacé par un nez en aluminium abritant les tuyères de tangage et de lacet ; le canon M61 Vulcan, le radar et l'avionique inutile disparurent ; des réservoirs d'oxydant et un réservoir d'azote pour pressuriser la cabine furent ajoutés, car après l'arrêt du réacteur en montée il n'y aurait plus d'air de prélèvement. Les ailes reçurent des extensions en bout pour les tuyères de roulis, ce qui réduisit aussi la charge alaire, et la dérive et la gouverne de direction furent remplacées par celles, de plus grande surface, des biplaces, renforcées pour recevoir la fusée. Les entrées d'air conservèrent la géométrie fixe conçue par Ben Rich, mais avec des cônes allongés pour mieux fonctionner à grand nombre de Mach.

À la base de la dérive fut installé un moteur-fusée Rocketdyne AR2-3 d'environ 27 kN, brûlant du JP-4 et du peroxyde d'hydrogène à 90 %, avec de l'oxydant pour environ 100 secondes de fonctionnement et une manette des gaz propre, à gauche du poste de pilotage, pour choisir entre poussée maximale et demi-puissance. Le système de contrôle par réaction comptait huit tuyères de tangage et de lacet d'environ 500 N et quatre de roulis d'environ 190 N, alimentées par un réservoir propre de 70 kg de peroxyde et commandées par une poignée sur le tableau de bord.

Le profil type combinait montée en chandelle et fusée : accélération en vol horizontal vers 10 700 mètres jusqu'à Mach 1,9, allumage de la fusée et, à Mach 2,1, cabrage à 50-70 degrés avec une charge de 3,5 g. Vers 21 300 mètres, la postcombustion était réduite et, autour de 25 900 mètres, le J79 était coupé à la main pour que la température n'endommage pas la turbine ; après le sommet de l'arc balistique, l'avion retrouvait l'air dense, où le réacteur était relancé par autorotation pour atterrir.

Le premier NF-104A (56-0756) fut accepté le 1er octobre 1963, établit aussitôt un record officieux de 36 230 mètres et, le 6 décembre 1963, le porta à 36 800 mètres. Une explosion du moteur-fusée en vol en juin 1971 le retira du service et mit fin au programme ; il est aujourd'hui exposé à Grass Valley (Californie). Le deuxième (56-0760), accepté le 26 octobre 1963, fut monté sur un pylône devant l'école de pilotes d'essai d'Edwards ; ses bouts d'aile, son système de réaction et son nez furent prêtés à Darryl Greenamyer pour ses tentatives de record et se perdirent avec son avion. Le troisième (56-0762) fut livré le 1er novembre 1963 et s'écrasa le 10 décembre 1963 avec Chuck Yeager aux commandes, accident repris dans son autobiographie ainsi que dans le livre et le film The Right Stuff (1983). Les trois appareils servirent à l'ARPS entre 1963 et 1971.