Το Grumman X-29 αποτελεί ένα από τα εμβληματικά πειραματικά αεροσκάφη στην ιστορία της αεροναυπηγικής τεχνολογίας, καθώς εισήγαγε μια πρωτοποριακή προσέγγιση στη σχεδίαση μαχητικών μέσω των εμπροσθοκλινών του πτερύγων (forward-swept wings). Αναπτυγμένο από τη NASA σε συνεργασία με την Grumman Aerospace κατά τη δεκαετία του 1980, το X-29 σχεδιάστηκε για να εξερευνήσει τις δυνατότητες αυτής της ασυνήθιστης γεωμετρίας.
Το πρόγραμμα πρέπει να το δούμε στο πλαίσιο τότε του Ψυχρού Πολέμου, όπου οι ΗΠΑ και η Σοβιετική Ένωση ανταγωνίζονταν για τεχνολογική υπεροχή, με στόχο τη βελτίωση της ευελιξίας, της απόδοσης και της εμβέλειας των μαχητικών αεροσκαφών.
Η ιδέα των εμπροσθοκλινών πτερύγων δεν ήταν πρωτότυπη. Από τη δεκαετία του 1930, μηχανικοί όπως ο Γερμανός Hans Multhopp είχαν διερευνήσει τέτοια σχέδια, ενώ κατά τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο, το γερμανικό Junkers Ju 287, ένα πειραματικό βομβαρδιστικό με εμπροσθοκλίσεις πτέρυγες, πέταξε το 1944. Η ήττα της Γερμανίας εμπόδισε την περαιτέρω ανάπτυξη, αλλά τα σχέδια μεταφέρθηκαν στους Συμμάχους, εμπνέοντας έρευνες στις ΗΠΑ και τη Σοβιετική Ένωση.
Έτσι στη δεκαετία του 1970 ξεκίνησε το πρόγραμμα Advanced Fighter Technology Integration (AFTI) για να εξετάσει καινοτόμες τεχνολογίες που θα βελτίωναν την απόδοση των μαχητικών. Το πρόγραμμα ήταν μια κοινή προσπάθεια της Υπηρεσίας Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων Άμυνας (DARPA) του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ, της Πολεμικής Αεροπορίας, του Ames-Dryden Flight Research Facility και της Grumman. Το συντονισμό έκανε το Εργαστήριο Wright της Πολεμικής Αεροπορίας, στη βάση Wright-Patterson, στο Οχάιο.
Οι συμβατικές οπισθοκλινείς πτέρυγες, όπως αυτές του F-15 Eagle, είναι ιδανικές για υπερηχητικές ταχύτητες, αλλά παρουσιάζουν περιορισμούς ευελιξίας σε χαμηλότερες ταχύτητες και σε ελιγμούς υψηλής γωνίας προσβολής (high angle of attack), κρίσιμους για αερομαχίες. Το X-29 σχεδιάστηκε για να δοκιμάσει αν οι εμπροσθοκλινείς πτέρυγες μπορούσαν να προσφέρουν καλύτερη ευελιξία, μειωμένη αεροδυναμική αντίσταση και βελτιωμένη σταθερότητα. Η έρευνα αποσκοπούσε επίσης στη διερεύνηση προηγμένων υλικών και συστημάτων ελέγχου πτήσης, καθώς η αστάθεια των εμπροσθοκλινών πτερύγων απαιτούσε καινοτόμες -για την εποχή- λύσεις για τη διαχείριση των αεροδυναμικών δυνάμεων.
Η ανάπτυξη του X-29 ξεκίνησε το 1977, με προϋπολογισμό περίπου 150 εκατομμυρίων δολαρίων, ή περίπου 800 εκατομμυρίων σε σημερινές τιμές. Η Grumman κατασκεύασε δύο πρωτότυπα, τα οποία ολοκληρώθηκαν το 1984, με πρώτη πτήση στις 14 Δεκεμβρίου του έτους.
Για να μειωθεί το κόστος και ο χρόνος ανάπτυξης, το X-29 βασίστηκε στην άτρακτο του F-5A Freedom Fighter, ενός ελαφρού μαχητικού της δεκαετίας του 1960. Ωστόσο, το αεροσκάφος τροποποιήθηκε εκτενώς. Ενώ το F-5A χρησιμοποιούσε δύο κινητήρες General Electric J85, το X-29 εξοπλίστηκε με έναν μόνο κινητήρα General Electric F404-GE-400, έναν turbofan που παρείχε ώθηση 71 kN (16.000 λίβρες). Ο κινητήρας, γνωστός από το F/A-18Α Hornet, επελέγη για την αποδοτικότητά του και τη δυνατότητα να υποστηρίξει τις απαιτήσεις του πειραματικού αεροσκάφους, επιτρέποντας ταχύτητες έως Mach 1,8. Οι πτέρυγες του X-29 είχαν κλίση μεγαλύτερη από 33 μοίρες προς τα εμπρός και κατασκευάστηκαν από προηγμένα σύνθετα υλικά, όπως ανθρακονήματα για να αντέχουν τις υψηλές δομικές καταπονήσεις που προκαλούνται από την αεροδυναμική αστάθεια. Με τα σύνθετα υλικά -που είχαν μπει σε χρήση από τη δεκαετία του 70- η λεπτή υπερκρίσιμη πτέρυγα του X-29 μπορούσε να κάμπτεται ελαφρά, χωρίς όμως στρέβλωση ή καταστροφή της, ενώ παρέμενε ελαφριά ως κατασκευή, οπότε υπήρχε και εξοικονόμηση καυσίμων.
Το αεροσκάφος είχε μήκος 14,7 μέτρα, άνοιγμα πτερύγων 8,3 μέτρα και μέγιστο βάρος απογείωσης 8,1 τόνους. Ενσωμάτωνε ένα πρωτοποριακό για την εποχή τριπλό ψηφιακό σύστημα ελέγχου πτήσης (fly-by-wire). Χωρίς αυτό, το X-29 θα ήταν μη ελεγχόμενο χειροκίνητα, καθώς το κέντρο ευστάθειας του αεροσκάφους ήταν πολύ πιο μπροστά από το κέντρο βάρους, άρα η κατασκευή ήταν δεδομένα αεροδυναμικά ασταθής.
Το δεύτερο X-29, που πέταξε στο Ames-Dryden Flight Research Facility της NASA, δοκιμάστηκε σε πιο ακραίες συνθήκες ελιγμών, οπότε εφοδιάστηκε με ένα σύστημα αλεξιπτώτου, το οποίο θα επέτρεπε στο αεροσκάφος να βγει από ανεξέλεγκτη περιδίνηση. Τα X-29 πραγματοποίησαν πάνω από 400 πτήσεις από το 1984 έως το 1992.
Τα αποτελέσματα των ερευνών έδειξαν ότι η διαμόρφωση των εμπροσθοκλινών πτερύγων, σε συνδυασμό με κινούμενα canards, παρείχε στους πιλότους εξαιρετική απόκριση ελέγχου σε γωνίες προσβολής έως 45 μοίρες και πιο περιορισμένη έως 67 μοίρες.
Οι μετρήσεις του X-29 έδειξαν αύξηση άντωσης κατά 20% σε σχέση με συμβατικά σχέδια και βελτιωμένη αεροδυναμική απόδοση (lift-to-drag ratio) σε χαμηλές ταχύτητες. Οι εμπροσθοκλίνεις πτέρυγες έδωσαν και μεγαλύτερη σταθερότητα σε υψηλές γωνίες προσβολής, κρίσιμο σε αερομαχίες.
Παρά τα πλεονεκτήματα, τα συμπεράσματα του προγράμματος X-29 αποκάλυψαν σημαντικές προκλήσεις. Οι εμπροσθοκλινείς πτέρυγες δημιουργούν αεροδυναμικά φορτία που απαιτούσαν εξαιρετικά ανθεκτικά υλικά και προηγμένα συστήματα ελέγχου. Έτσι η NASA κατέληξε ότι, ενώ τα δεδομένα ήταν πολύτιμα για την ανάπτυξη υπολογιστικών μοντέλων και υλικών, τα πλεονεκτήματα δεν δικαιολογούσαν το κόστος και την πολυπλοκότητα, κι έτσι δεν είδαμε ποτέ ένα παρόμοιο μαχητικό μαζική παραγωγή. Σαφώς όμως η έρευνα των X-29 συνέβαλε σημαντικά σε τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται σήμερα.
Ένα άλλο στοιχείο που δεν επέτρεψε την πρακτική εφαρμογή του σχεδίου, ήταν πως την εποχή των δοκιμών των Χ-29Α άλλαξαν οι προτεραιότητες της USAF, που άρχισε να εστιάζει σε stealth τεχνολογία. Εκεί οι εμπροσθοκλινείς πτέρυγες δεν είναι ιδανικές, καθώς αυξάνουν το ηλεκτρομαγνητικό ίχνος του αεροσκάφους. Τέλος, τα πλεονεκτήματα των συγκεκριμένων πτερύγων είναι σημαντικά μόνο σε συγκεκριμένα σενάρια, όπως αερομαχίες σε χαμηλές ταχύτητες, αλλά όχι σε όλες τις αποστολές ενός σύγχρονου μαχητικού, που θα κληθεί να αναλάβει πολλαπλούς ρόλους.
