ИСТОРИЯ «ДВОЙКИ» ИЗ СОТОЙ СЕРИИ

Сверхзвуковой перехватчик Convair F-102A. Реализованные и нереализованные проекты боевых самолетов последнего периода существования III Рейха, а также теоретические наработки в этой области были для американских (да и не только для американских) конструкторов поистине «даром небес». Немецкие ученые провели множество исследований в аэродинамических трубах по обтеканию тел на скоростях, близких и больших, чем скорость звука. Поиск наивыгоднейших несущих плоскостей выявил дилемму — какое крыло лучше? Стреловидное или треугольное? Или для сверхзвуковых скоростей требуются другие формы крыльев?

В аэродинамической трубе NACA в Лэнгли (штат Вирджиния) был тщательно изучен трофейный планер DM1, построенный немецким конструктором Липпишем. Его треугольное крыло и другие части этой машины последовательно прошли семь модификаций, в которых изменялись их геометрические и аэродинамические характеристики. Сначала было относительно «толстое» дельтакрыло без установленных элевонов и гребней на передней кромке. Исследования показали возможность достижения им максимального коэффициента подъемной силы Су=0,6. В последующих версиях DM 1/5, 6, 7 и 8 коэффициент Су возрос вдвое, а у DM 1/7 достиг значения Су=1,32. «Очищенное» треугольное крыло DM 1/5 удивило динамической устойчивостью до скорости М=2,5!

Измерения критического угла атаки, изменения места приложения подъемной силы и величины момента при прямом и скошенном обтекании, при кренах и виражах дали ценный материал о поведении моделей в зависимости от аэродинамических характеристик профиля и треугольного крыла в целом. Это была «вода на мельницу» мозгового треста творческих работников авиационной фирмы «Конвэр» в Сан-Диего (Калифорния). Ральф Шик, Адольф Бурштейн и Фрэнк Дэвис настояли на проведении работ по этой проблематике. При возникновении сложных вопросов они советовались с группой вывезенных из Германии немецких ученых — с профессором Александром Липпишем, Ф. Ринглебом и Р. Германом, которые работали консультантами специальных проектов в области аэродинамики высоких скоростей в командовании ВВС США на базе Райт-Паттерсон (Дейтон, Огайо).

В высших сферах «белых воротничков» фирмы крепло ощущение, что они находятся на верном пути. Некоторые «неприятные» свойства треугольного крыла при малых скоростях они считали непринципиальными и решаемыми в рабочем порядке, надеясь их устранить в ходе летных испытаний планера DM1 в США (кстати, в немецких документах он обозначался DM1, а в американских -DM-1). После окончания всех трубных исследований в Лэнгли, «продувочный» планер был перевезен в город Райт Пэт для длительного хранения.

В августе 1945 года фирма «Конвэр» получила предварительное задание на проектирование истребителя с потолком 15 240 м и максимальной скоростью 1166 км/ч. 11 марта 1946 года командование Материальной части ВВС США основало фонд AFP (орган по покупке) для разработки первого этапа проекта МХ-813, и в конце июня 1946 года на эти цели выделили 5,3 млн долларов. Контракт предусматривал также проведение второго этапа исследований, постройку двух летных машин и одной для статических испытаний. Документы были подписаны, но на разных уровнях еще продолжались многочисленные консультации для определения окончательных параметров проекта, который в «Конвэр» получил обозначение «Модель 7» и индекс VF-4516.

Позже президент фирмы Фрэнк У. Дэвис назначил главным конструктором проекта Джека Ирвина. Шик занимался аэродинамикой, а Бурштейн — техническими вопросами и дальнейшим развитием оружия. ВВС США «помогли» прикрепить к МХ-813 обозначение ХР-92, используемое для обозначения класса истребителей.

Первая маленькая модель для трубных исследований продувалась в Лаборатории аэронавтики (филиал NACA в Кливленде) в сотрудничестве с Авиационной лабораторией Гуггенхайма, и сразу же выявила целый ворох новых вопросов, неопределенностей и сомнений. Команда исследователей буквально утопала в бесконечных проблемах. Бурштейн предлагал использовать оперение с поворотными стреловидными плоскостями в виде бабочки и треугольное крыло с углом стреловидности 60° при относительной толщине профиля 6,5%. Его поддержали четыре видных немецких аэродинамика, присоединившихся в октябре 1946 года к группе в Дауне. Однако для Липпиша и его друзей еще не было возможности открыто говорить о ХР-92 по соображениям секретности из-за предельной скорости М=1,75, «экзотической» силовой установки и предполагаемого применения на нем управляемого ракетного оружия.

20 апреля 1948 года был представлен макет ХР-92, который поразил экспертов ВВС. Это был стремительный самолет с треугольным крылом! Даже его деревянная модель удивляла масштабностью идеи. Появление ХР-92 стало переломным моментом в развитии концепции самолета. В Райт Пэт и в Пентагоне продолжили вкладывать в него деньги, и 5 августа 1948 года, когда прототип взлетел, стоимость проекта составляла 16,243 млн долларов — баснословная сумма по тем временам.

Технологический демонстратор треугольного крыла (дельта-крыла) с наименованием «Дельта» или «Семь мячей два», согласно проектному обозначению Конвэр «Модель 7-002» (в USAF он получил обозначение ХР-92А, или ХF-92А), был построен. Обозначение изменилось в связи с общим изменением системы обозначений в ВВС США. 1 июня 1948 года обозначения поменялись с Р — «охотник» на F — «истребитель». По сравнению с первоначальным проектом, у модели ХР-92-СО за исключением треугольного крыла и треугольного киля, на первый взгляд, не было ничего нового.

Фирме «Конвэр» не пришлось беспокоиться о «больших деньгах», так как в работе было несколько других проектов, которые финансово подстраховывали компанию на случай неудачи с треугольным крылом. После преобразования в отдельный вид вооруженных сил ВВС США постоянно требовали финансирования для создания новых самолетов для отражения «советской угрозы». Возникновение «железного занавеса» и создание биполярного мира требовали новых вооружений и новых систем контроля воздушного пространства. В атомную эпоху Америка больше не находилась в безопасности, за океаном, а средства ответного ядерного удара СССР представлялись смертельной угрозой.

Задача сбивать советские бомбардировщики над Североамериканским континентом поручалась командованию ADC/ПВО США, а для их раннего обнаружения были созданы несколько линий радиолокационных станций. Так как ближайший маршрут между СССР и США пролегал через Северный полюс, то этому направлению уделялось особое внимание. Самой северной была линия DEW между 60-й и 72-й параллелями, проходящая через Алеутские острова, Аляску, Канаду и Буффонские острова. Линия MHS-CANADA располагалась на 55-й параллели от Тише до Атлантического океана. Линия PINE-TREE проходила по 50-й параллели вдоль северной границы США. Западные и восточные рубежи контролировались радарами американского ВМФ и самолетами ДРЛО ВВС США. Южную и восточную морские границы мониторили РЛС на «башнях Техаса» — радарных платформах, установленных на сваях над уровнем моря.

Для непосредственного же поражения самолетов противника была предложена система вооружений ADC, состоящая из двух основных частей (была взята из практики немецкого RLM). Первая часть — WS-200A, основанная на беспилотном перехватчике (ракете) «Боинг» IM-99 Bomarc (F-99/CIM-10A/B) с соответствующим управлением. Вторая часть -WS-201A, состоящая из электронного комплекса ECS/FCS с управляемыми ракетами в качестве ударного средства. Управляемые ракеты комплекса МХ-904 предназначались для использования с пилотируемых перехватчиков, которые должны были появиться не позднее 1954 года. И WS-200A, и WS-201A были замкнуты на полуавтоматическую систему связи и передачи команд SAGE из ПВО NORAD.

Наиболее сложным элементом WS-201A была бортовая электроника ECS/FCS (проектное обозначение МХ-1179). ВВС США определили к ней требования одновременно с предложением по МХ-1554 и обратились к фирмам «Дженерал Электрик», «Хьюз», «Мартин», «Норт Америкэн», «Вестин-гауз» и RCA с запросом о возможности создания данной аппаратуры. В ноябре 1951 года был назван победитель конкурса — им стала фирма «Хьюз».

Все дозвуковые самолеты-истребители уже использовали систему бортовой электроники. Локхид F-94 «Старфайр» оснащались комплексом FCS Е-1 или Е-5 с РЛС AN/APG-33 либо AN/APG-40; самолеты Нортроп F-89 «Скорпион» — комплексом Е-1 или Е-6, или Е-9 с РЛС AN/APG-33 (либо AN/ APG-40); Норт Американ F-86 «Сэйбр Дог» — Е-3 или Е-4, возможно MG-4, F-86K с радаром AN/APG-36 или AN/ APG-37. Все самолеты имели автопилот F-5. В системах F-94, F-89 и F-86D/K использовались бортовые компьютеры AN/APA-84.

По техническому заданию, управляемый полет с атакой цели, в том числе наведение, сближение, опознавание, захват, прицеливание и пуск неуправляемых или управляемых ракет, а также контроль результатов атаки, отворот и возвращение (включая полет в стратосфере и в плохих погодных условиях) должны были выполняться в автоматическом режиме. Соответствующая аппаратура и алгоритмы были созданы, но полной автоматизации (без участия пилота), как это требовалось в проекте МХ-1179, достичь не удалось. Таким образом, проект самолета МХ-1554 был как бы ступенькой к следующему, улучшенному проекту МХ-1179, который впервые в истории авиации стал новым этапом в системах авиационного оружия.

Требования к летным параметрам самолета WS-201A были сформулированы ВВС США 13 января 1949 года в документе ADO (Advanced Development Objective — «Продвинутая цель развития»), Необходимость сверхзвукового полета на потолке 15 240 м была основной, что и было вписано в контракт 18 июня 1950 года. На задание с проектным обозначением МХ-1554 откликнулись компании «Конвэр», «Чейнз-Воут», «Дуглас», «Локхид», «Норт Америкэн» и «Репаблик», представив девять проектов. В фаворитах оказались два предложения: «Модель 8-8» (в дальнейшем получившая обозначение YF-102) от «Конвэр» и XF-103 из фирмы «Репаблик».

Огромный титановый XF-103 без выступающей кабины, с треугольными крыльями и оперением, и с комбинированной (экзотической) силовой установкой (ТРД + ЖРД) «Райт» XJ67-W-3 + XRJ-55-N-1, обещал скорость М=4 и более. Проектирование и строительство металлического макета продолжалось до 21 августа 1957 года, пока Пентагон не остановил работы.

11 сентября 1951 года «Конвэр» получил желанный контракт со своим проектом МХ-1554. Сложно сказать, какова здесь была роль генерала Джозефа Т. МакНарнея с его обширными связями в Пентагоне, — с 1 октября 1947 года по 1 марта 1949 года он был временно отстранен от должности командира Командования материальной части ВВС, но, в конце концов, сел в кресло директора «Конвэр» в Сан-Диего.

Ускорению разработки самолета «Модель 8-8» очень способствовал демонстратор технологии треугольного крыла «Модель 7-002» (в дальнейшем ХР-92А). На пятой скоростной пробежке испытатель Эллис Шеннон слегка превысил заданную скорость и помог аппарату «Семь мячей два» оторваться от поверхности высохшего соленого озера Мурок в Калифорнии (позже авиабаза Эдвардс). Пилот пролетел две мили (3,2 км) на высоте от 3 до 4,5 м. Этот минутный подлет произошел в субботу 18 сентября 1948 года. И Шеннон действительно заслужил войти с ним в историю. Он пилотировал все корпоративные «пропеллеры» после гибридного ХР-81 прежде, чем летать на самолетах В-10, «Мэриленд» и РВМ в фирме «Мартин». Известен он также и тем, что боялся затем использовать на ХР-92А катапультное кресло. Впрочем, другие испытатели также не пылали к ним любовью.

ХР-92А провел в воздухе в общей сложности 61 час 59 минут во время 118 полетов. Недостаточная тяга двигателя J33-А-23, а также его более поздних версий, с архаичным способом форсажа, не позволила достичь скорости звука в горизонтальном полете. По расчетам, скорость должна была составлять М=1,2. Наивысший результат М=0,91 прибор зафиксировал в пикировании с высоты 10 668 м под углом 45°, что соответствует истиной скорости М=1,02—1,04. Испытательные полеты на минимальных скоростях на околосрывных режимах (не менее 109 км/ч при центровке 29% САХ с углом атаки около 44° и 159 км/ч при 25% САХ) дали много новой информации и ценного опыта. Самый малый коэффициент сопротивления Сх=0,010 был получен на скорости чуть большей, чем М=0,85. Но полное сопротивление оказалось значительно большим, чем у аналогичного самолета со стреловидным крылом. При этом продольная устойчивость в полете была очень хорошей. Также для всех пилотов стали неожиданными превосходная поперечная устойчивость и управляемость. Летчик Йегер отмечал: «Дельта может переиграть практически любой самолет на любой высоте. Когда же дело доходит до посадки — это обычная машина». Было установлено, что управляемость элевонами и устойчивость были весьма эффективны даже несмотря на то, что они имели вторичный динамический эффект при отклонении. В общем, перспективы проекта казались радужными!

Командование материальной части ВВС и инженеры фирмы «Конвэр» были просто опьянены возможностями треугольного крыла и использовали его во многих последующих проектах. «F-102 с треугольным крылом получился в 1,22 раза длиннее, чем обычная конструкция, поэтому у нас будет достаточно места для электроники и шести управляемых ракет, которые аккуратно разместятся под воздуховодом и реактивным двигателем. Только из-за наличия радара и различных «ящиков» модифицированной боевой системы Е 9 воздухозаборники надо расположить по бортам», — рассуждали конструкторы.

Хотя самолет еще толком не летал, американцы во всю занимались его рекламой. Вот некоторые слоганы того периода: «Это треугольник с более чем тремя точками опоры», «Инжиниринг для N-й силы», «Новое крыло Америки для атомной обороны», «Дельта-крыло — это треугольное решение проблемы полета человека в виртуальности скорости звука и за его пределами», «Дельта дала Америке свой первый сверхзвуковой истребитель!»

Ожидалось, что с двигателем «Райт» J67 самолет разовьет скорость М=1,93 на высоте 18 897 м. Добиться этого не удалось. Был выбран более мощный «Вестенгауз» J40, который использовался на военно-морских сверхзвуковых Дуглас F4D-1 «Скайрэй» и ХF5D-1 «Скайлансер», на палубных истребителях МакДоннел F2Н «Демон», Грумман ХF10F-1 «Ягуар» с изменяемой стреловидностью крыла и на палубном бомбардировщике Дуглас ХАЗD «Скайориор». Расчетная скорость составляла М=1,88 на высоте 17 220 м. Прототип двигателя ХJ40 (J40) имел диаметр 1016 мм и проходил испытания с 28 октября 1948 года. Однако его раз работка сопровождалась бесконечными переделками и была завершена только в июле 1955 года. В третьем экспериментальном самолете использовали форсажный двигатель «Пратт-Уитни» J57-Р-11с необычной в то время двух-вальной схемой.

«Конвэр» тесно взаимодействовал с фирмами «Хьюз» и «Пратт-Уитни», и совместными усилиями все-таки получил «крутой» совершенный перехватчик. В процессе разработки и проектирования выдающейся системы Е-9/МG-З/МG-10, управляемых ракет «Фалкон», планера F-102, а также в расчете на перспективные двигатели J57-Р-11/Р-41/Р-23/Р-25, конструкторы надеялись преодолеть сопротивление военной бюрократии, которая постоянно затрудняла и усложняла процесс создания самолета. В 1951 году Департамент исследований и развития состоял из 16 комитетов, 84 комиссий и 174 подкомиссий с общим штатом до 3000 консультантов. Злые языки называли его «Противосамолетный департамент» или «Совет по отсталости и задержкам».

F-102 стал не только образцом концепции системы автоматизированного оружия, но и поворотным пунктом денежных потоков от Пентагона в сторону авиационной промышленности. Однако на этом пути встретилось много конкурентов, поэтому фирма «Конвэр» стремилась до предела минимизировать издержки производства и ускорить летные испытания. Был внедрен план генерала Кука и инженера Крайгайхо под лозунгом «Разработка — производство!», который предусматривал запуск «гибких» монтажных линий параллельно с интенсивными полетными испытаниями двух-четырех реальных предсерийных образцов. Цель состояла в том, чтобы вносить изменения в ходе серийного производства, не дожидаясь окончания испытаний. При этом использовался немецкий способ сборки в универсальных приспособлениях и производство больших панелей с помощью американских технологий, включая сотовые конструкции и композиционные материалы, заимствованные из программы В-58.

Первый образец YF-102-С0 (модель 8-80, с.н. 52-7994) перевезли из Сан-Диего на базу Эдвардс, где 24 октября 1953 года под управлением полковника Ричарда Джонсона и состоялся его первый полет. Но радость длилась недолго. Уже через восемь дней самолет совершил вынужденную посадку за пределами ВВП. При взлете обороты и температура газов в двигателе были в норме, но давление в воздушно-газовом тракте оказалось низким, что не обеспечивало достаточную тягу. На приборной панели загорелись соответствующие сигналы…

Второй образец машины YF-102-СО (с.н. 52-7995) облетал Сэм Шенон 11 января 1954 года и обнаружил множество проблем. Удалось достичь максимальной скорости только М=0,98 и практического потолка в 14 630 м. Кроме того, наблюдался бафтинг на малых высотах и на малых скоростях. Вердикт: самолет YF-102 не мог превысить скорость звука в горизонтальном полете и не отвечал основным техническим требованиям.

Фюзеляж был немедленно удлинен на 2,13 м, изменены консоли крыла и руль направления у фюзеляжа, искривлена передняя кромка и приподнята законцовка крыла, что привело к росту веса планера на 1586 кг. И все это при нулевом росте летных показателей! Скорость звука все еще была на другой стороне бесконечных усовершенствований. Вышеуказанные изменения коснулись машины YF-102 (с.н. 52-7995) и восьми YF-I02-CO (модель 8-82, с.н. от 53-1779 до 53-1786). Все напрасно! Это был крах…

Адольф Бурштейн, сторонник треугольного крыла в фирме «Конвэр», не мог представить Келли Джонсону реферат о преимуществах треугольного дельта-крыла, который он собирался прочесть на съезде Национального Авиационного Конгресса в Лос-Анжелесе 2 октября 1953 года. Даже гениальный Джонсон в «Скунс-Хаус» не пропустил треугольное крыло в эпохальный самолет Локхид F-104 «Старфайтер». В предварительном проекте CL-CL-227-0-11 и 227-8-1 оно рассматривалось, но было отвергнуто в пользу трапециевидного. Не виданные до той поры трапециевидные крылья с очень тонким профилем, толщиной 3,36%, были применены в разработке F-104, показавшего скорость около М=2. А самолет YF-102 все еще так и не достиг скорости звука.

Оказалось, что ключ к решению неудач фирмы «Конвэр» скрывался в знаниях немецких аэродинамиков. В NACA вовремя вспомнили о трофейной папке под названием «KQchemann Coke Bottle», посвященной проблеме, позже сформулированной Ричардом Трэвис Виткомбом. Речь идет о «Правиле площадей». Согласно ему, общее сопротивление в трансзвуковой и ближней сверхзвуковой областях зависит от правильного распределения площадей поперечных сечений, расположенных вдоль продольной оси аппарата. В месте примыкания крыла к фюзеляжу, последний должен «ужиматься». На этот раз — это было попадание «в яблочко», и четыре машины YF-102A-17-C0 (модель 8-90, с.н. 53-1787 — 53-1790) срочно переделали, сузив фюзеляж в месте прилегания крыла. Кроме того, перестроили воздухозаборники, применили более тонкий профиль крыла, толщиной 5%, и увеличили размах на 345 мм: с 11,277 м до 11,622 м. А также удлинили нос, установили веретенообразные «нашлепки» на конце фюзеляжа (для плавного изменения площадей поперечных сечений в районе задней кромки крыла), сузили фонарь кабины, а ветровое стекло сделали характерной, остроклиновидной формы.

После доработок незамедлительно приступили к летным испытаниям, установив вместо неготового проектного двигателя J57-Р-11 временный «Вестенгауз» 340.

Настало время потрудиться выздоровевшему Дику Джонсону. 20 декабря 1954 года он поднял в небо YF-102A (с.н. 53-1787). А спустя два дня конструкторы фирмы «Конвэр» получили настоящий новогодний подарок: их детище достигло скорости М=1,2 на высоте 16 154 м! В дальнейшем этот самолет с треугольным крылом в красно-сине-голубой раскраске был использован для рекламной кампании по продвижению сверхзвукового истребителя. Серийное производство получило зеленый свет и могло развернуться на полные обороты. Для фирмы миновала угроза банкротства, а впереди замаячили горизонты великих свершений и процветания.

Первая серийная машина F-102А-5-СО (модель 8-10, с.н. 53-1791) с новейшим двигателем J57-Р-23, предшествующим последнему J57-Р-25, взлетела 24 июня 1955 года. Всего же было апреля 1958 года построено 875 самолетов в 24-х сериях — от F-102А-5-СО (с.н. 53-1791) до F-102-А-95-СО (с.н. 57-0909). Система подготовки летчиков для них требовала наличия двухместного учебно-тренировочного самолета. Так был создан ТР-102А-5-СО (первый экземпляр с.н. 54-1351 WS-201L, модель 8-12, облетан Д. Джонсоном, 8 ноября 1955 года). Он существенно отличался от своего боевого собрата. Пилот и инструктор сидели рядом, что повлекло полную переделку носовой части фюзеляжа. Из-за широкого носа самолет получил прозвище «Ванна». И хотя из-за увеличенных размеров он не мог достичь скорости звука, все равно считался боевым. Заключенный контракт предусматривал постройку 198 машин, но после корректировки из Сан-Диего выкатили 111 самолетов в пятнадцати сериях — от ТF-102А-5-СО (с.н. 54-1351) до ТF-102А-45-СО (с.н. 56-2379).

(Продолжение следует)

Дмитрий КУЗНЕЦОВ