Столетняя история “летающего крыла” - Дмитрий Соболев

Однако, к счастью для многих, F-102 был спасен. Инженер вышеупомянутого комитета Ричард Уиткомб провел ряд испытаний самолета в аэродинамической трубе, в результате чего была изменена форма его фюзеляжа. Уиткомб обнаружил, что самолет, имеющий суженное сечение фюзеляжа в местах пристыковки крыльев, будет иметь меньшее лобовое сопротивление и, следовательно, большую скорость. Это особенно относится к такому самолету, как F-102, у которого массивное дельтавидное крыло значительно увеличивало лобовое сопротивление."[14]

Идея, выдвинутая Р.Уиткомбом, получила название "правила площадей". Впоследствии она нашла воплощение в конструкции большинства сверхзвуковых самолетов. Применительно же к F-102 "правило площадей" позволило на 20% снизить сопротивление самолета при М=1. Еще 10% выигрыша дало удлинение более чем на три метра передней части фюзеляжа и изменение формы фонаря кабины.[15]

В процессе модификации для улучшения срывных характеристик была применена коническая крутка крыла, т.е. постепенно увеличивающийся от основания к концам отгиб передней кромки вниз. В результате наиболее подверженные срыву концевые части крыла теперь рассекали воздух под меньшим углом атаки, а это снизило опасность потери эффективности элевонов. Кроме этого, коническая крутка передней кромки так меняла распределение подъемной силы по размаху, что индуктивное сопротивление крыла на дозвуковых скоростях становилось меньше.

Доработки заняли около четырех месяцев. Новому, аэродинамически "облагороженному" варианту самолета дали обозначение F-102A. 20 декабря 1954 г. он впервые поднялся в воздух, а уже на следующий день преодолел в горизонтальном полете на высоте 10000 м заветный "звуковой барьер". Его максимальная скорость составила 1295 км/ч (М= 1,22), практический потолок — 16150 м.

Серийный F-102A.

Нa этот раз характеристики перехватчика соответствовали требованием военных и было принято решение начать его серийное производство. С июня 1955 г. по октябрь 1958 г. на заводе фирмы Конвэр в Сан-Диего выпустили около 1000 F-102A, из них 111 — в двухместном тренировочном варианте TF-102A. Это был первый в истории авиации самолет с треугольным крылом, принятый на вооружение, и первая в мире сверхзвуковая "бесхвостка".

На протяжении нескольких лет F-102 составлял основу авиационных частей ПВО США. В соответствии с господствующими в те годы взглядами на применение авиации он не имел пушечного вооружения и нес только реактивные снаряды: 6 управляемых (УРС), расположенных в специальном отсеке за кабиной, и 12 неуправляемых (НУРС). Система наведения и управления огнем была самой современной. После взлета и вплоть до сближения с целью на расстояние 30 км управление самолетом осуществлялось с помощью наземной станции наведения. После этого самолет "вела" бортовая система наведения. На расчетной дистанции автоматически производился залп ракетными снарядами. Управление машиной при возвращении на базу также осуществлялось с помощью наземной станции. Таким образом, в течение большей части полета на перехват противника функции летчика сводились, в основном, к наблюдению за правильностью работы автоматических устройств.

В конце 50-х годов на смену F-102 пришел новый истребитель-перехватчик Конвэр F-106 "Дельта Дарт" ("Треугольный дротик"). Благодаря более мощному двигателю Пратт-Уитни J-75 и улучшенной аэродинамике он развивал скорость М = 2, что соответствует 2136 км/ч на высоте 10700 м. Новая электронная система управления полетом не только обеспечивала автоматический перехват цели, но взлет и заход на посадку также могли происходить без участия летчика, по командам от наземных станций.

Разработка F-106 началась почти одновременно с проектными работами по "Дельта Деггер". Предполагалось, что это будет усовершенствованный вариант F-102A, отличающийся лишь более сильным двигателем. Поэтому первоначально самолет фигурировал под обозначением F-102B. Однако в ходе проектирования машина аккумулировала в себе столько изменений, что, фактически, получился новый самолет. В 1956 г. ВВС присвоили ему индекс F-106A.

Как отмечалось, F-102 модифицировался под "правило площадей", так сказать, в экстренном порядке, когда уже было построено два опытных образца и полным ходом шла подготовка к серийному выпуску. При создании же F-106 конструкторы, вооруженные накопленным опытом, смогли заранее предусмотреть все особенности аэродинамической компоновки сверхзвукового истребителя-"бесхвостки". Поэтому новый перехватчик, при той же, как у F-102 общей схеме, отличался большей "чистотой" и продуманностью форм. Носовая часть стала более вытянутой, "иглообразной". Воздухозаборники перенесли назад, к основанию крыла. Это не только уменьшило длину воздуховодов, но и улучшило обзор из кабины. С боков сопловой части фюзеляжа исчезли бульбообразные наросты, необходимые у F-102 для плавного перехода площади поперечных сечений — краеугольного камня "правила площадей". Вместо этого на F-106 увеличили диаметр сопла и изменили форму киля; очертания и размеры крыла остались без изменений.

Первый вылет на F-106A произошел на следующий день после Рождества — 26 декабря 1956 г. В феврале 1957 г. начались испытания второй машины, уже с вооружением. Чрезвычайно сложная электронная система наведения и управления огнем, а также еще "сырой" ТРД J-75 потребовали длительных доводок, поэтому испытания затянулись на два года и в части самолет стал поступать только в 1959 г. 15 декабря 1959 г. Д.Роджерс установил на нем абсолютный рекорд скорости — 2456 км/ч. Этот рекорд продержался три года.

F-106 имел радиус действия 790 км, скороподъемность у земли 217 м/с, практический потолок 17400 м. В отсеке вооружения самолет мог нести одну неуправляемую ядерную ракету и 4 УРС "Фалкон".

До конца 1960 г. было изготовлено 340 F-106, из них 63 — двухместных (F-106B). Они стояли на вооружении ПВО США до середины 80-х годов, когда их заменили на истребители нового поколения F-15 и F-16. Так что F-106 вполне можно отнести к самолетам-'долгожителям".

Самолеты F-106 многие годы находились на вооружении ПВО США.

Небезынтересно сравнить аэродинамические характеристики "бесхвостки" F-106 и другого истребителя "сотой" серии — F-105, построенного по "классической" схеме. Согласно данным, приведенным в книге сотрудника НАСА Л.Лофтина, F-106A имел вдвое меньший коэффициент минимального лобового сопротивления — 0,0083 (у F-105G — 0,017 ).[16] По весу самолеты были близки, на них стоял один и тот же двигатель и, казалось бы, более "аэродинамичный" F-106 должен быть и более скоростным. Однако машины имели практически одинаковую максимальную скорость. Объясняется это тем, что из-за ограничения по посадочной скорости площадь крыла "бесхвостки", имеющей, в силу специфики данной схемы, меньший Су пос, должна была быть больше. А с увеличением площади, как известно, растет и лобовое сопротивление. Если учесть, что у F-105 площадь крыла равнялась 35,8 м², а у F-106 — 64,8 м², то становится понятным, почему оба самолета развивали одинаковую максимальную скорость. Так что малый коэффициент лобового сопротивления — это еще не все...

Одновременно с постройкой "сухопутных" истребителей фирма Конвэр предприняла попытку создать, используя ту же аэродинамическую схему, сверхзвуковой гидросамолет — XF2Y-1 "Си Дарт" ("Морской дротик"). Проектирование его началось в январе 1951 г. по контракту с авиационно-техническим управлением ВМС США.

Было ясно, что обычные поплавки создают слишком большое сопротивление и не позволят выйти на сверхзвук. Инженеры "Конвэра" нашли оригинальное решение: самолет решили поставить на две плоские гидролыжи, убирающиеся после взлета в ниши в фюзеляже. Благодаря герметичному фюзеляжу "Си Дарт" мог находиться на плаву до тех пор, пока не достигнет скорости, при которой действующие на лыжи гидродинамические силы "вытолкнут" корпус самолета из воды.

Экспериментальный образец гидроистребителя был спущен на воду залива Сан-Диего в конце 1952 г. 9 апреля следующего года ведущий летчик-испытатель фирмы Конвэр Э.Шэннон совершил на нем первый полет.

Самолет был снабжен двумя ТРД Вестингауз J-34 с тягой по 1540 кгс. Для предотвращения попадания воды в двигатели при движении по воде их установили в верхней части фюзеляжа, над крылом. Разбег самолета составлял почти 2 км, но это было не страшно — океан, в отличие от аэродрома, безграничен. Скорость отрыва от воды составляла 230 км/ч.

3 августа 1954 г. Чарльз Ричборг на втором XF2Y-1 с двигателями Вестингауз J-46 (тяга на форсаже — 2720 кгс) в пологом пикировании преодолел "звуковой барьер". Это давало основания надеяться, что в скором времени удастся превысить скорость звука в горизонтальном полете. Руководство ВМС уже подготовило контракт на постройку 12 предсерийных гидроистребителей. Но все планы спутала катастрофа, случившаяся 4 ноября 1954 г. во время демонстрации XF2Y-1 №2 представителям прессы. Во время полета на небольшой высоте со скоростью около 900 км/ч самолет вдруг начал сильно раскачиваться в вертикальной плоскости и разломился на части. Ричборг не смог катапультироваться и погиб. Причиной случившегося сочли резонансные колебания, возникшие в результате случайной раскачки самолета пилотом, управлявшим рулями с помощью весьма еще несовершенной бустерной системы необратимого типа.