Столетняя история “летающего крыла” - Дмитрий Соболев

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.

После катастрофы ВМС сократили заказ до 3 машин. Из них летала только одна. Выполнять испытания на максимальную скорость не рисковали, вместо этого отрабатывалась техника взлета и посадки в открытом море. Из-за сильных вибраций при движении по волнам это оказалось очень непростым делом. Б.Лонг, принимавший участие в этих испытаниях, пишет: "Во время разбега при высоте волн всего в два дюйма я испытывал перегрузку в 5,5 д, возникающую с частотой 15—17 раз в секунду. Из-за такой вибрации я почти ничего не видел и для взлета почти вслепую тянул на себя ручку управления и перемещал дроссель двигателей на форсажный режим."[17] Что же говорить об ощущениях летчика во время движения при большой волне!

"Си Дарт ''— попытка создания сверхзвукового гидросамолета.

Чтобы уменьшить вибрации, вместо двух лыж на самолете установили одну, придав ей в поперечном сечении V-образную форму. Тряска при разбеге и пробеге стала заметно слабее, но возникли проблемы с обеспечением поперечной устойчивости при глиссировании на малых скоростях.

Испытания XF2Y-1 продолжались до конца 1957 г., было выполнено около 300 рулежек и полетов. Из-за сложной техники взлета и посадки и сомнениях в его способности выходить на сверхзвук самолет в конце концов признали непригодным для практических целей. Сейчас один из "Си Дартов" можно видеть в Аэрокосмическом музее в Сан Диего, другой находится в запасниках Национального аэрокосмического музея США (Вашингтон).

Наиболее дорогостоящей и технически сложной "бесхвосткой" фирмы Конвэр стал сверхзвуковой бомбардировщик В-58 "Хаслер" ("Энергичный"). Проектные работы по нему развернулись в начале 50-х годов, после объявления ВВС конкурса на дальний сверхзвуковой носитель ядерного оружия.

Создание сверхзвукового бомбардировщика являлось намного более сложной технической задачей по сравнению с разработкой сверхзвукового истребителя-перехватчика. Помимо малого волнового сопротивления и большой тяги двигателей от бомбардировщика требовались значительно большие дальность и грузоподъемность. Кроме того, из-за трения и сжатия воздуха в скачках уплотнения при продолжительном полете со сверхзвуковой скоростью конструкция самолета нагревалась, поэтому необходимо было предусмотреть защиту внутренних систем и оборудования от перегрева.

Самой трудной проблемой было обеспечение большой дальности полета. Тонкое треугольное крыло малого удлинения имеет небольшое волновое сопротивление, но его аэродинамическое качество также весьма мало. При переходе на сверхзвук из-за образования скачков уплотнения качество снижается примерно в два раза. К тому же, на сверхзвуковом режиме полета повышается расход топлива двигателем. Таким образом, для достижения той же дальности сверхзвуковой бомбардировщик должен был иметь на борту в несколько раз больше топлива, чем его дозвуковой собрат с обычным стреловидным крылом.

Вначале "Конвэр" разрабатывала следующий вариант: четырехдвигательный бомбардировщик с атомной бомбой преодолевал часть расстояния "на спине" дозвукового носителя В-36, затем отсоединялся и выполнял сверхзвуковой бросок к цели. Однако медленно летящий "составной" самолет был слишком легкой добычей для истребителей, поэтому от этой идеи отказались. В 1953 г. было решено строить полностью автономный сверхзвуковой бомбардировщик. Согласно условиям ВВС, он должен был нести боевую нагрузку 4,5 т, обладать радиусом действия 4260 км и иметь максимальную скорость М = 2,1.

Программа создания В-58 продолжалась три года и была одной из самых дорогостоящих в истории авиации США. В проектировании и изготовлении самолета кроме 1300 инженеров фирмы Конвэр участвовали сотни организаций-субподрядчиков. В общей сложности на разработку бомбардировщика ушло 9,34 миллионов человеко-часов.

Полноразмерный макет первого варианта бомбардировщика В-58 (1952 г.).

За основу аэродинамической компоновки самолета была взята схема истребителя F-102A. Кроме меньшего волнового сопротивления схема "бесхвостка" с дельта видным крылом позволяла снизить потери подъемной силы на балансировку в сверхзвуковом полете по сравнению с самолетом обычной схемы.[18] Для того, чтобы еще больше "сгладить" влияние сдвига фокуса крыла на сверхзвуковой скорости, В-58 оборудовали системой автоматической перекачки части топлива в специальный хвостовой бак: перемещение центра тяжести отчасти компенсировало сдвиг фокуса назад. Передняя часть крыла, так же, как на F-102A, имела коническую крутку и угол стреловидности 60°.

Заданную максимальную скорость полета должны были обеспечивать четыре новейшие турбореактивные двигателя Дженерал Электрик J-79. На начальной стадии проектирования самолета их планировали установить в двух сдвоенных гондолах под крылом, однако распределение поперечных сечений при такой схеме не соответствовало "правилу площадей". Поэтому в конце 1954 г. двигатели решили разместить по отдельности на четырех выдвинутых вперед пилонах. При этом удалось добиться компоновки, почти идеально отвечающей "правилу площадей".

Бомбардировщик делали в основном из обычных алюминиевых сплавов, но технология изготовления обшивки была новаторской. Обшивка имела слоеную конструкцию из тонких дюралевых листов, наклеенных на алюминиевый сотовый наполнитель, напоминающий пчелиные соты (в частях крыла, подверженных нагреву от реактивной струи двигателей, вместо алюминия применялась более жаропрочная нержавеющая сталь). Производство такой обшивки было трудоемким, но зато обеспечивало высокую жесткость и меньшую теплопроводность поверхности, а также снижало относительный вес конструкции планера самолета на 10—15%.

Управление элевонами и рулем направления осуществлялось с помощью необратимой гидравлической бустерной системы. Без этого пилотирование самолета было бы невозможно: при полете на максимальной скорости шарнирный момент элевона достигал 16500 кгм. Так же, как на F-102, система управления была в значительной степени автоматизирована и снабжена демпферами колебаний. Например, угол отклонения элевонов, необходимый для продольной балансировки самолета, мог устанавливаться автоматически. Наивыгоднейшую скорость захода на посадку, зависящую от веса аппарата, также определял бортовой вычислитель. Впервые в авиации приборы, управляющие полетом, были выполнены на основе полупроводников. Это позволило значительно уменьшить вес бортового оборудования.

Зауженный по условиям "правила площадей" фюзеляж, начиненный, к тому же, оборудованием и топливными баками, не оставлял места для бомбового отсека. Поэтому термоядерную бомбу весом около 3 т пришлось разместить в специальном контейнере под самолетом. Он имел длину 17,4 м и диаметр 1,5 м. Кроме бомбы контейнер мог вмещать более 10 т топлива. В полете топливо вырабатывалось, и бомба вместе с контейнером сбрасывалась на цель.

Экипаж включал трех человек: летчика, штурмана-бомбардира и оператора оборонительной системы, состоящей из хвостовой пушечной установки и средств для создания радиолокационных помех. Все они находились в отдельных герметичных кабинах. С 1962 г. вместо катапультируемых кресел кабины экипажа оборудовали индивидуальными спасательными капсулами, снабженными ракетными двигателями, амортизаторами, кислородной системой и надувными баллонами (на случай посадки на воду). Капсула обеспечивала покидание самолета на скоростях от 185 км/ч на нулевой высоте до 2100 км/ч на большой высоте. Первое испытание системы катапультирования на сверхзвуке прошло в марте 1962 г. Вместо человека в капсулу поместили медвежонка; он остался цел и невредим.

Из-за висящего под фюзеляжем "топливно-бомбового" контейнера шасси имело необычно большую высоту стоек. Колеса, наоборот, были очень маленькие, меньше, чем у легкового автомобиля — их диаметр составлял всего 0,56 м. Это было сделано для того, чтобы при уборке они могли уместиться в крыло, относительная толщина которого равнялась всего 3%. На каждую из боковых стоек крепилось по восемь колес, менее нагруженная передняя стойка несла два колеса.