Бесплодная попытка. Проект дальнего истребителя-перехватчика North American F-108 Rapier. США

Бесплодная попытка. Проект дальнего истребителя-перехватчика North American F-108 Rapier. США

Содержание:

Предисловие редакции: Rapier (рапира) был проектом «супер» перехватчика, который должен был развивать скорость M=3,0, иметь большую дальность полета и атаковать врага ракетами большой даль­ности. Единственным недостатком самолета была его стоимость.

В начале 1950-х годов, когда на вооружение ВВС США был принят полностью удовлетворявший американских военных истребитель-перехватчик Convair F-106 Delta Dart, в Пентагоне на основе полученной информации о перспективах развития советской бомбардировочной авиации – в присылаемых материалах утверждалось, что на вооружение ВВС СССР вскоре поступят новые самолеты с очень высокими летными характеристиками – решили сохранить давление на производителей самолетов. В целях противодействия перспективным советским реактивным бомбардировщикам командованием ВВС США был дан старт программе создания перехватчика дальнего радиуса действия (Long Range Interceptor – LRI) с предполагаемым принятием на вооружение в 1958 году.

В феврале 1952 года начались предварительные переговоры между представителями ВВС США и авиастроительных компаний. Этот «супер» перехватчик должен был использовать все возможности, предоставляемые будущей системой ПВО SAGE (Semi-Automatic Ground Environnement – полуавтоматические наземные средства) [1]. Проект спецификации, разработанный командованием ПВО (Air Defense Command – ADC) весной 1953 года был вне всякого сомнения очень амбициозным. Создаваемый по программе LRI перехватчик должен был иметь двухдвигательную силовую установку, обладать способностью выполнять полет на высоте 35 000 футов (10 670 м) со скоростью в диапазоне M=1,4 … 1,9. Боевой потолок перехватчика должен был быть не менее 60 000 футов (18 300 м), а боевой радиус действия в зависимости от задания должен был находиться в диапазоне от 700 до 1000 морских миль (1300–1850 км).

В конце 1953 года был сделан новый шаг с принятием решения о формализации «паспорта программы» (fiche programme) и организацией конкурса между авиастроительными компаниями с целью начать серийное производство победителя и принять его на вооружение в середине 1958 года. Поскольку будущий самолет должен был являться частью системы вооружения WS-202A, то как следствие он должен был стать двухместным, двухдвигательным и оснащаться радаром с дальностью обнаружения не менее 100 морских миль (185 км). Вооружение перехватчика должно было состоять как минимум из трех ракет «воздух-воздух» с ядерной боевой частью, способных поражать самолеты противника вне зоны видимости, либо из восьми ракет GAR-1A (будущий Falcon), либо из сорока восьми НУР. Требования к летным характеристикам в целом оставались неизменными и соответствовали упомянутым выше за исключением максимальной скорость, которая должна была быть не менее M=1,7.

Компания, которой удалось заполучить контракт, имела всего 30 месяцев на постройку и испытания первого прототипа. При этом следует понимать, что решение о запуске программы должно было быть представлено Пентагоном 1 января 1955 года, т.е. датой первого полета становилось 1 января 1958 года, и тем самым дата ввода в эксплуатацию смещалась вправо относительно первоначально запланированной.

Предложения были разосланы как авиастроительным компаниям-поставщикам ВВС США (Boeing, Douglas, Lockheed, McDonnell, North American [North American Aviation], Northrop и Republic), так и компаниям-поставщикам ВМС США (Vought и Grumman)

Lockheed, Northrop и North American

Американским военным было предложено семь проектов; первое место занял проект компании Northrop, второе и третье места разделили проекты компаний Lockheed и Douglas. Однако ни один из них не по своим характеристикам не удовлетворял требованиям, и командование ВВС США приняло решение сместить запланированный ввод в эксплуатацию на 1963 или 1964 год. После жарких дискуссий командование ВВС США 20 июля 1955 года закрыло программу LRI, а компании Lockheed, Northrop и, как ни странно, North American получили контракты на проведение исследовательских работ. После ознакомления с результатами исследований, представлявшими собой 1-й этап программы, командованием ВВС США планировался отбор двух конкурсантов для участия во 2-м этапе программы, который должен был привести к инспектированию макета в натуральную величину и постройке прототипов.

Именно в этом контексте 6 октября 1955 года Пентагон выпустил тактико-техническое задание GOR-114 (General Operational Requirement – общие оперативные требования) на эксперимен­таль­ный перехватчик дальнего радиуса действия (LRI-X). Требования к новому перехватчику были в основном идентичны требованиям LRI: экипаж из двух человек, силовая установка из двух турбореактивных двигателей, максимальная скорость на высоте 40 000 футов (12 190 м) должна была быть не меньше M=1,7, боевой радиус не менее 1000 морских миль (1850 км) и практический потолок 60 000 футов (18 300 м); самолет должен был быть оснащен системой управления огнем, способной обнаруживать цели на расстоянии 110 километров, и быть способен уничтожить три вражеских бомбардировщика в каждом боевом вылете.

Появление NA-236

В компании North American проект, создававшийся в рамках программы LRI, получил внутри­фирменное обозначение NA-236. Этот самолет был результатом эволюции первоначальной концепции, работы над которой начались в 1954 году. От первоначального варианта осталось треугольное крыло, переднее горизонтальное оперение, установленное над кабиной пилотов, и силовая установка, состоявшая из двух двигателей General Electric J93, разрабатывавшихся для дальнего бомбардировщика XB-70. Вместе с тем в конструкцию NA-236 были внедрены два технологических усовершенствования: установка воздухозаборников с изменяемой геометрией (примерно такие же воздухозаборники позднее были установлены на палубном ударном самолете North American A-5 Vigilante) и использование титана и нержавеющей стали почти во всей конструкции самолета. Эти материалы должны были позволить конструкции NA-236 выдерживать кинетический нагрев на высоких скоростях полета. Еще одним новшеством для самолета таких размеров было использование цельноповоротного киля больших размеров, у которого неподвижной была лишь небольшая часть у основания. Для увеличения устойчивости к основному килю были добавлены два вспомогательных, установленных на середине размаха крыла. Позднее, когда стало понятно, что этого недостаточно, в хвостовой части фюзеляжа были установлены вспомогательные кили, призванные дополнительно увеличить устойчивость – инженеры компании North American были очень сильно обеспокоены продольной устойчивостью их самолета. Что касается вооружения, то ракеты планировалось разместить в отсеке, расположенном между воздухозаборниками в средней части фюзеляжа. К сожалению, ничего не известно о механизме, с помощью которого ракеты должны были выходить из отсека.

Через год после запуска 1-го этапа три авиастроительные компании передали для изучения и оценки комплекты документации на свои проекты. Проект компании North American был объявлен победителем, представленные компаниями Lockheed и Northrop проекты CL-320 и N-167 проиграли. Однако партия не была еще выиграна: командование ВВС США сомневалось в способности компании предложить такой самолет, а в командовании ПВО сомневались, нужен ли им вообще самолет данного класса… В сложившихся условиях 9 мая 1956 года в Пентагоне было принято решение прекратить программу.

В свою очередь представители командования ПВО предложили на базе LRI создать истребитель-перехватчик, способный летать со скоростью M=2,75 на высоте 21 000 метров. Для решения этой задачи был специально создан комитет во главе с генерал-майором Альбертом Бойдом (Major General Albert Boyd), являвшимся в те годы командиром экспериментального центра Райт-Паттерсон. Комитет пришел к выводу, что вооруженный ракетами трехмаховый перехватчик, способный летать на высоте 21 000 метров и иметь боевой радиус действия 1850 километров, окажется необходим для обеспечения обороны Соединенных Штатов.

Принимая во внимание данное мнение, министерство обороны США 11 апреля 1957 года объявило о переводе программы LRI на новый уровень. Основной задачей, которую ставили перед «новым» перехватчиком, должно было стать предотвращение любого нападения на Соединенные Штаты и на территории, находящиеся под их ответственностью с точки зрения обороны. Для выполнения поставленной задачи перехватчик должен был обладать потенциалом по поиску, обнаружению и уничтожению самолетов противника в пределах и за пределами возможностей других оборонных систем. Данная система вооружения была разработана для действий совместно с SAGE, и она может быть столь же эффективной в условиях уменьшения оперативного управления. Во время войны данный самолет должен был выполнять перехват и разведывательные задачи, причем в каждом боевом вылете уничтожать по три самолета противника.

F-108 или NA-257 с конструктивной точки зрения

В июне 1957 года компания North American получила контракт на проектирование и доводку нового самолета, который получил обозначение F-108. Продолжив там, где они остановились ранее, инженеры конструкторского бюро компании удвоили усилия, чтобы завершить проект, который получил внутрифирменное обозначение NA-257. У инженеров компании была причина спешить: до даты инспекции макета оставалось всего 18 месяцев.

Принимая концепцию NA-236, инженеры внесли несколько изменений во вспомогательные кили, установленные на середине размаха крыла; размеры данных килей были значительно уменьшены. Также изменились и закрылки, которые, по-видимому, были разделены на две части. Перво­начально NA-257, как и NA-236, должен был получить расположенное над кабиной экипажа неподвижное переднее горизонтальное оперение большой стреловидности с размахом 6 метров.

Тем не менее, по мере продвижения работ становилось очевидным, что применение ПГО себя не оправдывает, и летом 1958 года от переднего горизонтального оперения отказались. В крыле общей площадью 130 м² использовался тонкий профиль NACA серии 660000. Силовая установка должна была состоять из двух форсированных турбореактивных двигателей General Electric J93. Двигатели, размещенные в задней части фюзеляжа, питались керосином, запас которого должен был находиться в семи топливных баках общей емкостью 28 900 литров (пять баков размещались в фюзеляже – передний и по два с каждой стороны от отсека вооружения, еще два находились в крыле и являлись структурными элементами его конструкции). В окончательном варианте перехватчика F-108 запас топлива был сокращен до 26 900 литров в девяти баках.

Два члена экипажа должны были размещаться тандемом, и каждый из них имел бы свою собственную спасательную капсулу. Пилотирование F-108 должно было быть в высшей степени автоматизированным, т.е. в идеале пилот управлял бы самолетом только во время взлета и посадки. Что касается системы вооружения, то оно должно было состоять всего лишь из трех ракет «воздух-воздух» GAR-X (впоследствии они получили наименование GAR-9), размещавшихся внутри фюзеляжа на поворотной опоре, и системы управления огнем AN/ASG-18 (ранее известна как XY-1). Ракета GAR-X имела скорость, близкую к M=6, и номинальную дальность полета (теоретическую) 100 морских миль (185 км).

Выполненные в мае 1958 года расчеты показали, что проект F-108 имел максимальную скорость M=3 на высоте 75 000 футов (22 900 м). В зависимости от профиля полета к цели боевой радиус должен был быть равен от 350 до 1000 морских миль (650…1850 км). Все эти значения соответствовали требованиям спецификации.

В то время как в компании North American продолжались работы над самолетом, командование ПВО сделало оценку своих потребностей. Командование пришло к выводу, что для того, чтобы должным образом выполнять свои задачи, ему потребуется не менее 480 перехватчиков F-108A.

Что касается бюджетных аспектов программы, то ситуация не обещала быть блестящей. Фактически необходимость достижения чрезвычайно высоких характеристик потребовала от компании North American организации и проведения прикладных исследовательских программ в ряде областей: новые сплавы, новые процессы механической обработки титана, новые виды топлива, новое электронное оборудование и т.д.. Несомненно, что в последующих программах, таких как, например, B-70 Valkyrie, должны были быть применены результаты данных исследований, но на данный момент расходы должны были покрываться только за счет программы F-108.

Заключительный этап проектирования

Осенью 1958 года программа F-108 вступила в заключительный этап проектирования. В связи с этим самолет был подвергнут значительным изменениям: как внешним, так и внутренним. Переднее горизонтальное оперение и вспомогательные кили пропали, а крыло превратилось в двойную дельту, площадь крыла была увеличена на 43 м², а стреловидность по 25% длин хорд увеличилась на 4,6°. Относительное удлинение крыла уменьшилось с 2,00 до 1,68, а относительная толщина уменьшилась с 3% до 2% (это привело к уменьшению емкости крыльевых топливных баков с 7950 до 6390 литров). Аэродинамический профиль крыла был сохранен – им остался NACA серии 660000.

Киль самолета был цельноповоротным за исключением небольшого участка в его передней части. Для обеспечения лучшей курсовой устойчивости на нижних углах в задней части фюзеляжа были установлены складывающиеся вспомогательные кили. Все эти изменения были направлены на улучшение маневренности во всем диапазоне режимов полета, особенно поведения на низких скоростях и на больших углах атаки. Несмотря на то, что общая взлетная масса увеличилась на 1400 кг, удельная нагрузка на крыло уменьшилась с 350 до 270 кг/м², что заметно влияло на летные и взлетно-посадочные характеристики.

F-108 получает собственное имя Rapier

В среду 19 ноября 1958 года, в то время как на расположенном в Лос-Анджелесе заводе компании North American в постройке находилась полномасштабная модель перехватчика, была установлена дата принятия F-108 на вооружение – середина 1963 года. В соответствии с графиком программы F-108 заседание макетной комиссии состоялось 17–20 января 1959 года. Проведенная комиссией инспекция макета выявила некоторые несоответствия, для устранения которых было сочтено необходимым введение ряда улучшений. Четыре месяца спустя – 15 мая 1959 года – в соответствии с правилом, согласно которому истребителям компании North American присваиваются имена холодного оружия, F-108 был назван Rapier (рапира).

Однако благодаря все более и более возрастающей сложности самолета и его системы вооружения стоимость программы F-108 оказалась чрезвычайно высокой, а ее рост контролировать стано­ви­лось все труднее. Стали раздаваться голоса – в том числе и в самой компании North American – о необходимости удешевления и упрощения конструкции самолета и об увеличении его надежности.

В качестве альтернативы компания Convair предложила использовать планер своего бомбар­ди­ровщика B-58 Hustler, но данная идея не была принята. Во всяком случае, все были согласны с расчетом бюджетных потребностей ВВС США. Были запланированы сокращения ассигнований на различные программы, и одной из первых жертв стала программа F-108. Решением от 30 декабря 1959 года количество опытных машин, которые необходимо было изготовить в рамках программы, сокращалось с 31 до 20, дата первого полета первого прототипа смещалась с февраля на апрель 1961 года, а дата принятия на вооружение с середины 1963 на середину 1964 года.

На тот момент у программы F-108 были влиятельные защитники, но прогнозируемая стоимость его разработки и ввода в эксплуатацию приносили все больше и больше аргументов тем, кто были противниками программы и требовали ее закрытия. 21 августа 1959 года прозвенел первый звонок: был отдан приказ переместить программу в категорию «жёсткие меры экономии», а разработка ряда компонентов самолета была остановлена. 23 сентября был нанесен последний удар. От программы F-108 почти полностью отказались, за исключением нескольких вспомогательных работ над системами управления огнем и ракетами.

Решение о закрытии программы F-108 имело большое влияние на авиационную промышленность США, поскольку в проект были включены многие субподрядчики. Помимо General Electric, которая должна была поставлять двигатели, в работах по программе принимали участие следующие компании:

• Hughes Aircraft Corporation, которая должна была предоставить ракеты и систему управления огнем;
• Convair, занимавшаяся разработкой крыла;
• Marquardt, отвечавшая за систему управления воздухозаборниками;
• Hamilton Standard, разрабатывавшая систему кондиционирования и наддува;
• Electronic Speciality Co., отвечавшая антенные системы,

и ряд других компаний.

В течение всего времени существования программы постоянно предпринимались усилия по поиску альтернативных задач для F-108, среди которых был и истребитель сопровождения бомбарди­ровщиков B-70. Следует сказать, что командование ВВС США не отказалось от желания иметь трехмаховый истребитель-перехватчик, и спустя некоторое время компания Lockheed пыталась удовлетворить это желание своим опытным перехватчиком YF-12A. На момент закрытия программа создания F-108 стоила американским налогоплательщикам 141,9 миллионов долларов.

Рисунок истребителя-перехватчика F-108 в его окончательной конфигурации с крылом конфигурации «двойная дельта» и цельноповоротным килем

Рисунок истребителя-перехватчика F-108 (вариант от июня 1957 года). Обратите внимание на аэродинамическую схему «утка» с высоким килем и двумя вспомогательными килями, расположенными на середине размаха консолей крыла

Рисунок варианта истребителя-перехватчика F-108 с увеличенными вспомогательными килями и дополнительными килями в задней части фюзеляжа

Рентген окончательного варианта истребителя-перехватчика F-108. Обратите внимание на отсек вооружения, расположенный в центральной части фюзеляжа (красная стрелка). В нём можно было разместить три ракеты «воздух-воздух» большой дальности GAR-9

Сверху вниз: эволюция проекта F-108 — варианты мая 1958 года, октября 1958 года, июня 1959 года

Турбореактивный двигатель General Electric J93-GE-3R был предметом отдельной программы. Данный двигатель имел длину 5,92 метров и вес 2320 кг; при 6825 об/мин он развивал тягу 13 290 кгс

Сопло реактивного двигателя было оборудовано полусферическими клапанами, которые позволяли быстро изменить тягу и, когда они закрывали сопло, использоваться в режиме реверса

Макет передней части фюзеляжа был выполнен отдельно, чтобы показать обзор пилота на разных этапах полета

Макет самолета, сфотографированный 27 июля 1959 года, демонстрирует самый последний вариант конфигурации перехватчика F-108. Данный макет отличается небольшими круглыми иллюминаторами (вместо прямоугольных окошек) кабины штурмана/оператора РЛС

Макет кабины пилота перехватчика F-108 Rapier

Макет кабины штурмана/оператора РЛС перехватчика F-108 Rapier. Обратите внимание на приборную панель с большим экраном радара

Макет ракеты «воздух-воздух» большой дальности Hughes GAR-9 (AIM-47), три экземпляра которой должны были составлять вооружение перехватчика F-108 Rapier. Расчетная дальность полета ракеты составляла 40 километров; она должна была быть вооружена ядерной боеголовкой мощностью 0,25 килотонн

Левая (сверху) и правая (снизу) консоли кабины штурмана/оператора РЛС, который должен был управлять сложной системой вооружения. Вычислительные машины занимали много места, чтобы должным образом использовать радар и ракеты

Данный снимок макета F-108, датированный концом 1959 года, показывает отличия от предыдущего варианта перехватчика. Обратите внимание на большой диаметр антенны РЛС обнаружения и расположенный за второй кабиной большой аппаратурный отсек, в котором должны были размещаться бортовой компьютер и часть оборудования

Для того чтобы обнаружить цели на больших высотах, на которых перехватчик F-108 Rapier должен был действовать, антенна радара Hughes AN/ASG-18 была наклонена вниз. Радар имел дальность обнаружения 100 морских миль (185 км)

Профиль перехватчика F-108 в окраске ВВС США

На данной диораме показаны процессы заправки и перевооружения самолета

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

[1] сеть SAGE автоматически связывала радиолокационные станции обнаружения и перехватчики, зенитные ракеты и истребители. В эксплуатацию система была введена в 1958 году
[2] боевой вылет на перехват с максимальной массой, Боевой вылет на перехват состоял из взлета, разгона до максимальной тяги, подъема на высоту 11 000 метров на боевой тяге, горизонтального полета на скорости M=2,16, подъема на боевую высоту и ускорения до M=3, ведения воздушного боя в течение пяти минут на высоте 15 200 метров при скорости M=2,66, возвращения к скорости M=3,0

источник: Alain Pelletier «North American F-108 «Rapier». Un coup d’épée dans l’eau» // Le Fana de l’Aviation 2013-10