Чем короче – тем лучше! Проект экспериментального самолета укороченного взлета и посадки Lockheed F-104G STOL

Чем короче – тем лучше! Проект экспериментального самолета укороченного взлета и посадки Lockheed F-104G STOL

Написанная в 2006 году статья Вольфганга Мюльбауэра (Wolfgang Mühlbauer) была переведена уважаемым коллегой NF и доработана мной. Перевод был выполнен в августе 2020 года.

Содержание:

Предисловие редакции: Сокращение разбега при взлете самолета и увеличение полезной нагрузки по-прежнему являются важными требованиями, которые предъявляют авиаконструкторам при создании боевых самолетов. Истребитель F-104G не был исключением: 40 лет назад был разработан проект оснащения самолета подъемными двигателями, которые должны были серьезно сократить длину разбега. О данном проекте рассказывает Вольфганг Мюльбауэр.

Истребитель F-104G Starfighter как и многие другие боевые самолеты того времени – как западные, так и восточные – для взлетов и посадок нуждался в экстремально длинной взлетно-посадочной полосе. Так при взлете в режиме максимальной мощности требовалась длина разбега 2900 метров, а с использованием системы дожигания топлива она сокращалась до 1580 метров. Для того, чтобы самолет полностью находился в воздухе, т.е. набрал высоту 15 метров, в режиме максимальной мощности требовалось преодолеть расстояние 5050 метров. На форсажном режиме этот показатель снижался до 2980 метров. Взлетные полосы меньших размеров, на которые в случае реальной опасности случаях можно было бы быстро перебазировать боевые самолеты, выводились из числа возможных мест базирования военной авиации. И все же машины любой ценой должны были быть готовы к ведению боевых действий и в рамках доктрины массированного возмездия, которой в те годы придерживалось НАТО, наносить ответные ядерные удары. Исходя из этого проводились теоретические исследования возможности снижения длины разбега.

На этом фоне в 1964 году объединением Entwicklungsring Süd (EWR), в состав которого входили компании Messerschmitt, Bölkow и Heinkel, были проведены краткое исследования по сокращению длины разбега боевых самолетов, прежде всего многоцелевого истребителя F-104 G. В целях сокращения длины разбега Starfighter должен был быть оснащен двумя подъемными двигателями Rolls-Royce RB 162-34. За два года до этого проекта двигатели RB 162-34 использовались еще в одном исследовании по созданию на базе F-104 G самолета вертикальных взлета и посадки. Позднее журнал «FLUGZEUG CLASSIC» опубликует материал об этом проекте.

Подъемные двигатели в гондолах крыла

Упомянутые выше подъемные двигатели с номинальной тягой по 24,91 кН каждый должны были размещаться поворотно в крыльевых гондолах таким образом, чтобы во время взлета расстояние между соплами двигателей и поверхностью ВВП было как можно большим. Соответствующие опытные данные, в частности в отношении циркуляции воздуха, были получены в рамках работ по программе создания отечественного экспериментального СВВП VJ-101 XI. Во время поворота гондол размещенные в них подъемные двигатели должны были приподниматься примерно на 50 см. Дополнительный вектор тяги для разгона самолета при взлете или для торможения при посадке должен был обеспечивать поворот подъемных двигателей RB 162-34 относительно вертикальной оси вперед или назад на 30°. Как только самолет переходил к полноценному поступательному полету, эти подъемные двигатели полностью убирались в гондолы. Размеры гондолы были подобраны таким образом, что запас топлива для подъемных двигателей размещался как в передней, так и в задней её частях. Хотя по сравнению с обычным F-104 G масса пустого самолета F-104G STOL возросла бы на 286 кг, масса топлива у него возросла бы на 330 кг.

подъемные двигатели Rolls-Royce RB 162-34 при взлете и посадке должны были выдвигаться из гондол. Для разгона самолета при взлете или для торможения при посадке поворот подъемных двигателей RB 162-34 относительно вертикальной оси вперед или назад на 30° должен был обеспечивать дополнительную тягу

К сожалению, габаритные размеры крепившихся к законцовкам крыла гондол с подъемными двигателями имели существенно большие размеры, чем размещавшиеся там топливные баки, что вело к ряду проблем механики полета. Помимо увеличения момента инерции масс и уменьшения скорости крена нужно было считаться с уменьшением поперечной устойчивости. К этому следует прибавить и смещение точек нейтральности и дополнительные моменты несущих плоскостей. Чтобы минимизировать получающиеся недостатки точки крепления моторных гондол должны были находиться на средней линии хорд законцовок крыла, но, тем не менее, конструкторам приходилось исходить из необходимости увеличивать прочность крыла и узлов крепления.

схема СКВП F-104 G с двумя подъемными двигателями Rolls-Royce RB 162-34

Значительное сокращение длины разбега

Хотя обширные исследования статической и динамической устойчивости в рамках исследований не проводились – это должно было последовать только после получения официального заказа – главное требование по значительному улучшению взлетно-посадочных характеристик могло быть выполнено уже после приблизительных подсчетов. Согласно расчетам взлетная дистанция от точки старта до точка набора высоты 15 метров самолета F-104G STOL должна была составить 2750 метров без использования систем дожигания топлива и всего 1730 метров на форсажном режиме. По сравнению с обычным F-104G взлетная дистанция сокращалась на 54% и 57% (без и с использованием форсажа соответственно), но при этом скороподъемность машины с полной нагрузкой снижалась с 107 м/с на 80 м/с! Снижение скороподъемности было не единственным недостатком использования гондол с подъемными двигателями. Помимо этого максимальная скорость ограничивалась величиной М = 1,2, поскольку был доступен очень малый избыток тяги. Впрочем обычный F-104 G с топливными баками, прикрепленными к законцовками крыла, не мог разгоняться быстрее 500 узлов (926 км/ч); по крайней мере так было написало в руководстве по эксплуатации…

рисунок СКВП F-104 G при выполнении укороченного взлета

Другой, к сожалению невыясненный вопрос, касался возможного увеличения взлетной массы и веса топлива, необходимого для работы вспомогательной силовой установки. Данные работы, безусловно, имели бы большое значение для планирования и проведения широкомасштабных операций истребителей-бомбардировщиков особенно для нанесения ответных ядерных ударов. В 1965 году объединением EWR был исследован еще один вариант СКВП на базе F-104 G с более мощными подъемными двигателями RB 189, которые должны были быть установлены в гондолах, размещенных на верхней поверхности консолей крыла примерно на половине их размаха. По всей видимости, летные характеристики данного проекта СКВП никогда не рассчитывались.

в сентябре 1965 года был разработан этот вариант STOL F-104 G с двумя подъемными двигателями RB 189, размещенными в гондолах на верхней поверхности консолей крыла примерно на половине их размаха

Оба проекта никогда не были реализованы, но все же имелись две важные программы разработки и испытаний аналогичной тематики, которые в первую очередь касались повышения выживаемости F-104G после ядерного удара. Первой из них была программа SATS (Short Airfield for Tactical Support – небольшие площадки для тактической поддержки), проводившаяся с 1959 года совместно с корпусом морской пехоты США. Речь идет о программе испытаний, в которой самолеты подобно машинам палубной авиации выполняли взлет с коротких площадок при помощи катапульты и осуществляли посадку на полосу с использованием посадочного гака и аэрофинишеров. В 1964-65 годах были соответствующим образом модифицированы, после чего в США были проведены испытания. Косвенным результатом программы SATS стало введение в немецких аэропортах системы посадки с аэрофинишерами и посадочными гаками, с помощью которых значительно сокращался пробег. Гораздо более сенсационной была начатая в 1963 году программа ZELL (Zero Length Launch – старт с нулевой длиной разбега). В рамках данной программы F-104 G с помощью ракетных ускорителей должны были стартовать вообще без разгона. В 1966 году испытания проводились в том числе и в Лехфилде (Lechfeld). Однако обе эти программы были закрыты, когда в NATO была принята доктрина «гибкого ответа».

Автор благодарит EADS Heritage OTN за великодушное предоставление всех оригинальных материалов.

Источники

• Entwicklungsring Süd GmbH: Bericht EWR-Nr. 100-64 vom 28.7.1964
• Entwicklungsring Süd GmbH: Vorschläge zur Leistungssteigerung der F 104 G, 1965
• Entwicklungsring Süd GmbH: Bericht EWR-Nr. 43-67, S. 22, vom 30.6.1967

источник: Wolfgang Mühlbauer «Je kürzer, desto besser! Lockheed F-104G STOL» «FLUGZEUG CLASSIC» 5/2006, стр.66-67