Летающий треугольник. Экспериментальный истребитель Convair XF-92. Часть 2
Продолжение винтажной монографии почти тридцатилетней давности (выпуск №06 1996 года журнала «Letectví + kosmonautika»).
Если предыдущая часть была посвящена рассказу о проекте сверзвукового истребителя-перехватчика XP-92, создававшегося корпорацией Convair в соответствии с заданием ВВС армии США от августа 1945 года, то в этой второй части речь пойдет об экспериментальном самолете Convair Model 7-002, созданном на основе первоначального проекта XP-92 и призванного проложить путь к гораздо более реалистичному истребителю-перехватчику F-102, разработку которого корпорации Convair военно-воздушные силы США еще в 1949 году. Поскольку между этими двумя датами произошло не только выделение армейских ВВС из сухопутных войск в отдельный вид вооруженных сил, ВВС США, но и изменения в обозначении летательных аппаратов, новый экспериментальный самолет с самого начала получил новое обозначение XF-92. В 1945 году армейские ВВС заказали два прототипа XP-92, которые получили серийные номера 46-682 и 46-683. Последний номер был присвоен полномасштабному макету XP-92, а первый номер был «оставлен» для XF-92. Чтобы избежать возможной путаницы экспериментального самолета XF-92 с предыдущим проектом XP-92 (в те время в обозначении многих типов истребителей литера «P» [Pursuit – преследователь] была изменена на «F» [Fighter – боец; истребитель]) вскоре после завершения самолета к его обозначение была добавлена литера «A»,словно это была очередная модификация или начальная версия для серийного производства; самолет Convair Model 7-002 в документации числился как XF-92A.
Из принятых в то время отдельных решений командования ВВС США в отношении «сверхзвукового истребителя-перехватчика» следует, что вскоре после того, как были проведены первые исследования по XP-92, было принято решение, что корпорация Convair, по всей видимости, не сможет довести этот проект до пригодной к эксплуатации формы. Главной причиной этого была чрезвычайная сложной прямоточного воздушно-реактивного двигателя в сочетании с не менее чем двадцатью четырьмя ракетными двигателями, восемь из которых были работать на топливе, отличном от топлива остальных двигателей силовой установки. Хотя корпорации Convair было позволено продолжить работы над XP-92, были опубликованы новые спецификации на гораздо более простой, но не менее амбициозный истребитель-перехватчик, которому было присвоено обозначение F-102. Поскольку планировалось части ПВО оснастить самолетами данного типа в 1954 году, программа также было известна под кодовым обозначением 1954 Interceptor (Перехватчик 1954 года).
профиль первого варианта Convair XF-92A с двигателем без форсажной камеры. На тот момент самолет оставался неокрашенным в цветах алькледа и магниевых сплавов
В течение 1946-47 годов ситуация с проектом Model 7-002 в корпорации Convair развивалась по двум направлениям. Одна часть конструкторской группы усердно работала над XP-92, в то время как другая часть готовила летающую лабораторию будущего F-102; этот летный макет после 1947 года был известен как XF-92, а точнее XF-92A. Поскольку при создании XF-92A приходилось экономить немало средств, то командованием ВВС США было предложено использовать как можно больше готовых деталей от XP-92, а также как можно больше уже готовых и проверенных компонентов от уже существующих самолетов. Для XF-92A от первоначального проекта осталось только треугольное крыло, вдохновленное доктором Александром Липпишем, и такое же по форме, но увеличенное вертикальное оперение. Однако внутреннюю структуру крыла пришлось полностью перепроектировать под новую конструкцию шасси: в консолях крыла были созданы ниши не очень большой глубины для размещения основных стоек шасси. Однако фюзеляж XF-92A был совершенно новым и, по правде говоря, гораздо более элегантным, более «самолетоподобным». Фюзеляж имел круглый лобовой воздухозаборник, воздушный канал которого разделялся в районе кабины пилота на две ветви полукруглого поперечного сечения. За кабиной пилота канал снова соединялся и проходил за пределы центра тяжести самолета в моторный отсек. В этом отсеке на петлях был установлен турбореактивный двигатель с центробежным компрессором Allison J33-A-21 (именно такой двигатель был установлен на реактивном истребителе Lockheed F-80 Shooting Star). Удлиненное выходное устройство двигателя заканчивалось реактивным соплом, выходившим за заднюю кромку крыла. Фюзеляж круглого поперечного сечения представлял собой простую полумонококовую конструкцию. Модифицированный (усиленный) фонарь кабины был позаимствован у Convair XP-81, но козырек был новым. Носовая стойка шасси была заимствована от поршневого истребителя Bell P-63 Kingcobra, основные стойки – от палубного истребителя North American FJ-1 Fury. Установленное в кабине катапультируемое кресло изначально также предназначалось для XP-81. Детали системы управления, педали и ручка, детали и агрегаты топливной системы также были заимствованы от других типов самолетов.
В 1947 году, когда проектные работы по самолету 46-682 подходили к завершающей стадии и когда большая часть узлов фюзеляжа и крыла уже была собрана, первая группа разработчиков под руководством Джека Ирвинга продолжила работы над XP-92. Оказалось, что конструкторы, работающие по обеим программам, по-прежнему сталкиваются с множеством неизвестных величин. Хотя сложная силовая установка XP-92 по-прежнему оставалась самой серьезной проблемой, оставались вопросы в отношении летных характеристик обоих самолетов. Несмотря на заверения Александра Липпиша и приличные результаты проведенных в НАКА испытаний моделей с треугольными крыльями в командовании материально-технического обеспечения ВВСС США нашлись скептики, которые утверждали, что XF-92 вообще не сможет летать…
Однако летом 1947 года работы по проекту XF-92A были поставлены не небольшую паузу, поскольку завод в Даути, принадлежавший ранее компании Vultee, был закрыт, и все работы пришлось перенести на завод в Сан-Диего. Там же в Сан-Диего было принято решение еще больше упростить конструкцию Model 7-002 (внутри корпорации Convair программа получила неофициальное название Seven Balls Two [Семерка, Шары, Двойка]). Тщательно разработанная система управления самолетом со 100-процентным необратимым бустерным управлением (с гидравлическим приводом) все еще не была доведена до работоспособного состояния и должна была быть заменена на более простую с гидроусилителями. Однако в конечном итоге XF-92A получил ту систему управления, которая задумывалась первоначально, став, таким образом, пионером в данной области. Система была довольно сложной, поскольку установленные на крыле элевоны (название «элевон» также является изобретением корпорации Convair и было создано путем объединения английских названий руля высоты [elevator] и элерона [aileron]) выполняли функции рулей высоты при отклонении в одном направлении и функции элеронов при отклонении в противоположных направлениях. На чистом самолете-бесхвостке установка закрылков была неприемлема.
прототип XF-92 в его первоначальном виде на заводском аэродроме в Сан-Диего. На заднем плане возвышается массивное вертикальное оперение тяжелого бомбардировщика Convair B-36
Осенью 1947 года было завершено изготовление прототипа XF-92A (46-682). Однако реактивный двигатель в планер пока не был установлен, поскольку еще предстояло проведение испытаний самолета в большой аэродинамической трубе НАКА (Аэронавигационная лаборатория Эймса на авиабазе Моффет-Филд). После испытаний на авиабазе Моффет-Филд XF-92A (46-682) 12 января 1948 года был доставлен в Сан-Диего на борту авианосца «Боксер» (USS Boxer; CV-21). Результаты испытаний были настолько многообещающими, что в командовании материально технического обеспечения ВВС США были довольны. К концу марта 1948 года в Сан-Диего на планер был установлен реактивный двигатель J33-А-21 (с тягой 18,9 кН/1930 кгс) вместе со всеми соответствующим агрегатами и системами.
прототип XF-92, окрашенный в контрастный белый цвет, установлен в аэродинамической трубе Аэронавигационной лаборатории Эймса, НАКА
В первых числах апреля 1948 года готовый самолет был доставлен автотранспортом на расположенную в пустыне Мохаве испытательную авиабазу Мюрок ныне авиабаза ВВС Эдвардс) для проведения первых наземных испытаний. Еще до начала этих испытаний НАКА предоставило официальные результаты испытаний, обобщенные в двух томах (Research Memoranda; Отчеты по НИР) и включавшие данные 96 измерений, сделанных в аэродинамической трубе на авиабазе Моффет-Филд, и данные испытаний на штопор, проведенных в аэродинамической трубе в Лэнгли.
9 апреля машина в специальном ангаре авиабазы Мюрок была готова к наземным испытаниям силовой установки. Поскольку силовая установка и основная топливная система были взяты от F-80 и ужен были отработаны, то испытания прошли абсолютно гладко. В качестве летчика-испытателя программы Model 7-002 корпорацией Convair был выбран летчик-испытатель Эллис Д. «Сэм» Шеннон, работавший в Convair 1943 года. Этот опытный летчик, работавший ранее в компании Glenn Martin, ранее принимал участие в испытаниях таких самолетов как B-36, XP-81 и XB-46. Сэм Шеннон и инженеры компании провели весну и лето 1948 года на авиабазе Мюрок, готовя XF-92A к его первому полету. В конце мая наземные испытания подошли к заключительному этапу тестирования – рулежечным испытаниям. Все шло удовлетворительно, но вскоре Сэм Шеннон обнаружил, что машиной трудно управлять, когда скорость бокового ветра превышает 40 км/ч. С этим ничего нельзя было поделать без серьезных изменений конструкции самолета, так что у Шеннона с самого начала испытаний было еще одно беспокойство. Наземные рулежные испытания завершились 9 июня, когда XF-92А под управлением Сэма Шеннона на взлетно-посадочной полосе разогнался до скорости 260 км/ч, оторвался от нее и, увеличивая скорость до 290 км/ч, пролетел 3,2 километра над твердым и гладким дном высохшего соленого озера на высоте 3,0 -4,5 метра. После уменьшения тяги двигателя XF-92A плавно приземлился на полосу аэродрома. Хотя Сэм Шеннон не мог сильно вмешиваться в управление в этом коротком полете, он по собственному опыту почувствовал, что управление очень чувствительное и, вероятно, потребует регулировки. Испытание подтвердило, что самолет с треугольным крылом может летать и что вопреки заявлениям некоторых скептиков он не «перевернется» на спину после достижения скорости отрыва.
«металлический» XF-92 в своем первом полете. Самолет в исходном варианте без форсажной камеры
Однако последующие месяцы XF-92A провел в ангаре на авиабазе Мюрок. Причиной этой задержки стали не только доработки системы управления, которая на тот момент была установка более мощной версии двигателя, на этот раз J33-A-23 с тягой 23,1 кН (2360 кгс), предназначенного для проведения летных испытаний.
Convair XF-92A под управлением Сэма Шеннона в полете над пустыней Мохаве
Между тем, в июне 1948 года ВВС США отменили программу создания истребителя-перехватчика со смешанной силовой установкой (ПВРД и батареи ЖРД), оставив корпорации Convair с проектом Model 7-002 (он же XF-92A). Следует отметить еще одно интересное обстоятельство – прототип XF-92A (46-682) был изготовлен и оставлен неокрашенным в цветах алькледа и магниевых сплавов. Во время испытаний в НАКА самолет был полностью покрашен в белый цвет с целью подчеркнуть поверхности машины; на самолет не были нанесены какие-либо опознавательные знаки или элементы маркировки. После возвращения из НАКА краска с XF-92A была смыта, самолет отполирован и на летные испытания вышел в цветах неокрашенного металла. На следующем этапе испытаний он снова был окрашен в белый цвет, но на этот раз окраска была окончательной. Эта окраска позволила выделить XF-92A из других экспериментальных самолетов, испытывавшихся на авиабазе Мюрок. 07, 08
18 сентября 1948 года наступил момент истины. Сэм Шеннон снова сел в кабину XF-92A, стоявшего на взлетной полосе авиабазы Мюрок, чтобы совершить первый официальный полет. После довольно продолжительного разбега XF-92A на скорости 265 км/ч в непривычном для того времени «лежачем» положении оторвался от взлетной полосы. Однако тяга двигателя была все еще недостаточной, и поэтому Сэму Шеннону пришлось немедленно убираться. шасси чтобы уменьшить сопротивление и перейти в набор высоты чтобы вывести самолет из-под влияния земной поверхности. Поднявшись на высоту около 300 метров, Шеннон выполнил несколько разворотов и кругов над авиабазой. Это было все, на что он осмелился. После восемнадцати минут полета Сэм Шеннон посадил XF-92A на авиабазу Мюрок снова в том же «лежачем» положении, которое характерно для самолетов с треугольным крылом. Необратимое бустерное управление работало надежно, но было настолько чувствительно, самолет мгновенно реагировал даже на миллиметровые отклонения ручки управления. Еще один полет состоялся 29 сентября, а в течение октября и ноября инженеры корпорации Convair пытались модифицировать систему управления, но дальнейшие полеты в декабре оказались безуспешными. Сэм Шеннон обнаружил, что если он уберет ноги с педалей, а руку с ручки управления, то XF-92A будет лететь самостоятельно и устойчиво по прямой. Однако массы конечностей и их дрожи было достаточно, чтобы самолет становился неустойчивым по всем трем осям. Проблема неустойчивости осложнялась двойной функцией элевонов; например, если пилот хотел набрать высоту, то он должен был держать ручку в идеально центральном положении, иначе происходило неравномерное отклонение элевонов и самолет переходил в крен. По этим причинам большая часть тестовых полетов на первом этапе испытаний была сосредоточена на «обучении» системы управления и в то же время, конечно же, на поиске Сэмом Шенноном наиболее подходящей техники пилотирования.
снимок прототипа Convair XF-92A, всю заднюю кромку крыла которого занимают элевоны с роговой компенсацией
К концу 1948 года было совершено десять испытательных полетов. Это немного, но столь малое число только подтверждает, насколько сложными были испытания самолета совершенного новой аэродинамический конфигурации. Было очевидно, что к испытаниям потребуется привлечь дополнительных летчиков-испытателей. 9 февраля 1949 года другой пилот корпорации Convair, Билл Мартин, впервые поднялся в воздух на XF-92A. В том же месяце начались официальные испытания американских ВВС. Данные испытания были разделены на несколько этапов. Так называемый первый этап (Phase I) включал в себя испытания управляемости и определение эксплуатационных характеристик. Начиная с шестнадцатого полета, совершенного Биллом Мартином 14 февраля, были проверены взлет, набор высоты, крейсерский режим полета и общая управляемость самолета. В ходе этих испытаний на самолет были ненадолго установлены элевоны меньшего размаха и без роговой компенсации, но поскольку они не показали существенного улучшения характеристик, их снова заменили исходными. Еще до окончания первого этапа испытаний, когда самолет уже фактически находился в ведении военно-воздушных сил, произошла его официальная передача в ведение ВВС США. Небольшая церемония состоялась на авиабазе Мюрок 14 мая 1949 года. Хотя с этого момента XF-92A уже полностью находился в ведении ВВС США, летчики-испытатели корпорации Convair Сэм Шеннон и Билл Мартин продолжали испытания, будучи «на жаловании» у американских ВВС, которые еще не отобрали военных пилотов для участия в испытаниях.
Convair XF-92A на авиабазе Мюрок. На самолете установлены экспериментальные элевоны меньшего размаха
цветной снимок «металлического» XF-92A с короткими элевонами
10 августа 1949 года на авиабазе Мюрок начались испытания по определению скорости XF-92-A. Поскольку XF-92-A, как и многие американские реактивные самолеты того времени, страдал от недостаточной тяги силовой установки (удельная тяговооруженность была слишком низкой), аэродинамика планера должна была способствовать достижению более высоких скоростей. В случае с XF-92A тонкое треугольное крыло должно было доказать свои преимущества. И поскольку было ясно, что наибольших скоростей самолет достигнет во время пикирования, то испытания сосредоточились именно на них. Практически весь август Сэм Шеннон и Билл Мартин только и делали, что поднимались на XF-92A на высоту около 8000 метров и затем пикировали до высоты 3000 метров, где машина выравнивалась, после чего посадка совершалась «традиционным» способом. Самое большое значение числа Маха составило 0,925. По состоянию на 26 августа был завершен первый этап испытаний. К этому моменту Сэм Шеннон и Билл Мартин совершили 47 полетов общей продолжительностью 20 часов 33 минуты.
Следующий этап летных испытаний XF-92A, второй этап (Phase II), в значительной степени был делом исключительно ВВС США. Особенно когда дело касалось пилотов. Они должны были проверить основные летные характеристики, устойчивость и управляемость самолета с учетом практического использования боевого самолета аналогичной конструкции рядовыми пилотами ВВС США. Американские ВВС очень серьезно отнеслись ко второму этапу испытаний. Помимо всего прочего о серьезности подхода ВВС к испытания говорит тот факт, что для тестирования XF-92A были выбраны два самых опытных пилота: капитан Чарльз Э. «Чак» Йегер, первым преодолевший звуковой барьер, и майор Фрэнк К. «Пит» Эверест. 13 октября 1949 года Чарльз Йегер впервые сел в кабину XF-92A. На следующий день XF-92A в небо поднял уже Фрэнк Эверест. Вскоре обоим пилотам в пикировании удалось разогнаться до одного Маха, но испытания продолжались на более низких скоростях. Чарльз Йегер доказал, что при умелом пилотировании XF-92A обладает хорошей управляемостью даже на больших углах атаки (до 44°) даже при приборной скорости 108 км/ч! Он также обнаружил интересное явление – при достижении угла атаки, близкого к 50°, сопротивление самолета превышало тягу двигателя и происходила потеря скорости. При этом самолет не входил в плоский штопор, а в пологое падение, в котором, конечно же, сохранялась управляемость.
Второй этап испытаний американские ВВС завершили 28 декабря 1949 года. После этого XF-92A, уже окончательно перешедший в собственность ВВС США, в течение нескольких лет продолжил эксплуатироваться на авиабазе Мюрок, которая в этот время была переименована в авиабазу Эдвардс. В ходе этой эксплуатации американские летчики знакомились с особенностями поведения и пилотирования самолетов-бесхвосток.
прототип Convair XF-92A в своем окончательном варианте. В дополнение к белой краске самолет имеет удлиненную заднюю оконечность фюзеляжа, внутри которой находится форсажная камера
выкрашенный в белый цвет Convair XF-92A во время испытаний форсажной камеры на заводском аэродроме в Сан-Диего
сверху: первоначальный внешний вид прототипа Convair XF-92A, когда он проходил испытания без установленной форсажной камеры. Самолет был оставлен неокрашенным в цветах алькледа и магниевых сплавов. Опознавательные знаки были нанесены на переднюю часть фюзеляжа и на поверхности крыла (крыльевые опознавательные знаки были расположены обычным способом – на левой консоли сверху и правой консоли снизу). Перед кабиной была нанесена черная антибликовая полоса, а на киль был нанесен сокращенный серийный номер 6682. Других опознавательных знаков, за исключением небольших технических надписей и красной полосы поперек фюзеляжа в месте расположения газотурбинного двигателя, самолет не нес; внизу: вид сбоку показывает XF-92A уже почти полностью выкрашенным в белый цвет, исключение составляют элевоны и руль направления. Самолет уе оснащен форсажной камерой. На киль нанесена надпись «U S AIR FORCE», а на нижнюю поверхность левой консоли крыла – надпись «USAF». В передней части фюзеляжа перед опознавательным знаком была нанесена надпись «XF-92A». В самом низу рисунка показан боковой вид XF-92A в его окончательном виде, когда на передней и задней части фюзеляжа были нанесены черные косые кресты. Также обращают на себя внимание другое расположение стержневой антенны за кабиной пилота и дополнительные датчики на приемнике воздушного давления в носовой части. Внутреннее пространство воздухозаборника было выкрашено в красный цвет, ниши шасси остались неокрашенными
Если не указано иное снимки Convair, AEQ и коллекции автора. Схемы, чертежи и рисунки AEQ и коллекции автора
источник: Miroslav Balous «Convair XF-92 Část II.» «Letectví + kosmonautika» 06-1996, str.40-43/360-363
перевод впервые опубликован – https://vk.com/@710541705-letauschii-treugolnik-convair-xf-92-02
