Продолжение винтажной монографии почти тридцатилетней давности (выпуск №07 1996 года журнала «Letectví + kosmonautika»).
Когда ВВС США официально завершили второй этап испытаний самолета с треугольным крылом, XF-92A продолжал совершать полеты и после 28 декабря 1949 года чтобы американские летчики знакомились с особенностями поведения и пилотирования самолетов-бесхвосток. Сразу после Нового года в кабине самолета Convairu XF-92A, получившего неофициальное прозвище Delta, побывали знаменитые пилоты полковник Альберт Бойд, тогдашний командир базы ВВС Эдвардс, подполковник Ричард Л. Джонсон, начальник отдела испытаний истребителей командования материально-технического обеспечения ВВС США, а также майор Джек Ридли, капитаны Дж. Э. Вулф, Артур Мюррей и лейтенант Джеймс Слейд Нэш – пилоты, «работодателем» которых были исследовательские центры на авиабазе. Обобщенные результаты летных испытаний показали, что XF-92A, рассматриваемый в качестве экспериментального летающего макета будущего истребителя-перехватчика F-102, становился неустойчивым в продольном направлении при более низких значениях коэффициента подъемной силы и числа Маха. Общая эффективность управления оказалась приемлемой, хотя на более низких скоростях пилотам было трудно управлять самолетом маневров, требовавших аккуратности при их выполнении. При развороте (иммельман) XF-92A должен был «повернуть» примерно на 300°, прежде чем достигалась устойчивая скорость разворота. Необычные характеристики XF-92A при сваливании, обнаруженные капитаном Чарльзом Йегером (см. предыдущую часть), были следствием врожденных свойств дельтовидного крыла, которое не имело внезапного разрыва кривой подъемной силы при сваливании, т.е. верхняя часть кривой подъемной силы крыла была плавной, без резкого обрыва. Летчик-испытатель корпорации Convair Сэм Шеннон уже сталкивался с этой особенностью треугольного крыла на первом этапе официальных испытаний (Phase I), когда на скорости ниже 145 км/ч и угле атаки около 30° машина быстро теряла высоту, несмотря на полную тягу двигателя. Эти характеристики треугольного крыла также были предсказаны доктором Липпишем, хотя его предвидение было основано исключительно на теоретических работах.
классический рекламный снимок: майор Чарльз Йегер садится в кабину XF-92A.Снимок был сделан на авиабазе Эдвардс. Снимок с сайта modelist-konstruktor.com
Другой особенностью XF-92A, обнаруженной уже Чарльзом Йегером, был тот факт, что самолет нельзя завести в штопор. Пилоты приветствовали эту особенность как фактор безопасности, в первую очередь при неожиданных поворотах на низких скоростях. Испытания моделей самолетов на штопор в аэродинамической трубе НАКА в Лэнгли подтвердили этот факт, и измерения показали, что «возможность» штопора возникает только тогда, когда центр тяжести самолета смещен назад от центра подъемной силы более чем на 30%. Поскольку центр тяжести находится сзади, самолет легко входил в неуправляемый плоский штопор. Разумеется, что о таком крайне заднем положении центра тяжести на практике не могло быть и речи.
Хотя XF-92A в своем первоначальном виде с двигателем Allison J33-A-23 имел настолько малую тягу силовой установки, что пилоту на взлете приходилось немедленно убирать шасси (на этом этапе самолет двигался с большим углом атаки), чтобы уменьшить лобовое сопротивление, вывести самолет из-под влияния земной поверхности и перейти в набор высоты. Тем не менее, опытные летчики в пикирующем полете достигали на XF-92A скорость звука. Оба летчика-испытателя ВВС США, Чарльз Йегер и Фрээнк Эверест, сошлись во мнении, что, хотя в горизонтальном полете XF-92A из-за малой тяги силовой установки не способен преодолеть звуковой барьер, в пикировании Delta разгонялась очень легко и не проявляла каких-либо нежелательных характеристик, изменений в эффективности или управляемости при переходе от дозвуковой скорости к сверхзвуковой.
Во время второго этапа (Phase II) испытаний ВВС США поручили корпорации Convair модифицировать XF-92A для достижения более высоких характеристик. ВВС США хотели получить максимальную отдачу от экспериментального XF-92A в программе создания F-102, и повышение летных характеристик было одним из способов достижения этого. В Сан-Диего должны были установить новую версию двигателя, на этот раз J33-A-29, которая должна была быть оснащена форсажной камерой в удлиненном выходном устройстве, заканчивавшимся реактивным соплом. Двигатель Allison J33-A-29 на максимальном режиме развивал тягу 24,9 кН (2539 кгс) и тягу 33,3 кН (3396 кгс) на форсажном режиме. Впрочем, это было не такое уж и ошеломляющее увеличение мощности. Самолету хватило бы каких-то 60-70 кН (6118-7138 кгс), но, тем не менее, ожидалось, что на высоте около 10000 метров максимальная горизонтальная скорость самолета приблизится к одному Маху: она должна была составлять М=0,98 (или 1046 км/ч) на высоте 10000 метров и М=0,95 на высоте 15000 метров. При пикировании с высоты 15250 метров до 10675 метров (округленно с 50000 до 35000 футов) самолет достигал скорости М=1,2. В целях ускорения работ по модернизации XF-92A капитан Йегер должен был перегнать самолет с авиабазы Эдвардс в Сан-Диего на заводской аэродрома корпорации Convair. Однако поспешность обычно приносит неудачу. После взлета во время облета аэродрома на малой высоте заглох двигатель. Последовала быстрая и драматичная аварийная посадка. К счастью для Чарльз а Йегера на авиабазе было достаточно места, так что все закончилось хорошо. Однако ВВС США отказались от следующей попытки перелета, и технические специалисты корпорации Convair разобрали самолет и с помощью трактора перевезли по автодороге.
редкий снимок неокрашенного XF-92A, сделанный после отказа силовой установки при попытке перелета из авиабазы Эдвардс в Сан-Диего, когда Чарльзу Йегеру пришлось приложить все усилия, чтобы избежать катастрофы. На киль самолета над сокращенным серийным номером уже нанесена надпись «U S AIR FORCE», а в носу самолета перед опознавательным знаком нанесена небольшая надпись «XF-92A»
Хотя ВВС США весьма спешили с продолжением испытаний и в корпорации Convair уже полным ходом шли работы по разработке проекта F-102, переоборудование XF-92A под новую силовую установку заняло довольно много времени. Финансовые вопросы в этом также сыграли свою роль. Конгресс когда-то уже выделил значительные суммы на разработку XP-92 с прямоточным воздушно-реактивным двигателем и затем еще большую сумму на F-102 и не хотел выделения корпорации Convair дополнительных средств. Наконец, спустя более чем год, модернизация XF-92A была завершена. Изменилась задняя часть фюзеляжа за крылом – она теперь стала длиннее и изящнее. Кроме того, техники отрегулировали соотношения давлений во впускной системе, добавив в фюзеляж створки подпитки воздухозаборника, обеспечивавшие дополнительную подачу воздуха в компрессор реактивного двигателя на малых оборотах или во время наземных испытаний. Изменился и внешний вил самолета: в Сан-Диего XF-92A был доставлен неокрашенным, а обратно на авиабазу Эдвардс самолет был доставлен автотранспортом и был полностью окрашенным в белый цвет. Изменение цвета было затребовано НАКА, который уже тестировал несколько экспериментальных самолетов, окрашенных в белый цвет, и пришло к выводу, что белый цвет наилучшим образом подходит для испытаний, особенно для фотограмметрической съемки в полете. Не менее важным было то, что белый цвет лучше всего отражал солнечные лучи и охлаждал поверхность и «внутренности» самолета. НАКА, т.е. Национальный консультативный комитет по аэронавтике, также провел большинство своих летных испытаний высокоскоростных самолетов в калифорнийской пустыне на авиабазе Эдвардс; на территории этой базы находился принадлежавший НАКА исследовательский центр высокоскоростных полетов.
летящий Convair XF-92A с установленной более длинной задней частью фюзеляжа, внутри которой находится форсажная камера
снимок крупным планом новой задней части фюзеляжа с форсажной камерой, использование которой вызвало многочисленные проблемы во время испытаний. Самолет уже несет на фюзеляже X-метки, позволяющие определить на снимках продольную ось машины
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
ВВС США планировали передать модифицированный самолет XF-92A исследовательскому центру НАКА после завершения собственных испытаний, однако обстоятельства в конечном итоге привели к тому, что некоторые испытания проводились одновременно или пересекались друг с другом. Пока в НАКА планировали выполнить около тридцати предварительных летных испытаний, после которых должны были быть уточнены отдельные программы исследований с установкой соответствующей измерительной и регистрирующей аппаратуры, Чарльз Йегер, только что получивший звание майора, 20 июля 1951 года совершил первый полет на модифицированном XF-92A продолжительностью около 34 минут. На следующий день Йегер совершил свой первый испытательный полет, выполненный в интересах НАКА, который калибровал радар для измерения скорости полета. Следующий третий полет снова был полностью под руководством ВВС США; в данным полетом американские ВВС начали собственные исследования характеристик управляемости и летных характеристик преобразованной машины.
Из-за сложности программы и необходимости частого ремонта модифицированных систем силовой установки XF-92A не очень часто летал с авиабазы Эдвардс. Об этом свидетельствует тот факт, что с июля по конец 1951 года ВВС США были выполнены всего десять испытательных полетов, во время которых XF-92A чаще всего пилотировал Чарльз Йегер. Была даже одна серьезная авария, которая не привела к гибели самолета только благодаря бескрайним просторам высохшего озера Мюрок. 14 сентября, вскоре после взлета, турбина реактивного двигателя J33-A-29 разорвалась и повредила крепления силовой установки и конструкцию самолета (не зря ВВС США и НАКА незадолго до этого ввели красную предупреждающую полосу на фюзеляжах реактивных самолетов в местах расположения турбореактивных двигателей). Однако пилот с поврежденным самолетом смог приземлиться, летя по прямой и никак не маневрируя. Машинам пожарных и спасателей пришлось ехать до самолета насколько миль.
Однако в остальном испытания выявили один неприятный факт: ожидаемого существенного прироста летных характеристик не произошло. Однако система дожигания топлива, от которой ждали чуть ли не чудес, например, увеличения практического потолка с высоты 12200 метров оригинального XF-92A до 15250 метров с использованием форсажа, была очень примитивной; она не имела распространенных сегодня регулируемых сопел и систем автоматического управления. На высотах около 11500 метров форсаж регулярно отключался, и, кроме того, удлиненное выходное устройство снижало эффективность двигателя до уровня тяги его первоначального варианта.
В пикировании, даже при включенном форсаже, большего числа Маха, чем у исходной машины, добиться не удалось. В дополнение к этому возникли сложности с обслуживанием некачественной силовой установки; в основном это касалось топливной системы и регулирования подачи топлива. В то время как исходный двигатель J33-A-23 с вспомогательным оборудованием, взятый от истребителя Lockheed F-80, прошел достаточные испытания, то двигатель J33-A-29 постоянно испытывал проблемы. Таким образом, XF-92A функционировал не только как экспериментальный самолет по отработке аэродинамики, но и как летающий стенд для испытания реактивных двигателей. Форсажная камера, поставленная компанией Solar, в случае с XF-92A просто не работала. Ее камера сгорания, размещенная в удлиненном выходном устройстве, была довольно плотно прикрыта задней частью фюзеляжа,так что при включении форсажной камеры, особенно при недостаточном охлаждении во время наземных испытаний, происходили перегрев и «выгорание» краски задней части фюзеляжа. 3 декабря 1951 года даже произошел пожар в задней части фюзеляжа! К счастью, задняя часть самолета была изготовлена из алюминиевых сплавов, а не из магния, как некоторые другие узлы, и пожар был легко потушен. Однако это привело к задержке программы, поскольку на авиабазе Эдвардс пришлось ждать, пока корпорация Convair не изготовит новые детали. Демонтированный самолет находился в простое до февраля 1952 года, когда из Сан-Диего были поставлены необходимые детали, после чего наземные испытания модифицированной форсажной камеры продолжились до лета.
В июне 1952 года были выполнены два новых полета, но сразу после них XF-92A был возвращен в цех для замены двигателя J33-A-29 на новый. Первоначально установленный двигатель засосал незакрепленный лист металла из крышки воздухозаборника системы охлаждения с последующим разрушением входного устройства компрессора. С новым «неутомимым» двигателем испытания были возобновлены, и поначалу они выглядели многообещающе. Уже в четырнадцатом полете (считая для модификации XF-92A с форсажной камерой) подполковник Эверест в пикировании разогнался до скорости М=1. К концу 1952 года было совершено еще четыре полета с аналогичными результатами. В январе 1953 года максимальная скорость XF-92A увеличивалась; это продвижение вперед шло шагами, которые исчислялись сотыми долями числа Маха. 2 февраля Delta, разогнавшись в пикировании с высоты 12000 метров до 7015 метров, пролетел со скоростью, которая на одну сотую превышала скорость звука. Тем временем энтузиазм экспертов немного остыл из-за очередного вынужденного перерыва, необходимого для двух замен двигателя после повреждения компрессора и турбины. Испытания ВВС США завершились весной 1953 года калибровочными горизонтальными полетами на высотах 5490 метров (18000 футов) и 9150 метров (30000 футов), в ходе которых данные бортового индикатора скорости были уточнены во взаимодействии с наземным измерительным радаром НАКА. Результаты испытаний ВВС США с модифицированным самолетом XF-92A были окончательно сведены скромной статистикой к следующим цифрам: был совершен всего 21 полет продолжительностью 11 часов 16 минут. Однако был установлен «рекорд» по расходу силовых установок: с 20 июля 1951 года по 6 февраля 1953 года было заменено шесть двигателей!
корпорацией Convair была сделана серия снимков, рекламировавших ее передовые разработки. На одним из них XF-92A в компании с носовой частью тяжелого дальнего бомбардировщика B-36. Снимок facebook.com
Принадлежавший НАКА исследовательский центр высокоскоростных полетов, который был создан на авиабазе Мюрок еще в 1946 году и который оставался на базе после переименования ее в Эдвардс, в феврале 1953 года приступила к испытаниям XF-92A. Для машины это означало всего лишь перемещение из одного ангара в другой, расположенный на противоположной стороне базы. Еще до передачи самолета было заключено соглашение, согласно которому НАКА предоставит корпорации Convair все данные, которые она сочтет полезными при разработке самолета-перехватчика F-102. К этому времени работы по программе F-102 продвинулись до стадии изготовления прототипов. Была выбрана не только общая концепция, аэродинамически близкая к XF-92A, но и силовая установка — новый реактивный двигатель Pratt & Whitney J57 с форсажной камерой, — а также созданная компанией Hughes радиолокационная станция с системой управления огнем. F-102 должен был иметь почти идентичное треугольное крыло с таким же аэродинамическим профилем и со стреловидностью передней кромки 60°, но в отличие от предшественника «сто второй» должен был стать не среднепланом, а низкопланом. Отличия были в средствах механизации крыла; элевоны, сохранившие необратимое бустерное управление с гидравлическим приводом, были разделены на две секции. Поскольку антенна радара должна была располагаться в носовой части фюзеляжа под заостренным пластиковым обтекателем, то воздухозаборники пришлось переместить в стороны и разместить по бортам фюзеляжа. Шасси, конечно, должно было быть убирающимся, обычного типа с носовой стойкой. В отличие от XF-92A колеса основных стоек F-102 убирались в крыло, а не в центральную часть фюзеляжа.
В случае с XF-92A/F-102 также есть одна интересная противоречивая реакция со стороны компании-конкурента Lockheed, а именно ее знаменитого главного конструктора Кларенса Л. «Келли» Джонсона. В то время, когда корпорация Convair еще не заключила контракт на создание истребителя-перехватчика F-102 и когда проекты компании Lockheed, основанные на неудачном двухмоторном истребителе XF-90 со стреловидным крылом и хвостовым оперением, изучались экспертами ВВС, «Келли» Джонсон опубликовал теоретическую работу под названием «Конфигурация высокоскоростного самолета», в которой он очень жестко высказался против самолета-бесхвостки с треугольным крылом. В конце-концов самолеты-бесхостки с треугольным крылом успешно летали не только США (например, машины компании Convair [F-102A Delta Dragger, B-58 Hustler, F-106A Delta Dart], Douglas [F4D Skyray, F5D Skylancer] и др.), но и во Франции (Gerfaut, Durandal и семолеты семейства Mirage) и Великобритании (Fairey FD.2 Delta, Boulton-Paul P.111). Пригодность треугольного крыла для некоторых категорий самолетов была подтверждена и сверхзвуковым авиалайнером Concorde, и, наконец, самим Келли Джонсоном, создавшим трехмаховый самолет-разведчик SR-71…
на данном снимке хорошо видно чистое треугольное крыло оригинального XF-92A
Хотя ходе официальных испытаний американских ВВС XF-92A не совершил никаких чудес, он, тем не менее, подтвердил преимущества треугольного крыла для скоростных самолетов и, что самое главное, подтвердил способность машин аэродинамической схемы самолет-бесхвостка нормально летать. Новаторский успех проекта Convair Model 7-002, который также был известен как XF-92A, Delta и Seven Balls Two, безусловно, был отмечен не только доктором Александром Липпишем, который первым выступил с предложением использовать аэродинамическую схему самолет-бесхвостка в проекте XP-92, который изначально должен был иметь стреловидное крыло и V-образное хвостовое оперение. Также были довольны два конструктора корпорации Convair с одинаковой фамилией Дэвис.Одним из них был Дэвид Р. Дэвис, который в 1930-е годы занимал должность главного аэродинамика компании Consolidated и который наиболее известен своими патентами серии тонких аэродинамических профилей для летающей лодки XP4Y-1, отличавшихся низким лобовым сопротивлением и большой подъемной силой. Также Дэвид Дэвис известен имевшими большое значение комментариями по вопросам аэродинамики XP-92. Вторым был однофамилец Дэвида и затем его соратник Фрэнк У. Дэвис, который внес значительный вклад в создание крыла бомбардировщика B-24, а также, руководствуясь теми же принципами, аэродинамические профили для крыльев бомбардировщиков B-32 и XB-46. Он также самостоятельно проектировал аэродинамические профили и работал помощником главного конструктора при разработке XP-92 и XF-92A.
снимок модели самого раннего варианта перехватчика XP-92, который должен был иметь прямоточный воздушно-реактивный двигатель, стреловидное крыло и V-образное хвостовое оперение
С весны 1953 года, когда в корпорации Convair уже достраивались прототипы истребителя-перехватчика F-102, в НАКА начались испытания XF-92A. Эти испытания могли предоставить важную информацию создателям перехватчика F-102. Однако об испытаниях XF-92A в НАКА речь пойдет в четвертой, заключительной части, в которой также будет дано краткое техническое описание XF-92A и его чертеж в окончательном варианте.
снимок взлетающего XF-92A. Delta в своем первоначальном виде, предположительно во время самого первого взлета. Заметен не очень большой угол атаки. Снимок facebook.com
снимок взлетающего XF-92A. Убирающий шасси XF-92A на заключительном этапе испытаний НАКА. Заметен не очень большой угол атаки. В кабине XF-92A, вероятно, находится Артур Скотт Кроссфилд. Снимок facebook.com
в рамках программы испытаний НАКА была проведена проверка обтекания крыла и задней части фюзеляжа. Для определения направления потока на поверхности самолета были размещены шерстяные волокна, движение которых фиксировалось камерой в верхней части киля. В этом эксперименте часть верхней поверхности правого элевона была окрашена в белый цвет
Если не указано иное снимки Convair, AEQ, В. Шимечка (V. Šimeček) коллекции автора
источник: Miroslav Balous «Convair XF-92 Část III.» «Letectví + kosmonautika» 07-1996, str.48-51/424-427
перевод впервые опубликован – https://vk.com/@710541705-letauschii-treugolnik-convair-xf-92-03
