Опытные истребители Douglas F5D-1 Skylancer. США Часть 1
Введение: данный цикл статей представляет собой монографию Стива Гюнтера (Steve Gunter) и Гарри Гана (Harry Gann) «Naval Fighters. Number Thirty-Five Douglas. F5D-1 Skylancer».
Разработка
Опытный палубный истребитель Douglas F5D-1 Skylancer представлял собой дальнейшее развитие выпускавшихся серийно истребителей F4D-1 Skyray. Первые теоретические проработки по F5D-1 были сделаны по результатам испытаний палубного истребителя Skyray еще до официального принятия последнего на вооружение. Фактически первоначальное обозначение F5D-1 было F4D-2N. Главный конструктор палубных истребителей F3D-1 и F5D-1 Эдвард Генри (Эд) Хайнеманн описал Skylancer как
«естественную и нормальную модификацию F4D».
Многие считают, что Skylancer был более скоростным и обладал лучшими характеристиками, чем его конкурент Vought F8U Crusader. Они полагают, что конструкция Skylancer обладала настолько большим потенциалом развития, что, как предполагал Эд Хайнеманн, если бы F5D был оснащен двигателем J-79, то он бы превзошел F-4 Phantom II.
В 1953 году конструкторское бюро компании Douglas предложило основные изменения конструкции в целях улучшения характеристик F4D-1 и расширения спектра его боевых задач. Эти предложения привели к получению от управления аэронавтики (Bureau of Aeronautics – BuAer) датированного 16 октября 1953 года письма о намерениях AER-CT-65 (016354), в котором выражалось согласие на постройку двух самолетов и образца для статических испытаний. F5D-1 задумывался в качестве палубного всепогодного истребителя-перехватчика с высокими летными характеристиками, принятие на вооружение которого ожидалось в начале 1958 года.
10-12 ноября 1953 года была проведена инспекция макета, по результатам которой комиссия не потребовала серьезных изменений. Окончательный вариант подробных технических условий был доработан к 9 февраля 1954 года. Раздел спецификации, касавшийся выполнения самолётом функций перехвата, требовал максимальной скорости 806 узлов (1 493 км/ч) на высоте 35 000 футов (10 668 м), набора высоты 40 000 футов (12 192 м) за 2,8 минуты и вес пустого самолета 15 927 фунтов (4 855 кг). В течение шести недель в компании Douglas была проведена оценка технических требований, и дата первого полета была перенесена с января 1956 года на март этого года. Первый самолет должен был быть оснащен турбореактивным двигателем J57 с тягой 16 000 фунтов (7 258 кгс), тогда как серийные машины более мощным вариантом этого двигателя с тягой 17 200 фунтов (7 802 кгс).
Поскольку F5D-1 являлся дальнейшим развитием конструкции F4D-1, он использовал тот же двигатель – Pratt and Whitney J57-P-8, который позволил истребителю Skyray установить несколько рекордов набора высоты. Форма крыла в плане у F5D-1 в основном была такой же, как у F4D-1. Существенными отличиями F5D-1 от своего предшественника были улучшенные аэродинамические характеристики, а именно: более тонкое крыло, более совершенный зализ стыка крыла с фюзеляжем, а также фюзеляж с большим относительным удлинением и новым фонарем кабины с ветровым стеклом V-образного типа. Благодаря этим изменения скорость F5D-1 значительно возросла: Skylancer был на 63% быстрее, чем F4D-1. Ёмкость внутренних топливных баков была увеличена на 54% за счет добавления двух встроенных в крыло топливных баков, расположенных непосредственно за воздухозаборниками двигателя, и путем размещения дополнительного фюзеляжного бака непосредственно перед двигателем.
В то время, когда Skylancer находился на стадии проекта летчик-испытатель компании Douglas Роберт Ран (Robert Rahn) совершил на F4D-1 высокоскоростной выход из пикирования с перегрузкой 12g. Нагрузка на самолет была настолько высокой, что консолям крыла были нанесены большие повреждения и машину в итоге пришлось отправить на слом. Результатом этого происшествия стал отказ Хайнеманна от использовавшейся в конструкции истребителя Skyray двойной обшивки с подкладкой и разработал для F5D обшивку с монолитным подкреплением, изготовленную фрезерованием из листа легкого сплава. Данная обшивка имела толщину 0,1 дюйма (2,54 мм) с ребрами шириной 0,25 дюйма (6,35 мм) и высотой 1,25 дюйма (31,75 мм), расположенных на расстоянии 2 дюйма (50,8 мм) друг от друга.
Skylancer был оснащен разработанными компанией Douglas автопилотом и системой управления мощностью силовой установки, схожими с теми, что были установлены на F4D-1. Однако автопилот F5D-1 включал в себя новейшие технические достижения и был размещен в небольшом герметичном контейнере.
Система управления огнем F5D-1 была значительно более совершенной, чем система, установленная на F4D-1. Компанией Douglas в качестве генерального подрядчика по разработке этой системы и субподрядчика по разработке радара была выбрана компания Westinghouse. Электронный баллистический вычислитель разрабатывало авиационное отделение компании American Car and Foundry Company, а стрелковый прицел, учитывающий поправки на собственную скорость и скорость цели, (проектирован компанией Douglas) – авиационное отделение компании General Motors Corporation. ЭВМ обработки летных данных и расположенный в кабине пилота блок управления разрабатывались в Эль-Сегундо непосредственно компанией Douglas.
В июне 1954 года компания Douglas получила от управления аэронавтики официальное сообщение 182101Z, в котором указывались точные даты первых полетов прототипов F5D-1: апрель 1956 года для первого прототипа и июнь этого же года для второго.
3 сентября 1954 года компания Douglas по просьбе начальника управления аэронавтики отправила предложения на выбор подрядчика по созданию системы управления огнем. Данная система предназначалась для замены указанной правительством системы управления огнем Aero 13G, которая не могла быть предоставлена во время разработки и испытания F5D. 18 ноября 1954 года управление аэронавтики направило компании Douglas письмо о намерениях относительно контрактов 55-363, AER-CT-423, (022306); данным письмом управление аэронавтики разрешало создание системы управления вооружением X24A. Выданное управлением аэронавтики разрешение помимо самих систем X24A, предназначенных для установки на пять самолетов-летающих лабораторий F4D-1 и на два прототипа F5D-1 давало добро на изготовление запасных частей и испытательного оборудования.
Система Aero X24A была спроектирована таким образом, чтобы F5D-1 мог выполнять задачи всепогодного истребителя-перехватчика и истребителя-бомбардировщика, способного выполнять удары по наземным целям. Данная система предусматривала во время воздушного боя выполнение самолетом атаки как при полностью автоматизированном, так и при ручном управлении машиной. Повышенная точность сопровождения была получена с помощью автоматического управления точкой привязки цели. Также была предусмотрена резервная система с ручным управлением на случай атаки, когда радар вышел из строя или когда его каналы приема и передачи забиты помехами средств радиоэлектронного противодействия противника.
Оптические прицел-дальномер системы X24A был размещен в наилучшее из имевшихся место, обеспечивавшее уменьшение отражения света на поверхность дальномера и минимизацию угловой аккомодации глаз пилота. Особое внимание уделялось отображению оптимальных управляющих сигналов и достижению минимального времени между обнаружением цели и фактическим захватом цели на автоматическое сопровождение. Все элементы были скомпонованы таким образом, чтобы обеспечить легкий доступ для обслуживания. Радар и прибор системы управления вооружением отличались имевшими легкий доступ вставляемыми блоками. Данная конструкция предусмматривала экспресс-тестирование с помощью бинарных тестов «да»/«нет» (go/no-go testing). Конструкция системы X24A была подобрана в соответствии с характеристиками F5D-1 таким образом, чтобы обеспечить оптимальные летные характеристики и точность стрельбы.
17 декабря 1954 года управление аэронавтики выпустило уведомление о внесении изменений ER-AC-27, 024071, (IBCC #D420), которое санкционировало несколько основных изменений базовой конфигурации. Семь изменений перечислены ниже:
- добавление требования установки 300-галлонных (1136 л) сбрасываемых топливных баков;
- добавление требования подвески ракет воздух-воздух Sidewinder;
- добавление требования подвески фугасных авиабомб с уменьшенным аэродинамическим сопротивлением;
- внесено требование о возможности подвески атомного оружия;
- разрешено увеличение площади вертикального оперения;
- добавление требования дозаправки в полете, причем самолет должен выступать в качестве получателя топлива и в качестве воздушного танкера;
- санкционировано значительное увеличение сверхзвуковой маневренности самолета.
Работы компании Douglas в отношении упомянутых выше требований по установке ракет Sidewinder, бомб и атомного оружия не были завершены вследствие устных инструкций представителя классификационного подразделения управление аэронавтики (BuAer Class Desk), выданных в начале следующего года, согласно которым вскоре эти требования будут исключены.
11 марта 1955 года была выпущена поправка №8 к письму о намерениях по контракту №54-321, в которой было заказано производство дополнительных девяти самолетов F5D-1 с с выпуском по две машины в месяц и с датами первого полета с января по ноябрь 1957 года. К сожалению, это разрешение не соответствовало требуемым срокам выполнения и как следствие привело к разрыву в семь месяцев между первым полетом второго и третьего прототипов.
18 января 1956 года была выпущена поправка №12 к письму о намерениях по контракту №54-321, в которой было заказано производство дополнительных восьми самолетов F5D-1 с выпуском по две машины в месяц и с датами первого полета с декабря 1957 года по март 1958 года.
5 марта 1956 году управление аэронавтики выпустило уведомление о внесении изменений AER-PP-311, Serial 03764, (IBCC #E853), разрешавшее установку на семнадцати из девятнадцати заказанных самолетов двигателей J57-P-14 вместо запланированных ранее ТРД J57-P-8.
Первый полет
21 апреля 1956 года первый прототип F5D-1 (139208) совершил свой первый полет. Управлявший машиной Роберт Ран так описал первый полет этой машины:
«Потребовалось полтора года, чтобы XF4D-1 смог достичь сверхзвуковых чисел Маха, тогда как F5D-1 развил сверхзвуковую скорость в своем первом полете. Это было достигнуто за счет аэродинамических усовершенствований конструкции машины: увеличенное относительное удлинение фюзеляжа сократило сопротивление, увеличенное хвостовое оперение уменьшило бафтинг, более тонкое крыло уменьшало сопротивление и затягивание в пикирование, большой киль увеличивал путевую устойчивость, а руль направления с необратимым бустерным управлением избавляло от высокочастотных колебаний руля направления».
За тридцать три дня, прошедших после первого полета, прототип 21 поднимался в небо, налетав в общей сложности 24 часа. Эти полеты продемонстрировали исключительную степень готовности прототипа нового самолета. В течение трех месяцев летных испытаний на авиабазе Эдвардс первый F5D-1 совершил пятьдесят полетов общей продолжительностью 57 часов. Этот период включал в себя трехнедельный простой на земле вследствие капитального ремонта двигателя и небольших модификаций.
В течение первых трех месяцев испытаний в самолет были внесены незначительные изменения. Колеса и тормоза были заменены колесами и тормозами другой компании, поскольку установленные изначально нагревались и вибрировали во время эксплуатации.
Многие негативные особенности истребителя Skyray в конструкции F5D-1 были либо скорректированы, либо сведены к минимуму. Так, например, у F4D-1 затягивание в пикирование было тяжелым и опасным в трансзвуковом диапазоне скоростей полета, тогда как усовершенствованная аэродинамика F5D-1 сократила требования к изменению балансировки, в результате чего затягивание в пикирование контролировалось в большей части диапазона скоростей. Чтобы полностью устранить проблему и сделать F5D-1 устойчивым носителем вооружения самолет был оснащен автоматическим компенсатором изменения балансировки.
Ручное (без механического усиления) управление полетом было для пилота F4D-1 трудным и на скоростях свыше 175 узлов (324 км/ч) становилось невозможным. Исходя из этого факта, на F5D в дополнение к штатной двойной системе был установлен насос с приводом от ветряного двигателя, а ручное управление в обход автоматики было удалено.
Большая часть из упомянутых выше изменений была внесена в конструкцию F5D-1 в октябре 1956 года на заводе в Эль-Сегундо. Гаситель продольных колебаний (демпфер тангажа) был переделан, ручная (без механического усиления) система управления полетом была удалена и заменена насосом с приводом от ветряного двигателя, а также был добавлен руль направления с необратимым бустерным управлением. Благодаря данным, полученным по окончании программы статических испытаний, конструкция самолета была усилена.
Первоначальная максимальная скорость М = 1,39 была получена с использованием форсажа двигателя и с затупленной передней кромкой воздухозаборников. Поскольку достигнутая скорость была сочтена недостаточной, то позднее самолет получил воздухозаборники с более острыми входными каналами, увеличившими максимальную скорость на М = 0,14. Данное изменение конструкции вкупе с поднастройкой режимов работы двигателя увеличили максимальную скорость горизонтального полета F5D до М = 1,63.
Во время испытаний первого прототипа F5D-1 (139208) направление развития его систем вооружения было изменено. Так 20 июня 1956 года управление аэронавтики выпустило уведомление о внесении изменений, разрешавшее переход от ракет Sparrow I к ракетам Sparrow II с выделением необходимого объема для ракет Sparrow III.
Затем 13 июля этого же года с помощью летающей лаборатории F4D-1 (134754) были выполнены испытания полностью комплектной системы вооружения X24A. 23 августа были завершены испытания вооружения на летающей лаборатории F4D-1 (134763); данные испытания представляли собой серию полетов с макетами ракет Sparrow II, во время которых имитировались атаки и осуществлялся сброс макетов.
плавные очертания, напоминающие летучую мышь, плотно прижатый к фюзеляжу фонарь кабины и высокое вертикальное оперение, показанные на данном снимке, являются отличительными чертами опытного палубного истребителя F5D-1 Skylancer
сравнение размеров палубных истребителей F4D-1 и F5D-1. Белый профиль – F4D-1 Skyray, черный профиль – F5D-1 Skylancer
схема размещения вооружения и топливных баков опытного палубного истребителя F5D-1 Skylancer
схема крепления опытного палубного истребителя F5D-1 Skylancer в ангаре авианосца
общая схема опытного палубного истребителя F5D-1 Skylancer: 1) обтекатель, 2) трубка Пито, 3) внешнее устройство контроля фонаря кабины пилота; 4) внешнее устройство управления сброса фонаря кабины пилота; 5) отключение гидравлического насоса; 6) бак с жидким кислородом; 7) индикаторы расхода огнетушителей (на прототипах 139308-139309); 8) крюк для подсоединения бриделя крепления (самолета) к челноку катапульты; 9) передний крыльевой бак; 10) аварийный генератор; 11) предкрылок; 12) заправка топливом под давлением (на прототипах 142349-142350); 13) нижний аэродинамический тормоз; 14) аэронавигационный огонь; 15) линия складывания консоли крыла; 16) левый основной элевон; 17) хвостовой аэронавигационный огонь; 18) руль направления; 19) триммер; 20) левый внутренний элевон; 21) задний топливный бак; 22) тормозной гак; 23) вспомогательная хвостовая опора; 24) правый внутренний элевон; 25) выход трубопровода дренажа топливной системы; 26) правый основной элевон; 27) задний смотровой люк двигателя; 28) смотровой люк двигателя; 29) люк пневмостартера; 30) внешний силовой выпрямитель (pwr. rect.) и переключатель; 31) створки задних ракетных отсеков; 32) основной генератор; 33) задний водоотливной насос; 34) створки передних ракетных отсеков; 35) топливный бак; 36) люк доступа к оборудованию; 37) отверстие для отбора статического давления; 38) указатель угла атаки
первый прототип F5D-1 139208 был собран на производственной линии, где серийно изготавливались истребители F4D-1
изготовление третьего прототипа F5D-1 142349 на заводе в Эль-Сегундо
схема опытного палубного истребителя F5D-1
первый прототип F5D-1 139208 был полностью окрашен в белый цвет с красной отделкой (вертикальное оперение и полосы на поверхностях крыла) и зеленой узкой полосой на вертикальном оперении; помимо этого самолет имел бликоподавляющую панель. Полосы на внутренних створках ниш основных стоек шасси и на фонаре кабины также были красными. Нижняя часть хвостового оперения была выкрашена в белый цвет. Хвостовой конический обтекатель был натурального металлического цвета. На снимках видно, что фонарь кабины плотно закрыт. Размах крыла самолета был относительно небольшим, и для размещения в ангаре авианосца было достаточно складывания только законцовок. Обратите внимание на маленькое колесо, установленное на вспомогательной задней стойке. По сторонам от вспомогательной хвостовой стойки был установлен в проушины V-образный тормозной гак, выкрашенный полосами в красные и белые цвета
первый прототип F5D-1 139208 совершает свой первый полет; 21 апреля 1956 года
Роберт Ран в кабине первого прототипа F5D-1 139208 готовится к первому полету. Обратите внимание на стеганую теплоизоляцию внутри кабины
первый прототип F5D-1 139208 в одном из первых испытательных полетов над пустыней Мохав, выполненных с авиабазы Эдвардс
первый прототип F5D-1 139208 в совместном полете с серийным истребителем F4D-1
первый прототип F5D-1 139208 в одном из первых испытательных полетов, выполненных с авиабазы Эдвардс
первый прототип F5D-1 139208 во время предполетной подготовки на авиабазе Эдвардс. Створки отсеков вооружения открыты, равно как и створки доступа к двигателю. Самолет подключен к электрифицированной тележке и портативному пусковому агрегату. Обратите внимание на посадочную лестницу в простом стиле A4D (снимок предоставлен Крейгом Кастоном [Craig Kaston])
источник: Steve Gunter & Harry Gann «Naval Fighters. Number Thirty-Five Douglas. F5D-1 Skylancer»
