Попытка остаться. 8 Маховый самолёт-разведчик по программе Isinglass от Convair Division
Данный материал выкладывается на сайт из жж коллеги youroker-а.
Предыдущие статьи по этой теме:
Первое предложение от Convair Division по программе Isinglass.
После изменения в 1965 году требований к программе Isinglass со стороны ЦРУ, General Dynamics Convair Division попала в достаточно сложное положение. В отличие от проекта McDonnell Aircraft, в котором изначально использовались ракетные двигатели и увеличение скорости до 12 М не было серьёзной проблемой, вариант от Convair использовал прямоточные двигатели, требующие значительной доработки для достижения указанных скоростей. Тем не менее, контракт от ЦРУ был слишком привлекательным, и чтобы не отстать от конкурентов инженеры Convair начали изыскивать пути максимального увеличения скорости с сохранением прямоточных двигателей.
Тут стоит немного отвлечься и поговорить о причинах изменений требований ЦРУ в скорости с 6 до 12 М. Как ни странно, отчасти к этому оказалась причастна сама General Dynamics, но в лице подразделения Missile Systems Division, которое по заданию ЦРУ в 1963-64 годах провело оценку возможного развития систем ПВО. Согласно их расчётам, при постройке в СССР загоризонтных радаров ПВО и постановке на боевое дежурство дальнобойных противовоздушных ракетных комплексов со временем реакции (в боевой готовности) менее 5 минут – шанс поражения самолёта, идущего со скорость 5,5 М, зенитной ракетой на встречных курсах составит 0,4. Это означает, что из трёх пущенных ракет одна с большой вероятностью поразит цель. Учитывая, что ЦРУ предполагала постройку не более 10 подобных самолётов, потеря даже одного была бы катастрофой. Согласно анализу Missile Systems Division, при существующих тенденциях развития электроники и военного дела, в ближайшие 20 лет (до конца 70-ых годов) маловероятно создание конвенционных комплексов ПВО, способных поразить прямолинейно движущуюся цель на скоростях 12-14 М. Даже при атаке на встречных курсах взаимные скорости ракеты и самолёта будут слишком велики для поражения цели с шансами более 0,1. Нижняя планка в 12 М и была выбрана ЦРУ для дальнейшей работы.
Понимая, что на текущих технологиях при использовании прямоточных двигателей скорость в 12 М недостижима, в Convair была поставлена цель создать самолёт с крейсерской скорость до 8 М, и максимальной в снижении до 10 М. Основной проблемой вставшей перед инженерами, было топливо. Жидкий водород, обладавший высокой энергоёмкостью для полёта, на скоростях более 5 М расходовался слишком быстро. Для размещения всего потребного запаса топлива (из-за низкой плотности водорода) потребовалось бы создание огромного самолёта, что было неприемлемо. Выход был найден в разработке двигателей, способных использовать как керосин JP4 на первых стадиях полёта, так и водород. Это позволило уменьшить объём запаса топлива на борту. Кроме того, на самолёте предполагалась установка четырёх обычных турбореактивных двигателей, использовавшихся для взлёта и первоначального набора скорости и высоты. С 3 М в дело включались два двух-топливных прямоточных двигателя. С 3 до 5 М происходил плавный переход с керосина на водород, после этого двигатели работали только на водороде. Так же жидкий водород использовался для охлаждения двигателей на всех стадиях полёта.
Сравнение необходимых размеров и веса самолёта для различных вариантов топлива. Вариант 1 показывает использование только жидкого водорода, 2 и 3 разные варианты сочетания водорода и авиационного керосина.
Конструкция самолёта и режимы полёта были разработаны с помощью компьютерной программы HYSYN (Hypervelocity Vehicle SYNthesis), разработанной в General Dynamics ещё для предыдущего проекта. В вытянутом веретенообразном фюзеляже располагалась кабина пилотов на 2 человека, отсек полезной нагрузки объёмом 200 кубических футов, криогенные баки для жидкого водорода и протектированные двухслойные баки для керосина. По всему фюзеляжу размещены системы охлаждения, для защиты пилотов, топлива и полезной нагрузки от нагрева. Треугольное крыло большой стреловидности выполнено с вогнутостью передней кромки, для предотвращения концентрации тепла на ней. Угол стреловидности внутренней части передней кромки крыла был увеличен во избежание падения фронта ударной волны на кромку воздухозаборника при 8 М. Четыре турбореактивных двигателя располагались на верхней поверхности крыла, два двух-топливных прямоточных двигателя были размещены под крылом. Все силовые установки использовали подкрыльевые воздухозаборники, но на высоких скоростях доступ воздуха к турбореактивным двигателям закрывался. Два цельноповоротных стреловидных киля самолёта располагались между турбореактивных двигателей. Длина самолёта составляла более 65 метров. Для взлёта разведчика требовалась специальная полоса длиной 1700 метров.
Самолёт предполагалось использовать только для проведения разведывательных операций, из-за малого объёма отсека полезной нагрузки. Дальность полёта на крейсерской высоте в 35 километров составляла 8300 километров, из них около 1800 километров самолёт проходил с выключенными двигателями, снижаясь перед посадкой. Кроме того, прорабатывался вариант полёта дальностью в 6000 километров, при котором самолёт сначала набирал высоту в 40 километров, а при вхождении в воздушное пространство СССР начинал снижаться, достигая скоростей в 9-10М. Предполагалась постройка испытательного стенда к 1968 году, первого самолёта к 1970, постановка на вооружение в 1972 году.
Схема разведывательного полёта на дальность в 8300 километров.
Но скорость в 8 М абсолютно не устраивала заказчика. До середины 1965 года ЦРУ всё же продолжали финансирование работ Convair Division, но к тому времени стало ясно, что даже скорости в 12 М недостаточно. Хоть шанс перехвата на таких скоростях обычной ракетой и был предельно мал, в ЦРУ не сомневались – СССР для уничтожения подобных разведчиков даже в мирный период не постесняется использовать ракеты с ядерными боеголовками. К тому же активно развивались системы ПРО, которые в перспективе так же могли быть использованы для перехвата высокоскоростных самолётов. После консультаций со специалистами McDonnell Aircraft ЦРУ увеличило требования по скорости до 20 М, что окончательно выбило Convair из игры. Тем не менее, ЦРУ, чтобы не терять наработки передало часть материала ВВС США, и вскоре Convair Division приступила к разработке гиперзвукового транспортного самолёта и гиперзвукового орбитального бомбардировщика для ВВС США. А история программы Isinglass продолжилась уже только с McDonnell Aircraft и известного "гуру гиперзвука" Пола Энтони Чижа. Об этом мы и поговорим в дальнейшем.
Источники:
PARAMETRIC SYNTHESIS AND PERFORMANCE ANALYSIS OF DUAL-FUEL HYPERVELQCITY CRUISE VEHICLES
