Проект истребителя ACF Super Mirage. Франция. Часть 1

Хочу выразить большую благодарность уважаемому коллеге redstar72 за помощь в вычитке данной статьи.

Предисловие переводчика: хотя данная статья является частью монографии «История мечты. Super Mirage – от ACF до Mirage 4000», она полностью посвящена проекту многоцелевого истребителя Super Mirage, создававшегося в рамках программы ACF. В связи с большим объёмом статьи её было решено разбить на две части.

Судьба опытного истребителя Mirage 4000 всегда вызывала сожаления – превосходный самолёт, который, вероятно, смог бы превзойти своего конкурента F-15 Eagle. Почему программа этого самолёта была закрыта? Прежде чем ответить на этот вопрос, необходимо задать другой: для чего он был построен? Mirage 4000 принадлежал семейству истребителей компании Dassault и являлся развитием малоизвестного проекта «боевой самолёт будущего» (Avion de combat du futur –ACF, Super Mirage) – спроектированной, но так и не полетевшей машины… 

Программа ACF являлась одним из этапов поиска военно-воздушными силами Франции (Armée de l’Air) преемника истребителю Mirage III, который был заказан в 473 экземплярах. Компания Dassault на собственные средства создала и представила «непосредственного преемника» – многоцелевой истребитель Mirage F1. В 1966 году этот самолёт впервые поднялся в воздух, а в 1969 французские ВВС заказали его серийное производство. Тем не менее, в ВВС считали Mirage F1 временным решением и искали самолёт на более дальнюю перспективу, который должен был поступить на вооружение примерно в 1980 году. В 1970 году был принят третий закон о военной программе, в котором устанавливались цели на пять лет и который давал отмашку проектированию перспективного боевого самолёта. Программа 1970 года заключалась в разработке самолёта с изменяемой стреловидностью крыла Mirage G4 RAGEL (сокращение от Reconnaissance, Attaque et Guerre électronique lointaine – разведчик, ударный самолёт и самолёт дальнего радиоэлектронного противодействия); освоение изменяемой геометрии крыла было осуществлено компанией на экспериментальном самолёте-демонстраторе Mirage G. Однако Mirage G4 RAGEL оказался слишком дорог и в серию не пошел. В результате этой программы были построены лишь два прототипа – Mirage G8-01 (двухместный) и Mirage G8-02 (одноместный).

В декабре 1969 года генеральный штаб ВВС возглавил генерал Габриэль Готье (Général Gabriel Gauthier). Он совместно с управлением министерства вооружений (DMA – délégation ministérielle pour l’armement) и техническим управлением авиационной промышленности (Direction technique des constructions aéronautiques – DTCA) был ответственным за разработку перспективного боевого самолёта.

Старт программы ACF

1 июня 1972 года генеральный штаб ВВС представил «паспорт программы» (fiche programme) нового двухмоторного боевого самолёта. Создававшийся по этой амбициозной программе самолёт был результатом длительного процесса размышлений различных заинтересованных сторон, среди которых были политики, военные и промышленность. Государство было заинтересовано в программе не только с точки зрения национальной безопасности страны, но и более широком смысле – в свете своей промышленной политики. В апреле 1970 года министр обороны Мишель Дебре (Michel Debré) попросил Марселя Дассо представить свое мнение относительно перспектив в сфере боевой авиации [1]. Дассо предложил два типа самолётов: двухмоторную машину того же класса, что и американские F-14 и F-15, и одномоторную – в данном случае Mirage F1. Каждый самолёт должен был соответствовать требованиям не только французских ВВС, но и зарубежных заказчиков.

Генеральный штаб ВВС стремился охарактеризовать самолёт по нескольким критериям. Благодаря изучению опыта недавних боевых действий и анализу программ разработки иностранных боевых самолётов в «паспорте программы» ACF задачи по завоеванию господства в воздухе были выдвинуты на передний план. Войны на Ближнем Востоке показали важность отличной маневренности для истребителя. Однако это требовало гораздо меньшей удельной нагрузки на крыло, чем у Mirage G, крыло которого было адаптировано для выполнения ударных задач на малых высотах. Для обеспечения хороших лётных характеристик во всем диапазоне полётных режимов в соответствии с господствовавшей в 1960-х годах практикой должно было быть выбрано крыло с изменяемой геометрией. Однако оно оказалось невыгодным из-за увеличения веса конструкции. Вследствие этого разрабатывалось фиксированное крыло, которое должно было представлять собой компромисс между низкими и сверхзвуковыми скоростями. Большую пользу этим работам принесла программа лётных испытаний Mirage G, позволившая определить оптимальный угол стреловидности.

Двухместный вариант ACF должен был иметь возможность выполнять задачи по проникновению в глубокий тыл противника со сбросом одного-двух ядерных зарядов и должен был стать дополнением к дальнему бомбардировщику Mirage IV. Необходимость в двухместном многоцелевом боевом самолёте была, по-видимому, связана с желанием увеличить долю рынка боевых авиационных комплексов и снизить цену продажи. Однако конструкция такой машины неизбежно усложнялась, в том числе и установкой дополнительных систем вооружения. Компания Dassault проводила исследования, особенно в области очень высоких скоростей, с опережением графика программы ACF.

Что касается нового радара, то разработки были направлены на создание импульсной допплеровской РЛС, способной распознавать подвижные объекты не только в верхней полусфере, но и на фоне земной поверхности. Компания Thomson-CSF, разработавшая радары для Mirage III и Mirage F1, была хорошо подготовлена к данным работам, к которым также приступил и филиал компании Dassault – ее дочерняя компания Electronique Marcel Dassault (EMD).

Концепция истребителя завоевания превосходства в воздухе

Во Франции сдвиг в сторону концепции истребителя завоевания превосходства в воздухе произошел благодаря программе, начатой в США в 1965 году. Это должен был быть самолёт, основным назначением которого стало бы уничтожение самолётов противника, тогда как возможность нанесения ударов по наземным целям имела второстепенное значение. Среди требований к будущему истребителю были тяговооруженность свыше 1, максимальная скорость M=2,5 и маневренность, позволяющая одолеть любой самолёт противника в воздушном бою.

Благодаря опыту вьетнамской войны программа FX отошла от гонки за скоростью и концепции тяжелого истребителя, доминировавшей в 1960-х годах и давшей жизнь трехмаховому истребителю Lockheed YF-12 (предтече разведчика SR-71). Все представленные эскизные проекты программы FX являлись двухмоторными самолётами с неподвижным крылом. В 1969 году компания McDonnell-Douglas получила контракт на постройку прототипов, 27 июля 1972 года F-15 Eagle совершил первый полет, а в ноябре 1974 года первые серийные машины стали поступать на вооружение ВВС США.

Следует отметить, что во Франции компания Dassault после поглощения в 1971 году компании Breguet Aviation оказалась монополистом в области создания боевых самолётов, и таким образом, программа ACF оказалась первой в истории французской военной авиации, в которой не было конкуренции между несколькими конструкторскими бюро. Параллельно с этими процессами в 1970 году происходило создание государственной компании Société Nationale Industrielle Aérospatiale (SNIAS) на базе компаний Nord Aviation и Sud Aviation; областью интересов SNIAS должна была стать разработка коммерческой авиации, вертолетов и ракет.

Реакция на монополию Dassault

Такое распределение ролей стало результатом решения, принятого правительством с целью оптимизации аэрокосмической отрасли и одобренного министром обороны Пьером Мессмером в 1965 и президентом Жоржем Помпиду в 1966 году. Естественно, что данное решение вызвало бурную реакцию в национализированных компаниях. Генеральный директор компании Aérospatiale Анри Зиглер (Henri Ziegler) в октябре 1970 года выразил свое «сожаление», что вместо Aérospatiale E 650 Eurotrainer был выбран Dassault/Dornier AlphaJet и что его компания была исключена из сферы создания боевых самолётов. Тем не менее, в датированной 3 декабря 1970 года служебной записке, посвященной «боевому самолёту 1980 года», предусматривалась разработка долгосрочной программы. Чтобы компания Aérospatiale могла надеяться на успех в программе ACF, ей нужно было заручиться разрешением у министра обороны до представления в 1972 году проекта боевого самолёта с неподвижным крылом. Однако к разработке военных программ она допущена не была; компания Aérospatiale ограничилась теми областями, которые ей были выделены (тем не менее, в 1972 году ей была предложена постройка по лицензии штурмовиков A-7 Corsair II для морской авиации).

Кроме того, ни правительство, ни генеральный штаб ВВС, ни компания Dassault не рассматривали иностранного участия в программе ACF, поскольку ни один из традиционных партнеров Франции не мог участвовать в этом проекте. Великобритания, Германия и Италия с 1968 года были заняты программой многоцелевого боевого самолёта (Multirole Combat Aircraft – MRCA, будущего Tornado), характеристики которого были достаточно близки. Однако Марсель Дассо отказался от принципа сотрудничества, обратившись в письме от 22 апреля 1970 года к министру обороны Мишелю Дебре со следующими словами:

«Техническое сотрудничество в постройке прототипа несколькими конструкторскими бюро разных стран неизменно оказывалось слишком дорогим». [2]

В этих условиях партнерство было приемлемо лишь после первого этапа испытаний.

Это недоверие к международным программам было, несомненно, результатом более раннего опыта совместных работ. В 1970 году счетная палата подчеркивала

«необычайно высокую стоимость»

франко-британского ударного самолёта Jaguar.

Создан, чтобы летать на M = 2,5

В конструкторском бюро компании Dassault работами по программе ACF руководил Жан-Клод Брабан (Jean-Claude Brabant). Он вспоминал:

«Государство отказалось от изменяемой геометрии крыла, чтобы перейти к неподвижному крылу. После завершения работ с Mirage G8 я стал ответственным за общее техническое руководство программой ACF. Самолёт, создававшийся по этой программе, был на принципиально иной основе. В те годы, когда я работал в конструкторском бюро, в постройке прототипов была определенная политика, в каждый из них вносилось что-то новое: вертикальный взлет у Mirage V, изменяемая геометрия крыла у Mirage G. Super Mirage вписывался в эту последовательность. С его помощью мы начали применять новейшие достижения в электронике, в частности электроприводы».

Министерством обороны был проведен ряд координационных совещаний с представителями различных отраслей промышленности. 29 ноября 1974 года техническая служба военно-воздушных сил, объединявшая представителей ВВС, компании Dassault (авиационное и радиоэлектронное отделения) и Thomson-CSF, определила состав оборудования и отображение информации для пилота и штурмана. Также был рассмотрен вопрос об оборудовании для радиоэлектронного противодействия. В первую очередь Super Mirage предназначался для достижения скорости M = 2,5. Это требование в основном из-за кинетического нагрева вынудило инженеров предусмотреть целый ряд специальных устройств: при скорости M = 2,5 температура планера самолёта возрастала до 213°C. Как и на истребителях Mirage III, у ACF воздухозаборники были полукруглого типа с внутренними конусами, но в отличие от предшественника конусы для достижения требуемых скоростей были дополнены подвижными створками. Аналогичные воздухозаборники были испытаны на экспериментальном самолёте Mirage G8-02.

Жан-Клод Брабан вспоминал об этой системе:

«Речь шла о виде створок, которые в зависимости от скорости могли открываться и закрываться с целью притормозить фронт ударной волны перед поступлением воздуха в двигатель. На Super Mirage мы постарались упростить систему, которая на Mirage G8 была очень сложной».

Для улучшения сопротивления кинетическому нагреву, создания более прочных и тонких панелей кессона крыла и уменьшения его относительной толщины (с последующим уменьшением лобового сопротивления на больших сверхзвуковых скоростях) планер самолёта на 23% состоял из титана. Скручивание этих панелей было получено путем помещения в специальные формы, нагрева их стенок и покрытия диоксидом кремния.

Два варианта Super Mirage имели заметные различия между собой, несмотря на желание сохранить как можно больше общих элементов конструкции. Так, скорость двухместной версии была ограничена M=2,2, поэтому в отличие от одноместного варианта ее воздухозаборники не требовали подвижных створок, что облегчало конструкцию на 250 кг. Таким образом, двухместный вариант, несмотря на наличие дополнительного оборудования, получался даже немного легче одноместного (14143 кг против 14187 кг). Для сравнения – двухместный McDonnell-Douglas F-15B весил 12276 кг против 12000 кг одноместного F-15A. В дополнение к этим деталям, ACF должен был быть абсолютно новой машиной: он должен был получить новые системы, новое вооружение и новые двигатели.

Преемник двигателя Atar 

Прежде чем идея создания ACF стала обретать конкретные очертания, компания SNECMA приступила к созданию нового поколения мощных турбореактивных двигателей для оснащения перспективного боевого самолёта, являвшегося результатом разрабатывавшихся в конце 1960-х годов эскизных проектов истребителя со скоростью M= 3,0. В июне 1969 года данный проект был представлен на страницах журнала «Aviation Magazine International». Следует отметить, что этот проект в отличие от стреловидного крыла, принятого на преемниках истребителя Mirage III, должен был иметь треугольное крыло.

Двигатель Atar был неотделим от успеха истребителя Mirage III; конструкция мотора постоянно совершенствовалась, что привело к росту тяги с 1700 до более чем 7000 кг. Однако этому двигателю нужен был преемник. Жан Девриз (Jean Devriese), заместитель технического директора SNECMA Мишеля Гарнье (Michel Garnier), вспоминал об этом периоде:

«Мы понимали, что двигателю Atar необходима замена. Это был хороший двигатель для самолётов, летающих на больших высотах, но для выполнения ударных задач с проникновением в глубокий тыл противника он подходил хуже. Нам хотелось иметь двигатель побольше, способный с большей скоростью летать у земли и использующий все современные технологии (с высокой степенью сжатия и с осевым двухроторным компрессором [3]). Поскольку тогда мы не имели достаточного технического потенциала, то мы заключили соглашение с Pratt & Whitney о создании двухконтурного реактивного двигателя с осевым двухроторным компрессором и форсажной камерой (JTF10 и TF30). Однако эти двигатели были очень дорогими, весьма импозантными, сложными в обслуживании и подходили для больших самолётов. Все это превышало тогдашние возможности бюджета».

Эта лицензионная конструкция также сделала французскую авиационную промышленность слишком зависимой от американцев. Двигателями TF 104/TF 106 и TF 306 должны были оснащаться Mirage IIIT, Mirage IIIV, Mirage F2 и Mirage G. В 1968 году программа TF 306  была остановлена.

В те годы исследования были направлены на создание нового двигателя, специально разрабатывавшегося для высоких скоростей полета. В 1967 году начальник генерального штаба ВВС генерал Филипп Морен (Général Philippe Maurin) в интервью журналу «Aviation Magazine International» сказал:

«Будущий боевой самолёт должен развивать скорость M = 3,0».

Более легкий, более мощный и менее прожорливый

Разработка нового двигателя велась совместно компаниями SNECMA и Dassault. Как вспоминал Жан Девриз:

«у нас были очень частые контакты с техническим директором Dassault Жаном Кабриером. Они происходили буквально каждый день».

Новый двигатель должен был отвечать двум требованиям: разгонять будущий боевой самолёт пока еще неопределенного типа до скорости M = 2,5 и заменить двигатели Atar на уже существующих самолётах.

«Двигатель должен был подходить для самолётов размерности Mirage III – вспоминал Жан Девриз, – поэтому он имел тот же диаметр, [что и Atar], но был легче, короче, потреблял меньше топлива и развивал бóльшую тягу. Он должен был поднимать перехватчик на высоту 40000 футов (12200 м) за две минуты. Как и в работе над Atar-ом, основным принципом было создать большой двигатель, который сможет поместиться в наименее возможном самолёте.

Идеей Мишеля Гарнье было введение в конструкцию двухконтурности, обеспечивавшей двигателю высокую экономичность на малых высотах, но в ущерб развиваемой тяге на высотах больших. Необходимо было достижение трудного компромисса. Проблема заключалась в сжигании керосина в холодном газе. Мы пришли к выводу о необходимости для дожигания общей камеры сгорания, но с раздельными форсунками для холодного и горячего контуров. Нам хотелось сделать M53 более простым, с умеренной степенью повышения давления в компрессоре, но такой, что не сильно снижала бы тягу на больших высотах. С увеличенной степенью повышения давления американцы имели меньший расход топлива на малых высотах и недостаточную тягу на больших, что компенсировалось большими размерностью и результирующей мощностью. Самолёты, создававшиеся под эти двигатели, были также крупнее».

Таким образом, конструкция двигателя M53 отличалась от того технического компромисса, который компания Pratt & Whitney выбрала для своего ТРДДФ F100, которым оснащались F-15 и F-16. В M53 отношение давлений было 8,5 против 25 у F100, а степень двухконтурности [4] составляла 0,4 против 0,7 у F100. На малой скорости F100 потреблял меньше и предлагал лучшее соотношение между статической мощностью и весом двигателя. Однако на скорости M=1,8 двигатель M53 развивал большую тягу. Жан Девриз подчеркивал особенности M53:

«Он был мотором «разборного» типа; он вводился в заднюю часть фюзеляжа через цилиндр наименьших, с учетом имеющегося оборудования, размеров».

Как и в двигателе Atar 9, канал и сопло форсажной камеры находились не на одной оси. В августе 1968 года была запущена экспериментальная программа с тремя собранными двигателями. По словам Жана Девриза, двигатель M53 не столкнулся с какими-либо серьезными трудностями:

«M53 имел огромную пользу от программ Olympus и TF306».

Первый прототип был протестирован 26 февраля 1970 года на испытательном стенде в Мелен-Вилароше (Melun-Villaroche). В августе 1971 была получена тяга 8,5 тонн. В июле 1973 года двигатель этого типа впервые поднялся в воздух на летающей лаборатории Caravelle. Затем M53 был установлен на сверхзвуковой истребитель Mirage F1E, с которым тот 22 декабря 1974 года совершил первый полет. Тяга этого двигателя постепенно росла с 9 тонн на M53-5 до 10 тонн на M53-P2, впервые полетевшем в 1983 году.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Характеристики турбореактивного двигателя SNECMA M53

• осевой компрессор низкого давления (три ступени)
• осевой компрессор высокого давления (пять ступеней)
• кольцевая камера сгорания
• двухступенчатая турбина
• длина 5,07 м
• общий диаметр 1,05 м
• масса 1500 кг
• максимальная тяга без форсажа
     M53-2 – 5500 кг
     M53-5 – 5613 кг
     М53-Р2 – 6500 кг
• максимальная тяга с форсажем
     M53-2 – 8500 кг
     M53-5 – 9000 кг
     М53-Р2 – 9670 кг
• степень двухконтурности (M53-P2) 0,36

1. Claude Carlier, Luc Berger, Dassault, 1945-1995, 50 ans d’aventure aéronautique, Editions du Chêne, 1996, p. 138.
2. Claude Carlier. Luc Berger. Dassault, 1945-1995, 50 ans d'aventure aéronautique. Editions du Chêne. 1996. p. 138.
3. степень повышения давления измеряет соотношение между давлением воздуха на входе и на выходе из ступеней компрессора. Однороторный означает, что компрессоры низкого и высокого давления связаны с одним валом. Если компрессоры низкого и высокого давления не зависят друг от друга, то такой вариант называется двухроторным. Примером однороторного ТРД является двигатель Olympus, установленный на пассажирском самолёте Concorde
4. степень двухконтурности показывает отношение расхода воздуха через внешний контур двигателя к расходу воздуха через внутренний контур. У M53, оптимизированного для больших скоростей полета, значение данного параметра меньше, чем у F100. Это также объясняет, почему двигатели Olympus не являются двухконтурными

источник: Alexis Rocher «Les «Super Mirage», de l'ACF au 4000. Histoire d'un rêve». – Le Fana de l'Aviation, 7/2004