Super Hustler и далее. Часть III — Kingfish
Неудержимо растущее желание разведки советской территории и военной деятельности на ней тяготело над Соединенными Штатами, являясь основной тенденцией Холодной войны, в которой к концу 1950-х погряз весь мир. В ЦРУ стремились в срочном порядке найти замену U-2, довольствуясь для разработки подходом максимально привычным и надежным.
Расчетные крейсерская скорость и высота крейсерского полета на Kingfish составляли 3.2 М на 85 тысячах футов. Максимальная высота превышала 98 тысяч футов — 29,9 тыс. метров.
По материалам codeonemagazine com 30 сентября 2011 года
Super Hustler, FISH, Kingfish, And Beyond (Part 3: Kingfish)
Автор, Eric Hehs, является редактором Code One
Super Hustler и далее. Часть I
Super Hustler и далее. Часть II — FISH
«««Super Hustler и далее. Часть III — Kingfish»»»
Super Hustler и далее. Часть IV — после Kingfish
В ЦРУ стремились в срочном порядке найти замену U-2, довольствуясь для разработки подходом максимально привычным и надежным. Агентство, таким образом, выбирает для разработки технологию турбореактивных двигателей, более опробованную, по сравнению с малознакомыми прямоточными (ПВРД), которые сочтены слишком большим риском. Так и обычный взлёт, без самолёта-носителя, сочли более практичным.
Окончательные требования, выданные фирмам Convair и Lockheed, единственным двум конкурирующим подрядчикам для этого совершенно секретного контракта, имели три положения: самолет должен быть оснащен только турбореактивными двигателями, он должен иметь общий вес около 45000 кг (100.000 фунтов), и он должен быть способен взлетать самостоятельно, без носителя. Требования были определены, в значительной степени, из-за отказа от B-58B и принятия как должного недостатков вследствие наличия значительной эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) в конструкции Lockheed A-11.
Два из пеечисленных окончательных требований исключали Convair FISH, потому что проект опирался на использование прямоточного воздушно-реактивного двигателя для достижения своей 4-маховой крейсерской скорости, и на самолет-носитель на основе B-58 Hustler для достижения скорости, необходимой для начала работы своих ПВРД. В результате, Convair пришлось начинать с нуля, чтобы создать совершенно новый дизайн за несколько месяцев, отведенных для выдачи окончательной конфигурации.
Все три требования прекрасно соответствовали конструкции Lockheed A-11, который был оснащен двумя турбореактивными двигателями J58, полная масса составляла около 41730 кг (92000 фунтов), и он был способен взлетать за счет собственной мощности. Lockheed могли бы за ограниченное время просто доработать его дизайн.
Оценка конкурирующих конструкций была разбита на четыре части: анализ и проектирование, модели и компоненты, исследование материалов и подсистем. Анализ и проектирование рассматривали возможности конфигурации на соответствие требованиям для электронных эффектов и эффективности (иными словами, ЭПР); крейсерская скорость, дальность и другие меры имели основополагающее значение для высокоскоростных высотных разведывательных платформ.
Модели и компоненты требовали оценки малых радиоотражающих моделей для изучения эффекта Роджерса (Rodgers Effect), согласно концепции сочетания скорости, высоты и малозаметности для обнаружения радаром. Исследования в области материаловедения подталкивали к изучению материалов, указанных для каждой конструкции. Подсистемы также нуждались в оценке требований, как электрические, так и подсистемы топлива и гидравлики.
Компании получили чуть более двух месяцев, чтобы представить окончательные предложения.
Эволюция Kingfish
Инженеры Convair в значительной степени заимствовали дизайн из FISH для создания начальной конфигурации Kingfish, хотя заимствованные черты было трудно различить на иллюстрациях, представленных в их предложении.
Первоначальный дизайн Convair, Корфигурация 238, так называемый Kingfish Lower (Заниженный), унаследовал от FISH основные формы в плане и нижние отверстия. Изменения конфигурации на этом этапе были акцентированы в первую очередь на эффекте снижения радарной заметности. Последствия усилий были измерены на испытательной площадке при помощи моделей в масштабе 1:8.
Помимо Kingfish Lower, имелись еще три исходные конфигурации, классифицированные по размещению воздухозаборника. Конфигурация 242, или Smelt (Корюшка) имела входы над крылом, перед и немного выше, с верхним скосом.
Herring (Сельдь) размещала входы над крылом, смещенными чуть в сторону и с наружным боковым скосом.
Kingfish Upper (Завышенный) помещал входы, подобные FISH, на верхней части фюзеляжа. Каждый из четырех подходов к воздухозаборникам были свои проблемы с точки зрения радарной заметности, конструктива и аэродинамики.
Convair построены модели некоторых ранних конфигураций дизайна Kingfish. Эта модель была названа 249, предположительно, для Конфигурации 249.
Эта модель была названа 251, предположительно, для Конфигурации 251.
Тем не менее, Корюшка и Сельдь показались самыми многообещающими. Окончательной конфигурацией при проектировании воздухозаборников Kingfish стала комбинированная Smelt-Herring (корюшка-сельдь).
Детальная модель в масштабе 7:10 окончательно выбранной конфигурации была построена для финального тестирования радарной эффективной поверхности рассеяния (ЭПР). Указанный масштаб был выбран потому, что он был почти идентичен по размеру с имеющейся полномасштабной моделью FISH. Переработка имевшейся конструкции можно было сделать быстрее и по более доступной цене, чем создание полномасштабной модели с нуля. Эта модель была протестирована в радиолокационном диапазоне вблизи Indian Springs, штат Невада.
Окончательный проект
Окончательная конфигурация Kingfish была одноместной, с полностью треугольным крылом со слегка изогнутыми и очень обтекаемыми передними кромками. Два вертикальных хвостовых стабилизатора были установлены на верхней части крыльев, на одном уровне с задней кромкой. Самолет весил 46811 кг (103 200 фунтов, взлётный вес) и нес 28463 кг (62750 фунтов) топлива, сухой вес 18348 кг (40450 фунтов). Самолет имел 22,5 м (73 футов семь дюймов) в длину и 5,6 м (восемнадцать футов четыре дюйма) в высоту. Размах крыльев насчитывал 18,3 м (шестьдесят футов). Площадь крыла составила 168,6 кв.м (1815 квадратных футов).
Задняя и передняя кромки крыла были построены из зубчатых стальных панелей с наполненными графитом вставками из pyroceram (ситалл) для снижения радиолокационного отражения. (На фото показаны без керамических вставок.)
Материалы были почти такими же, какие применены на B-58. Стальные сотовые сэндвич-панели формировали фюзеляж, который поддерживали переборки и лонжероны. Передние кромки были аналогичны тем, которые используются для FISH, так как им предстояло подвергаться воздействию температур до 427 C (800 градусов по Фаренгейту). Кромка состояла из треугольных панелей pyroceram (ситалла), удерживаемых на месте стальными ребрами, с вставками из ситалла с гладкими краями для формирования передней кромки.
Самолет был оснащен двумя турбореактивными двигателями Pratt & Whitney JT11 с форсажными камерами, расположенными по бокам фюзеляжа. С появлением капсулы для покидания в духе B-58, отпала необходимость в герметичном скафандре. Для дозаправки топливом в полете было сделано специальное гнездо на верхней поверхности носа. Шасси было обычным трехколесным.
Летные качества и стандартный профиль миссии
Проектная крейсерская скорость и высота крейсерского полета на Kingfish составляли 3,2 М на 25900 м (85000 футов). Максимальная высотность 29960 м (98300 футов). Профиль миссии был разбит на три части: начальный этап, тактический и заключительный. Самолет должен был быть дозаправлен в воздухе от танкеров KC-135 до и после тактического этапа.
Первоначальный этап начался запуском с базы в континентальной части Соединенных Штатов. Взлетная скорость составляла 255 км/ч (138 узлов). Самолету нужно около 370 км (200 морских миль), чтобы подняться и разгоняться до скорости 3,2 М. Эта скорость предполагалась постоянной на высоте 22500 м (74000 футов) для оптимальной дальности. Находясь в 590 км (320 морских милях) от первой точки встречи для первой заправки, пилот установит двигатели на холостой ход и позволит самолету спуститься до 10700 м (35000 футов) и замедлиться до 0,8 М. Полетное задание отводит сорок пять минут до первой дозаправки в воздухе.
Требования заказчика назначали начальную высоту 25900 м (85000 футов) и максимальную высоту, в сочетании с дальностью 7400 км (4000 морских миль), для тактического этапа полета. Пилот Kingfish достигнет начальной высоты и крейсерской скорости через 1500 км (820 морских миль), затем начнет набор высоты от крейсерской к оперативно-тактической высоте 26700 м (87700 футов), где выполнит два поворота на девяносто градусов, чтобы собрать разведывательную информацию, а затем нацелится на вторую точку встречи для воздушной дозаправки.
В 320 морских милях от второй точки рандеву, пилот еще раз установит двигатели на холостой ход, снова позволив самолету спуститься до 10700 м (35000 футов) и замедлиться до 0,8 Маха для второй дозаправки в воздухе, прежде чем перейти к завершающему этапу.
Пилот на заключительном этапе должен разогнаться до скорости 3,2 М и подняться на высоту 22500 м (74000 футов). Самолет будет лететь на высотах лучшей дальности к точке в 695 км (375 морских милях) от посадочной базы. В рамках подготовки к посадке, самолет будет опускаться до 10700 м (35000 футов) и замедляться до 0,8 М. Время пребывания на высоте 35000 футов на обратном пути установлено равным тридцати минутам. Посадочная скорость 180 км/ч (девяносто семь узлов) с запасом топлива на пятнадцать минут летного времени на уровне моря.
Отказ одного из двигателей в докладе Convair был обозначен как аварийное состояние. В этом состоянии годный двигатель выводится на 108 процентов от максимальной мощности. Крейсерская дальность после отказа двигателя составляла 2500 км (1360 морских миль) считая от середины пути тактического этапа миссии.
Были также изучены зависимости высоты полета и расхода топлива. Увеличение максимальной высоты до 29500 м (96800 футов) на тактическом этапе приведет к сокращению диапазона на 540 км (290 морских миль). С другой стороны, снижение высоты до 26550 м (87100 футов) приведет к увеличению дальности на 350 км (190 морских миль) (для суммарной дальности миссии 7760 км — 4190 морских миль). Работа на максимальной высоте, 29960 м (98 300 футов), снизит общий диапазон Kingfish до 6100 км (3300 морских миль).
Lockheed совершенствует A-11 до A-12
В то время как инженеры Convair поспешно разрабатывали дизайн Kingfish, инженеры Lockheed сосредоточились на совершенствовании своего Archangel, дорабатывая A-11 до A-12. Их основной упор делался на снижение радиолокационного отражения за счет достижения максимальной крейсерской высоты.
Lockheed заменил один вертикальный стабилизатор двумя, каждый из которых расположился над двигателями. Хвосты были скошены внутрь на пятнадцать градусов для снижения радиолокационного отражения от боковых сторон. С той же целью были добавлены наклонные поверхности, называемые скулами, по бокам фюзеляжа, и противорадарные волнодробящие вставки с зубчатыми краями в крылья и на скулы. Двигатели были перемещены по высоте из под крыла к его середине.
Вес пустого самолета увеличился на двадцать два процента, до 19797 кг (43645 фунтов). Самолет мог нести 29300 кг (64600 фунтов) топлива. Взлетный вес составил 49895 кг (110000 фунтов).
Двигатели получили осесимметричные воздухозаборники вместо прямоугольных или плоских, которые использовались в конструкции A-11. Осесимметричные входы уменьшили радарную отражающую поверхность (а отражения создавали именно углы), и они легче вписывались крыло. Входные воздуховоды, которые использовались для выравнивания потока воздуха, тоже прикрывали лобовую часть двигателей от радарного излучения. Чтобы снизить вес, А-12 был построен в основном из титанового сплава.
Lockheed побеждает
Convair и Lockheed представили свои предложения на 20 августа 1959 года. В то время как Kingfish обещал более высокие летные качества и меньшую поверхность рассеяния, А-12 был ниже по стоимости, предлагал большую безопасность и дальность.
Lockheed выиграл конкурс 29 августа с одним условием — доказать на деле свою концепцию снижения радарной заметности A-12, что Lockheed пообещали проделать к середине января 1960 года.
Контракт на двенадцать самолетов A-12 был подписан 11 февраля 1960 года.
Первый неофициальный полет первого А-12 произошел 25 апреля 1962 года, управлял Лу Шок (Lou Schalk), летчик-испытатель Lockheed. Schalk также произвел полет с выпущенными шасси 26 апреля и первый официальный полет перед представителями правительства 30 апреля, когда шасси были впервые убраны. В следующий полет самолет достиг сверхзвуковой скорости.
Дивиденты от FISH
Convair закончил свои попытки по программе в феврале 1960 года, после завершения дополнительных исследований и экспериментов на плоских соплах выхлопных газов. Компания представила свой окончательный доклад о Kingfish в октябре 1960 года. Пройдет три года, и Convair использует FISH в качестве отправной точки для конструкции, предлагаемой на смену A-12. Эти проектные исследования, касающиеся широкого спектра носимых и самостоятельно взлетающих самолетов с оперативной скоростью до 9 (девяти) М, продолжились до 1965 года. Они являются предметом следующей, заключительной статьи данной серии.
Источники и благодарности: Большая часть информации для этой статьи была взята из окончательного доклада Convair по программе Kingfish, который был выпущен и обнародованы в конце 1980 года для поддержки национального авиакосмического проекта Aerospace (National Aerospace Plane project). Подробная информация о конструкциях Archangel фирмы Lockheed получены из публичной презентации John R. Whittenbury по истории программы Archangel, которым сопутствовали несколько иллюстраций. Code One посылает отдельное спасибо Paul Suhler, автору «From Rainbow to Gusto: Stealth and the Design of the Lockheed Blackbird», за корректуру статьи и справочную информацию о конкуренции между Lockheed и Convair. Книга г-на Suhler был опубликован AIAA в 2009 году. Фото Chad Slattery. Code One также благодарен Кевину Реншоу (Kevin Renshaw) и Джею Миллеру (Jay Miller) за технические отзывы о данной статье.
По материалам: Super Hustler, FISH, Kingfish, And Beyond
codeonemagazine.com/article.html?item_id=67 — 15 марта 2011
codeonemagazine.com/article.html?item_id=74 — 16 июля 2011
«««codeonemagazine.com/article.html?item_id=82»»» — 30 сентября 2011
codeonemagazine.com/article.html?item_id=92 — 9 марта 2012
Автор, Eric Hehs, является редактором Code One
Автор многих иллюстраций: Dave Schweitzer
Super Hustler и далее. Часть I
Super Hustler и далее. Часть II — FISH
«««Super Hustler и далее. Часть III — Kingfish»»»
Super Hustler и далее. Часть IV — после Kingfish
