Type A: швейцарский нож для палубной авиации вертикального взлёта
Type A: швейцарский нож для палубной авиации вертикального взлёта
Статья нашего коллеги Юрия Кужелева (youROKer) на сайте PopMech.
Конец 70-х годов — экономический кризис и поражение во Вьетнаме сильно ударили по бюджетам военных. Не удивительно, что именно тогда особенно расцвели идеи унификации и создания максимально многоцелевых самолётов. Одним из ярчайших примеров была флотская программа Type A, для создания универсальной «рабочей лошадки» для авианосцев. Вертикальный взлёт, возможность выполнять задачи от охоты за подводными лодками и дозаправки в воздухе до радиолокационной разведки и перевозки грузов и десанта. Что из этого вышло, расскажем ниже.
Самолёты вертикального взлёта и посадки занимали умы военных по всему миру со второй половины 40-х годов. Но лишь к середине 70-х стало точно ясно — боевые СВВП это не просто мечты фантастов. И даже не прототипы и малосерийные диковинки. Закончился их период «детства» и, казалось, СВВП готовы по-настоящему встать в строй. Так закупленный в конце 60-х для американской морской пехоты AV-8A Harrier показал себя вполне достойно. Наблюдавшие за его эксплуатацией адмиралы флота США решили, что пришло время заняться разработкой подобных самолётов для себя любимых со всей серьёзностью и большими бюджетами.
secretprojects.co.uk
В 70-е флот США очень увлёкся идеей дополнить дорогущие атомные авианосцы чем-то полегче. От идеи совсем лёгких носителей СВВП Sea Control Ship быстро отказали и на смену ей пришёл кораблик потяжелее — VSTOL Support Ship. Он задумывался как многозадачный корабль, способный почти на всё, что умеют его большие братья суперавианосцы.
Флотоводцы не стали мелочиться и дали старт целым четырём программам по созданию СВВП.
Type A — универсальный дозвуковой самолёт поддержки укороченного взлёта и посадки для выполнения широчайшего спектра задач: доставка грузов, охота за подлодками, дозаправка в воздухе, радиоэлектронная борьба, дальняя радиолокационная разведка и другие подобные задачи. Type A создавался не только для VSTOL Support Ship, но и для размещения на суперавианосцах.
Type B — сверхзвуковой истребитель-бомбардировщик вертикального взлёта, способный выполнять задачи по борьбе с ПВО противника и использованию противокорабельных ракет.
Type C — лёгкий палубный противолодочный вертолёт.
Type D — небольшой универсальный самолёт вертикального взлёта, способный базировать на вертолётных площадках обычных кораблей и предназначенный для выполнения задач противолодочной борьбы и ограниченно способный к борьбе с авиацией противника.
В Type B предварительно записали истребитель-штурмовик XFV-12, если его всё же удастся довести до ума. Но не получилось. SECRETPROJECTS.CO.UK
В Type C записали программу противолодочного вертолёта LAMPS (Light Airborne Multipurpose System). В те годы, казалось, победа в ней будет за лёгкими вертолётами, а не за тяжёлым SH-60 Seahawk. SECRETPROJECTS.CO.UK
Программа Type D требовала сложных технических решений и далеко не продвинулась, хотя созданный в ее рамках проект «Щелкунчик» был крайне интересен. SECRETPROJECTS.CO.UK
Наибольшее внимание в авиационной индустрии, конечно же, привлёк Type A. В случае успеха победитель получал настоящий контракт мечты, по сути, на единый самолёт поддержки для всего флота США. Но было одно «но» — даже просто совместить все роли в одной машине было непросто — то что было хорошо для самолёта ДРЛО, хуже подходило для самолёта ПЛО и тем более для летающего заправщика. К тому же флот сделал новое «отличное предложение» — наделить Type A ограниченной возможностью вести воздушный бой. Потому к такому сложному проекту привлекли NASA для сторонней оценки и помощи в разработке.
Даже в таких условиях в гонку вступило множество фирм. secretprojects.co.uk
Фирма Grumman ещё в 1976 году работала над программой SEMA-X (Special Electronic Mission Aircraft) для ВВС США. По требованиям проект был во многом аналогичен Type A, и потому его без особых ухищрений решили чуть переделать под флотскую программу. Grumman G-698 — это высокоплан по схеме «утка с двумя поворотными гондолами». В режиме зависания самолёт управляется при помощи специальных рулей в выхлопном потоке турбовентиляторных двигателей. Поворот массивных двигателей осуществляется с помощью отдельного от крыла поперечного вала, что позволяет упростить конструкцию и сделать крыло более аэродинамически чистым. Использование турбовинтовых двигателей позволяет сделать самолёт более экономичным и решить проблему постоянного воздействия потока горячего воздуха на рули управления и отражённого потока на фюзеляж. Расположение двигателей перед крылом создает небольшую дополнительную подъёмную силу за счёт повышения давления под крылом. Из-за массивности гондол крыло имеет излом вверх.
Основной вариант Grumman G-698. SECRETPROJECTS.CO.UK
Схема управления Grumman G-698 при вертикальном взлёте и посадке. DTIC
Модель увеличенного Grumman G-698-300 как десантного СВВП для нужд Морской пехоты США. SECRETPROJECTS.CO.UK
Полноразмерный макет демонстратора технологий Grumman G-698-400. В ходе работ в проект внесено множество изменений: отказ от схемы «утка», обычный Т-образный киль для управления в полёте, иное расположение поворотных гондол двигателей. SECRETPROJECTS.CO.UK
В Grumman видели большой коммерческий потенциал G-698 и разрабатывали несколько версий для гражданской и частной авиации. NASA
Демонстратор технологий Grumman G-698-400 совершает посадку на вертолётную вышку нефтяной платформы. AEROSPACEPROJECTSREVIEW.COM
Отличительной особенностью предложения от Rockwell было то, что в программе Type A от неё участвовало сразу две отдельные команды с достаточно разными проектами. Подразделение в Лос-Анджелесе (бывшая North American) работало над проектом NA-420. В каждой гондоле самолёта установлено по одному реактивному двигателю с вентилятором большого диаметра. Третий двигатель располагался вертикально за кабиной пилотов. Собственного воздухозаборника он не имел и получал воздух по каналам от двух вентиляторов. Этот двигатель использовался только при вертикальном/укороченном взлёте. Отказ от собственного воздухозаборника значительно упрощал конструкцию самолёта. А гондолы с вентиляторами были оснащены поворотным соплом для создания ещё дополнительной тяги на взлёте.
secretprojects.co.uk
Авиационное подразделение в Коламбусе (штат Огайо), ответственное за создание печально знаменитого XFV-12, работало над проектом NA-431. Не удивительно, что для своего проекта это подразделение снова использовало эжекторную систему создания вертикальной тяги. Поток воздуха от четырёх двигателей, выполняющих роль газогенераторов, переправлялся на форсунки на сквозном канале в крыле, создавая тягу с помощью подсасывания и перенаправления большого объёма воздуха с верхней плоскости крыла. И хоть на XFV-12 такой метод уже показал себя плохо, ещё оставалась надежда, что его можно доработать и в итоге серьёзно выиграть в весе за счёт отказа от подъёмных двигателей или сложных поворотных систем. Для управления в режиме зависания использовались небольшие сопла на законцовках крыла.
На NA-431 использовался двухбалочный хвост, позволявший получить удобный кормовой грузовой люк и сократить длину самолёта, и крыло обратной стреловидности. SECRETPROJECTS.CO.UK
Внутреннее устройство NA-431. SECRETPROJECTS.CO.UK
Проекции и размеры NA-431. DTIC
Существовала и попытка совместить оба подхода — NA-430. Двигательная установка — доработанный вариант первого проекта — с двумя дополнительными двигателями, размещёнными в гондолах. От NA-420 проекту достался и хвост. Кабина, фюзеляж, кроме хвостовой части, от NA-431. Формами крыло ближе к NA-431. NASA
Приняла в программе Type A участие и фирма Bell, конечно же, с проектом конвертоплана. Это был высокоплан с двумя поворотными гондолами на концах крыла, с турбовальными двигателями, оснащёнными синхронизированными винтами большего диаметра с тремя трапециевидными лопастями у каждого. Предложение Bell основывалось на проекте XV-15, прямом предке V-22. Но варианты фирмы не устроили военных из-за малой скорости, и Bell покинула программу Туре А ещё в 1978 году. Компания сосредоточила своё внимание на доведении до ума XV-15 и продвижении своих конвертопланов.
В ранних вариантах Type A от Bell легко заметить типичное для семейства XV-15 двухкилевое хвостовое оперение, позже его заменят на V-образное оперение, имевшее меньшее размеры. SECRETPROJECTS.CO.UK
Bell D324 должен был выполнять роль заправщика и самолёта ДРЛО, используя обычный для программы конформный радар, не требующий массивной тарелки над фюзеляжем. SECRETPROJECTS.CO.UK
Более крупный Bell D323 создавался на роль палубного транспортного самолёта, противолодочного самолёта и штурмового транспорта. SECRETPROJECTS.CO.UK
Ещё одним необычным предложением в программе стал проект Convair San Diego Model 84. Любой, кто немного разбирается в СВВП, сразу узнает в Model 84 проект Canadair CL-84. Но это не наглая кража, и Convair, и Canadair в то время уже принадлежали одному гиганту General Dynamics. Первый полёт CL-84 совершил ещё в 1965 году, и с тех пор всеми силами этот проект пытались протолкнуть на вооружение в США. Успел CL-84 побывать и ударной машиной, и пассажирским самолётом бизнес-класса. С 1972 года его начали сватать на Флот, для Sea Control Ship. Даже начали испытания с привлечением построенных прототипов. Со стартом программы Type A General Dynamics отправили проект и туда с минимальными доработками, но зная, что военные США не любят зарубежную технику, в этот раз использовали бренд Convair. Model 84 из всех представленных проектов был сам отработанным и, наверное, имел бы неплохие шансы, но в 1976 году канадское правительство выкупило Canadair у General Dynamics, и Model 84 был отозван из программы Type A.
Один из ранних вариантов Model 84. Интересно, что именно этот самолёт чаще всего рисовали рядом с проектами кораблей-носителей СВВП. SECRETPROJECTS.CO.UK
Convair San Diego Model 84. Все отличительные особенности CL-84 на месте. Это и поворотное крыло прямоугольной формы с двумя турбовинтовыми двигателями на нём. Присутствует и горизонтальный соосный рулевой винт в хвостовой части фюзеляжа. А вот фюзеляж значительно доработан, особенно в носовой части. SECRETPROJECTS.CO.UK
Model 84 был крупнее своего предка CL-84, использовал более мощные двигатели и был в быстрее в полтора раза. SECRETPROJECTS.CO.UK
Интересно, что в отличие от других проектов в рамках программы Type A, Model 84 использовал не конформный радар, а типичную для флота США РЛС с «тарелкообразным» обтекателем. SECRETPROJECTS.CO.UK
На Model 84 было выполнено и требование флотских по размещению ракет «воздух-воздух». SECRETPROJECTS.CO.UK
Потеряв Model 84, в General Dynamics не сплоховали и выдвинули ещё один проект, разработанный в подразделении Fort Worth Division — А-311. В нём использовалась идея, получившая наименование ABLE (Advanced Blown Lift Enhancement). Четыре турбовентиляторных двигателя располагались в двух массивных несущих гондолах по бокам от фюзеляжа. С помощью целой системы закрылков вниз переправлялся как поток воздуха от двигателей, так и часть воздушного потока над гондолой. Использование массивных гондол позволило захватить больший объём воздуха, что серьёзно увеличило подъёмную силу, ценой худшей аэродинамики при обычном полёте. В остальном А-311 почти ничем не отличался от своих конкурентов по программе. Работы над проектом начались только в январе 1977 года, но до закрытия программы нормально его проработать так и не успели.
General Dynamics А-311. Использование массивной несущей гондолы вызывало ещё одну проблему — механизм складывания крыла был достаточно сложным. AVIATION WEEK ARCHIVE
Схема работы силовой установки ABLE в разных режимах полёта. AIAA
General Dynamics А-311 в конфигурации десантного СВВП для Морской пехоты США. AIAA
От фирмы Boeing в программу также поступило два совсем разных предложения. Первое — от Boeing Military Aircraft Company из Сиэтла с Model 1041. Изначально они просто предлагали оснастить свой самолёт четырьмя поворотными турбореактивными двигателями, по два в гондоле. Тяги для взлёта хватало, но реактивная струя могла повредить взлётную палубу. Потому уменьшили количество поворотных двигателей до двух турбовентиляторных. Тяги для взлёта хватать перестало и пришлось добавить подъёмный вентилятор в нос самолёта (как было сделано ещё Ryan XV-5 Vertifan) с передачей тяги от двигателей по валу, идущему через весь фюзеляж. Правда, вся эта конструкция много весила и в обычном полёте была просто бесполезным грузом.
Ранний вариант Boeing Model 1041 с четырьмя поворотными реактивными двигателями. AIAA
Финальный вариант Boeing Model 1041 в противолодочной конфигурации с двумя поворотными двигателями и подъёмным вентилятором в носу. SECRETPROJECTS.CO.UK
Model 1041 был хорош почти для любой роли, но для противолодочного самолёта был слишком мал. Пришлось делать более крупную версию Model 1041-130 с дополнительным третьим двигателем в носу. AIAA
Boeing-Vertol предложила самолёт достаточно обычной конструкции, с единственной особой приметой — огромными гондолами с двумя крупными турбовентиляторными двигателями. В режиме взлёта и посадки тяга от двигателей системой закрылков переправлялся в аж два сопла на гондоле: одно находилось под вентилятором, а второе — в задней части гондолы. Хоть это и немного уменьшало тягу, для компенсации чего и потребовалось применить столь большие турбовентиляторные двигатели, зато обеспечивало отличную стабильность на взлёте и посадке, что было очень важно для операций с корабля.
Lockheed CL-1677. AIAA
В Lockheed в своей работе всегда предпочитают использовать так называемый «мозговой штурм» — создавать большое количество различных проектов, понемногу исследовать каждый из них и дорабатывать самый успешный. В случае с Туре А всё произошло точно так же. Сейчас известно минимум три проекта от Lockheed, достаточно серьёзно отличающихся друг от друга. Первый проект Lockheed CL-1612 — достаточно компактный однодвигательный самолёт, создающий подъёмную силу для вертикального взлёта и посадки при помощи поворотных сопел по бокам фюзеляжа, напоминающим сопла на Harrier. Этот проект мог выполнять только задачи охоты на подводные лодки.
Следующий проект Lockheed CL-1677 уже значительно больше, и он способен выполнять все задачи, возложенные на Туре А. Для взлёта и посадки поток воздуха от двух турбовентиляторных двигателей перенаправляется вниз, а часть тяги передаётся на два небольших горизонтальных вентилятора в задней части гондолы. Наконец, последний третий вариант Lockheed CL-1679 имел четыре турбовентиляторных двигателя в двух массивных несущих гондолах. Для вертикального взлёта и посадки тяга от двигателей соплами направлялась вниз. Гондолы большой площади выполняли роль своеобразного экрана на малых высотах.
Lockheed CL-1612. Этот проект больше отвечал требованиям программы Type D, чем Туре А. SECRETPROJECTS.CO.UK
Lockheed CL-1677. Хорошо видны подъёмные вентиляторы в задней части гондолы. SECRETPROJECTS.CO.UK
Масштабная модель Lockheed CL-1679. SECRETPROJECTS.CO.UK
Ещё одним необычным предложением от Lockheed было просто уменьшить существующий S-3 Viking для его размещения на VSTOL Support Ship. При меньшем весе и с новыми более мощными двигателями он мог бы взлетать с очень небольшим разбегом, хватило бы даже короткой палубы. DTIC
Фирма Vought в тот период считалась одним из главных поставщиков самолётов для флота США, и к программе Туре А они подошли со всей возможной серьёзностью. Было исследовано большое количество различных вариантов. В итоге для предложения военным был выбран проект V-530. Он сильно напоминал S-3 Viking, а главным отличием от него были две большие гондолы с тандемными вентиляторами. Вертикальный взлёт и посадка требовали использовать вентиляторы большого диаметра или много двигателей сразу. Всё это обычно занимало слишком много места. В Vought предложили использовать два вентилятора в ряд на один двигатель. В обычном полёте работал передний вентилятор, получавший воздух из основного воздухозаборника. При взлёте или посадке в дело вступал второй вентилятор, получающий воздух из меньшего верхнего воздухозаборника. Поток воздуха от обоих вентиляторов перенаправлялся вниз, создавая подъёмную силу сразу из четырёх точек, что очень важно для стабильности.
Vought (LTV) V-530. Хорошо видно два воздухозаборника на каждой гондоле. VOUGHT ARCHIVES
Один из ранних проектов, разработанный в Vought. С одним турбовентиляторным двигателем с отклоняемым вектором тяги в хвосте самолёта. VOUGHT ARCHIVES
Схема работы «тандемного вентилятора» у Vought (LTV) V-530. VOUGHT ARCHIVES
особое внимание при разработке V-530 было уделено уменьшению его габаритов в сложенном состоянии. Он занимал меньшую площадь в ангаре, чем остальные участники программы Туре А, ценой крайне сложного механизма складывания крыла. VOUGHT ARCHIVES
Один из ранних проектов, разработанных в Vought, демонстрирует не самое обычное размещение обтекателя вращающегося радара — на хвосте самолёта. Также его планировали устанавливать и на V-530. VOUGHT ARCHIVES
Это далеко не полный список представленных на программу Туре А проектов, но по самым интересным мы прошлись. Казалось бы, столько вариантов на выбор, все используют совершенно различные решения. Надо только выбрать несколько работоспособных и построить пару прототипов. Но дело шло слишком медленно, а в 1978 году ещё и сократили финансирование программы. Надо было выбрать несколько проектов и вкладывать деньги только в них. Для этого дела привлекли корпорацию RAND. Итог оценки аналитиков был удручающим, самолёт, отвечающий требованиям программы Type A, можно было построить только к началу 90-х годов. Однако в конце 1980 года было принято решение о закрытии программы, и в начале 1981-го об этом было объявлено всем её участникам.
Правда, есть и «конспирологическая» версия окончания истории Type A. Якобы её «убили» в пользу программы единого винтокрыла JVX (будущего V-22). Особенно популярна эта идея среди бывших инженеров Grumman, чей проект считался лидером гонки. Но никаких подтверждений этой версии пока найти не удалось.
