Истребитель F-111B

НЕОПРАВДАННОЕ УВЛЕЧЕНИЕ

(Истребитель F-111)

ОПЫТНО - КОНСТРУКТОРСКИЕ РАБОТЫ ПО ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТАМ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ

Описывая палубные самолеты современного периода, нельзя забывать, что деятельность авиастроительных фирм не ограничивается работами по производству и доводке серийных машин. Важной, если не основной стороной деятельности любой фирмы являются перспективные разработки, которые определяют развитие и будущее авиации. Именно поэтому будет весьма любопытен рассказ о проектировании самолетов вертикального взлета и посадки, включающий информацию по F-111В, постройка которого устранила в свое время почти все проблемы устойчивости и управляемости аппаратов с крылом изменяемой стреловидности. Технические решения, примененные на F-111, стали основой многих летательных аппаратов, в том числе и истребителя F-14 “Томкет”.

Основными недостатками современных авианосцев можно считать их высокую стоимость и уязвимость. Первый из указанных недостатков наносит ущерб только карману налогоплательщика, а вот второй может серьезно повлиять на выполнение основной задачи флота — завоевание господства на море. Даже небольшие повреждения полетной палубы или корпуса авианосца потенциально становятся причиной прекращения полетов самолетов, которые уже не могут перебазироваться на другой корабль или аэродром. Кардинальное решение этой проблемы предложили в начале 70-х годов. Планировалось к концу XX века снять с вооружения тяжелые авианосцы, заменив их на множество авианесущих кораблей небольшого водоизмещения, и вооружить последние несколькими типами самолетов вертикального или укороченного взлета и посадки (СВВП). Таким образом появлялась возможность перебазирования самолетов с поврежденных кораблей; размещение палубной авиации становилось более рассредоточенным, и, следовательно, вероятность массированного уничтожения самолетов одним ударом уменьшалась. Для принятия окончательного решения по этому вопросу ВМС США закупили у Великобритании 12 самолетов СВВП “Харриер-50” и начали их оценочные испытания — сначала на полигоне в Чайна-Лейк (нанесение ударов по наземным целям), затем в Пойнт-Мугу (воздушные бои). Далее события развивались очень стремительно.

1972 год: чувствуя огромную заинтересованность ВМС, четыре американские и одна английская фирмы выдвигают проекты сверхзвуковых палубных самолетов СВВП. флот соглашается рассмотреть два проекта — “Дженерал Дайнемикс” ("Конвер”) 200А и “Рокуэлл” XFV-1 2A. Принять один из самолетов на вооружение планировалось в конце 80-х годов. 1973 год: окрыленная успешными испытаниями “Харриера”, морская пехота закупает 102 машины в качестве штурмовиков (американское обозначение AV-8A). 1974 год: принято решение о разработке самолетов СВВП и объявлены требования к будущим многоцелевым палубным СВВП. Условно их разделили на три типа: А — многоцелевой дозвуковой СВВП для замены S-3, S-2, CH-53; В—сверхзвуковой истребитель-бомбардировщик СВВП для замены AV-8, А-6, F-18, F-14; С — многоцелевой СВВЛ для эксплуатации с небольших кораблей (типа фрегат или эскадренный миноносец). 1975 год: увлечение самолетами вертикального взлета достигает своего пика. Проектированием таких летательных аппаратов занимается 21 американская и 2 английские фирмы, к работам подключены крупные исследовательские центры и NASA. Фипма “Макдоннэл-Дуглас" предлагает самолет “260”, “Боинг- -“1041-133-1”, “Воут" - V530. “Рокуэлл" выдвинула сразу три проекта: NA420, NA430 и NA431. “Грумман” и “Дженерал Дайнемикс” разработали самолеты “698” и "310" соответственно. Фирма “Белл”, испытывая летательный аппарат с поворотными винтами "301" (разработан по заказу ВВС), занялась его морским вариантом. В рамках предложений по типу “С” появился проект совершенно фантастического “самолета-трансформера” — "Наткрекер” (фирма “Грумман”). При выполнении взлета и посадки он “ломался” пополам.

Почти на всех перечисленных летательных аппаратах в качестве силовых установок использовались турбореактивные двигатели, приводящие в действие различное количество подъемно-маршевых, вентиляторов, которые располагались в кольцевых каналах. Использовались и необычные способы вертикального взлета. Так фирма “Рокуэлл” сосредоточилась на развитии концепции TAW — “крыло увеличивает тягу. (модели NA430, NA431, XFV - 12А). Основная идея TAW заключается в оригинальной конструкции крыла. Между его кессонами расположены поворотные поверхности с отверстиями, в которые направляются отработанные газы двигателя. Поток газов истекает под крыло, создавая там зону повышенного давления. Через щели между поворотными поверхностями воздух подхватывается газами и увлекается тоже под крыло. Над ним образуется зона пониженного давления. Возникает подъемная сила, и самолет взлетает в воздух.

Опытный экземпляр истребителя СВВП XFV-12A

ROCKWELL XFV-12A

Длина 13,39м
Размах крыла 8,69м
Высота 3,15м
Взлетный вес 6259кг

Скорость 1800км/ч
Вооружение УР AIM-7, AIM-9

Далее история развивалась так. 1976 год: три программы (А, В и С) объединяют в единую, цель которой — полностью заменить традиционные самолеты аппаратами СВВП. Изучение представленных проектов продолжалось до 1978 года. 1978 год: флот прекратил финансирование проектов многоцелевых СВВП. Причиной послужила высокая стоимость разработки подобных машин

. Принятые на вооружение морской пехоты дозвуковые самолеты “Харриер” AV-8A не удовлетворяли требованиям к палубному самолету из-за своей низкой надежности и 80-километрового радиуса действия при вертикальное взлете. ВМС сосредоточили все усилия на вертикально взлетающем сверхзвуковом истребителе-бомбардировщике XFV-12А. 1979 год: наблюдается полное “охлаждение” флота к самолетам СВВП и авианесущим кораблям небольшого водоизмещения. Истребитель XFV-12A в воздух так и не поднялся. Построенный в единственном экземпляре из деталей самолетов “Скайхок" и “Фантом”, он проходил статические испытания на специальном стенде в космическом центре NASA. Стенд представлял собой “циклопическое” сооружение, внешне напоминающее козловой кран; его использовали при испытаниях лунной кабины космического корабля “Аполлон”, которую в свое время разработала фирма “Грумман”. В процессе испытаний выяснилось, что система TAW неспособна поднять самолет в воздух — слишком большими оказались потери энергии газов двигателя в подводящих каналах. Дальнейшие работы по палубным СВВП были прекращены. Штурмовик “Харриер” остался на вооружении авиации морской пехоты, но уже в модернизированном варианте AV-8B.

Так бы и закончилось внезапно начавшееся увлечение американской палубной авиацией, если бы не успехи фирмы “Белл”. Созданный ею ЛА “301 ” (XV-15) продемонстрировали представителям армии, флота и береговой охраны в 1979 году.

Видя большие потенциальные возможности аппарата, ВМС заказали несколько машин подобной схемы. Проектирование нового летательного аппарата выполнила фирма “Белл". Она же построила первые три образца, получившие обозначение V-22 “Оспри" (постройкой остальных занималась фирма "Боинг"). Псовый полет (1988 год) V-22 прошел успешно. Через три года один из аппаратов разбился па

взлете по причине отказа в системе управления. В настоящее время четыре предсерийных “Оспри”, готовящиеся для флота, проходят испытания. Планируется закупить 50 V-2S в поисково-спасательном варианте (HV-22) и более 100—в противолодочное (SV-22).

Предсерийный образец V-22 "Оспри"

BELL-BOEINQ V-22 “OSPREY”

Длина 17,5м
размах крыла 26,9 м по консоли лопастей винта
Скорость 550км/ч
Диаметр винтов 11,6м
Вес нагрузки 4500кг (в кабине)
Взлетный вес 27500кг (с разбегом)
Высота 6,2м тах
Вес пустого 13800кг
Дальность полета 3900км

ИСТРЕБИТЕЛЬ F-111 В

История создания самолета F-111 представляет интерес с различных точек зрения. В первую очередь с технической—это первый серийный боевой самолет с крылом изменяемой стреловидности (ИС). Во-вторых, с политической резонанс, вызванный появлением этого самолета, послужил катализатором ускоренной разработки подобных машин в СССР и причиной отказа от создания самолета TSR.2 в Великобритании. В-третьих, опыт его создания доказал возможность выработки общих, не только технических, но и тактических требований к одному самолету со стороны ВВС и ВМС США. В решении последней задачи не последняя роль принадлежала лично министру обороны Р. Макнамаре.

Разработка F-111 началась в 1960 году по программе TFX — "экспериментальный тактический истребитель". Первый этап работ закончился осенью 1961 гола, когда флот и ВВС пришли к общему мнению относительно тактико-технических характеристик. Они были розданы шести фирмам для разработки эскизных проектов будущего самолета. ВМС хотели получить новый F-111В для завоевания превосходства в воздухе и заменить им истребители “фантом-2'' Он должен был патрулировать на возможно большей дальности от авианосца, поражая обнаруженные цели с помощью УР большой дальности “феникс".

Одновременно с этими задачами машина могла использоваться для непосредственной авиационной поддержки войск на поле боя. ВВС видели F-111 как многоцелевой самолет для замены тактических истребителей F-105 и F-4. Особое внимание обращалось на возможность совершать полет на малой высоте со сверхзвуковой скоростью. Флот относился к этому требованию ВВС скептически, так как летчик в таком полете физически не мог производить опознание цели и наведение на нее имевшихся видов оружия. Поэтому палубная модификация не оснащалась соответствующим оборудованием. Основным требованием было наличие максимально большого общего количества деталей у палубной и сухопутной модификации самолета.

Проекты представили фирмы: "Локхид". “Макдоннэл”, “Норт Америкэн", "Боинг", "Чанс Воут" совместно с "Рипаблик" и “Дженерал Дайнемикс” с “Грумман”. Наиболее похожими оказались модификации “Дженерал Дайнемикс” и “Грумман" (82% общих деталей). Ответственным исполнителем программы TFX назначили ВВС, а флоту поручили руководить разработкой двигателя TF30. Главным подрядчиком назначили фирму “Дженерал Дайнемикс", которая отвечала за постройку передней и средней частей фюзеляжа с крылом и механизмом его поворота. Она же производила сборку F-111 А. За постройку остальных частей конструкции и сборку F 111В отвечала фирма “Грумман". Контракт на производство опытных и предсерийных самолетов заключили в ноябре 1962 года. Постройка первого F-111 В была закончена в конце 1964 года; первый полет совершен 18 мая 1965 года.

В основу конструкции истребителя легли результаты исследований NASA в области летательных аппаратов с крылом ИС. Наиболее важные результаты достигнуты в конце 50-х годов, когда NASA получила материалы и летающие модели английского самолета “Сваллоу” ("Ласточка”) конструктора Уоллиса. Уже к 1960 году была готова принципиально новая компоновка такого самолета, отличная от схем, использованных на Х-5 и XF-10F, с минимальным влиянием изменения стреловидности на центровку самолета. Для проверки теоретических данных построили модель центроплана с системой поворота крыла. После статических испытаний стала ясна необходимость применения поворотных пилонов для полетов на малой высоте, либо размещения большей части полезной нагрузки во внутрифюзеляжном отсеке вооружения. Однако схема, использованная на F-111, отличалась от схемы NASA минимальным расстоянием между крылом и стабилизатором (25 см) при максимальной стреловидности. На неподвижной части крыла (наплыве) установлено специальное устройство — вращающаяся секция наплыва, которая предназначена для увеличения подъемной силы и улучшения обтекания крыла. Пилоны для подвески вооружения разместили под подвижными частями крыла, причем два внутренних были поворотными, а два внешних неподвижными. Последние сбрасывались при угле стреловидности крыла более 26 градусов.

Во время испытаний проявились довольно серьезные недостатки в конструкции воздухозаборников и двигателей, приводящие к самопроизвольному выключению форсажа, или помпажу двигателя. Пришлось перепроектировать воздухозаборник и изменить углы установки лопаток первых ступеней компрессора.

Один из серийных самолетов F-111B

Длина 22,4м
Размах крыла 21,34м max. 10,3м min
Высота 5,08м
Вес нагрузки 10000кг
Взлетный вес 32100кг mах
Скорость 1800км/ч

mах
Потолок 18000м
Вооружение 6 УР "Феникс"

Несмотря на то, что по взлетно-посадочным характеристикам F-111 В превосходил все остальные палубные самолеты, к нему на флоте относились с большим недоверием; было заказано всего 24 самолета. Впоследствии построили только четыре серийные машины, а заказ на остальные был аннулирован. Причиной послужили: большой взлетный вес самолета (34 500 кг), низкий потолок (18 000 м), высокая стоимость и низкая боевая эффективность. В 1968 году первые шесть серийных сухопутных F-111А направили во Вьетнам, где они приняли участие в ударной операции “Combat Lancer”. В результате за 55 боевых вылетов было сбито три самолета, причем на малой высоте. Это полностью подтвердило правильность отношения флота к истребителю F-111. Единственным, кто выиграл от разработки F-111 В, была фирма “Грумман” — ее новый проект по программе VFX (F-14) имел очень много общего с F-111 В. В первоначальном варианте VFX-1 имел однокилевое хвостовое оперение, те же двигатели и аналогичное бортовое оборудование. Вместо вращающейся секции наплыва установили выдвижную горизонтальную поверхность. Весовые показатели значительно улучшили, изменили воздухозаборники и заново спроектировали носовую и хвостовую части фюзеляжа, снизив аэродинамическое сопротивление. Это позволило фирме “Грумман” при минимальных затратах выиграть в конкурсе.

А.ЧЕЧИН Чертежи выполнил Н. ФАРИНА

GRUMMAN F-111B

ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САМОЛЕТА F-111

Размах крыла (минимальная стреловидность) - 21,3 м,
размах крыла (максимальная стреловидность) — 10,5 м,
длина — 23,2 м,
высота — 5,2 м;
вес пустого самолета — 21 455 кг,
максимальный взлетный — 51 846 кг.
максимальная скорость на высоте — 10,7 км - 2,2 М,
у земли — 1,2 М;
практический потолок—18 км;
перегоночная дальность полета — 5500 км;
скороподъемность у земли — 200 м/с.
Максимальная боевая нагрузка — 13145 кг,
экипаж два человека.
Приведены данные для модификации С

Чертежи для печати
Источник: "Моделист-Конструктор" 1995, №8
OCR: Андрей Мятишкин