Палубный истребитель F4D-1 Skyray

МОРСКОЕ ЧУДОВИЩЕ ХАЙНЕМАНА

В 1951 году ВМС США начали летные испытания четырех палубных истребителей со стреловидным крылом. Один из них был построен по схеме “летающее крыло”, что явилось весьма необычным для палубного самолета. Он имел треугольное крыло большой площади со стреловидностью 53

° по передней кромке. В то время это было новым и довольно смелым решением, особенно для самолета палубного базирования, так как у большей части реактивных истребителей крыло имело стреловидность всего 35°. Обеспечить приемлемые взлетно-посадочные характеристики предполагалось за счет мощной механизации крыла.

Конструирование столь необычного истребителя поручили Эдварду Хайнеману — работу над ним он начал по заказу

флота в 1947 году. Целый год ушел на выбор “геометрии" крыла для будущего палубного перехватчика. В решении этой задачи активное участие приняли специалисты NASA. Исследования треугольных крыльев различной конфигурации велись не только в аэродинамических трубах этой организации, но и в лаборатории на острове Уэллопс в штате Вирджиния. Именно там проходили аэродинамические исследования с использованием летающих моделей нового самолета Хайнемана, оснащенных ракетными двигателями. Размах крыла моделей составлял от 2 до 3 м, а масса доходила до 120 кг. Измерительные приборы через 12-канальную телеметрическую аппаратуру в корпусе модели передавали информацию на телевизионный экран, который периодически фотографировали с помощью автоматического устройства. Продолжительность полета моделей составляла 30..,40 с.

Истребитель проектировался как двухдвигательный, но установить пришлось один. более мощный турбореактивный двигатель J40 (модель 40Е), разработанный фирмой “Вестингауз” при финансовой поддержке ВМС. С включенным форсажем он развивал тягу 5280 кгс.

Окончательный вариант нового палубного истребителя, получившего обозначение XF4D-1, фирма “Дуглас” представила флоту в сентябре 1948 года.

Вскоре началось изготовление трех машин для проведения испытаний, однако когда планеры первых двух были построены, оказалось, что J40 еще не готовы для использования на самолете. Эти двигатели лишь прошли 150-часовые стендовые испытания, которые выявили невысокую их надежность, обусловленную новой недостаточно отработанной электронной системой управления.

Срыв сроков отработки двигателя поставил в сложное положение не только фирму “Дуглас”, но и “Грумман” с “Макдонналом”, которые ожидали J40 для своих самолетов “Ягуар” и “Демон”. Чтобы выиграть время, Хайнеман использовал на XF4D-1 ТРД фирмы “Аллисон” J35-A-17, почти в два раза уступающий в тяге двигателю J40.

23 января 1951 года истребитель XF4D-1 поднялся в воздух. Он получил название “Скайрэй” (“небесный скат”),

как нельзя лучше отражающее необычную форму самолета, походившего на распластанное морское чудовище.

“Аллисоновский” J35-A-17, предусмотренный первоначальным проектом самолета (его длина — 3,71 м, диаметр — 0,94 м), преподнес конструкторам немало сюрпризов. Меньшее чем у J40 сопло

привело к значительному сужению хвостовой части фюзеляжа. При околозвуковых скоростях полета в хвостовой части возникали местные скачки уплотнения, заставлявшие вибрировать тонкую обшивку самолета, грозя ему полным разрушением. В связи с этим у второго опытного образца был увеличен диаметр сопла и уменьшена его длина.

Тем временем фирма "Вестингауз" смогла, наконец, подготовить несколько образцов нового двигателя, получившего индекс J40-WE-6. Летные испытания модернизированного образца с этим ТРД вновь выявили вибрации, но теперь они сотрясали киль и триммеры. Увеличение жесткости последних не дало желаемого результата. Чтобы избавиться от местных скачков уплотнения, требовалось опять увеличить диаметр хвостовой части фюзеляжа. В результате вибрации

исчезли, правда, ценой снижения максимальной скорости полета на 18,5 км/ч.

После многочисленных доработок XF4D-1, по мнению летчиков-испытателей, стал прекрасным самолетом с отличной управляемостью на всех режимах полета. Единственное замечание, отраженное в актах приемки, — небольшой бафтинг на вираже при скорости, соответствующей числу М-1 на высоте 12 000 м. По отзывам летчиков, продольная устойчивость “Скайрэя” была выше с крылом без предкрылков, но фирма оставила их для уменьшения посадочной скорости

. Значительно улучшал управляемость установленный на самолете демпфер рыскания.

В сентябре 1953 года был, наконец, отработан долгожданный двигатель J40-WE-8 с форсажной камерой и установлен на второй экземпляр XF4D-1. После того как самолет совершил несколько полетов с новым ТРД, его перегнали на авиабазу ВМС в Эль-Сентро, недалеко от большого озера Солтон См в долине Ипириал Вэлли. Погодные условия в этой области США и ровная поверхность озера позволяли “Скайрэю” с новым двигателем достигать рекордных по тем временам скоростей. Представители ВМС и фирмы "замахнулись” на мировой рекорд скорости, принадлежавший английскому палубному истребителю “Свифт”, - 1176 км/ч. 3 октября 1953

года в кабину истребителя сел летчик-испытатель ВМС капитан 2-го ранга Джим Вердон. Разогнав машину до максимальной скорости, он по два раза в каждом направлении пролетел трехкилометровый участок на высоте около 40 м со скоростью 1211,74 км/ч, превысив тем самым скорость “Свифта”. Теперь мировой рекорд принадлежал самолету ВМС США. Одновременно с мировым “Скайрэй” побил и национальный рекорд США на этой дистанции, принадлежавший военно-воздушным силам. Конкурирующее ведомство не могло примириться с фактом лидерства флота. Летчикам ВВС была поставлена задача превысить рекордные показатели F4D на истребителе F-100, но “Супер Сейбр” смог достичь большей, чем “Скайрэй”, скорости только на легкой для него дистанции в 15 км.

Рекордные достижения F4D, однако, не улучшили эксплуатационных качеств двигателя J40-WE-8, и в серию самолет пошел с ТРД фирмы “Пратт энд Уитни” J57-Р-2 с максимальной тягой 6123 кгс. Первый серийный экземпляр взлетел в июле 1954 года. Начиная с этого момента серийное производство нового истребителя флота начало набирать темп, своего максимума оно достигло в 1957 году, когда за одну неделю с конвейера сходило три самолета.

Первая боевая эскадрилья VF-74, вооруженная истребителями F4D-1 “Скайрэй", перелетела на авианосец “Рузвельт” весной 1956 года. В 1957 году на флоте действовало уже пять таких эскадрилий. Их основной боевой задачей являлся перехват приближающихся к авианосцам бомбардировщиков. “Скайрэй” мог выполнять перехват в любое время суток благодаря системе управления огнем из серии “Аэро-13” — стандартной для перехватчиков

ВМС того времени. Бортовой радиолокатор мог обнаруживать бомбардировщики на дальности до 23 км. Стабилизированный прицел позволял вести стрельбу из бортовых 20-мм пушек и неуправляемыми ракетами “Майти Маус” из подвесных пусковых установок. Причем основным вооружением считались последние. Это полностью соответствовало взглядам того времени на ведение перехвата. Аналогичное вооружение имели и основные перехватчики ВВС: F-94 “Старфайр”, F-86D “Сейбр” и F-89 “Скорпион”. Если F4D выходил на цель пересекающимся курсом, то у противника не оставалось никаких шансов преодолеть стену из летящих с огромной скоростью 42 неуправляемых ракет. По заявлениям американских специалистов, попадание в самолет одной ракеты равносильно попаданию 75-мм зенитного снаряда. Дальность прицельной стрельбы составляла 0,9 км. Пуски НУР велись как залпом, так и небольшими сериями. Блоки НУР имели пластиковые носовые обтекатели, которые разрушались первыми же ракетами. Во время тренировок среднее количество попаданий в буксируемую мишень размером 2,7х13,7 м составляло около 30%.

Существенным недостатком самолета являлась его продолжительность полета: на максимальном режиме работы

двигателя топлива хватало только на 25 мин полета, на крейсерском, соответственно, — на 45 мин. Правда, с подвесными баками “Скайрэй” превращался в обычный палубный самолет, способный совершать перелеты продолжительностью 1 ч 25 мин.

В ближнем маневренном бою "Скайрэй” проигрывал своим ровесникам “Фьюри” и “Кугуару”. Так, маневрирование F4D на околозвуковой скорости приводило к его быстрому снижению, ну а на малых скоростях маневренность самолета с треугольным крылом была неважной. Однако высокая скороподъемность давала пилотам “Скайрэя” некоторое преимущество.

Этот самолет часто демонстрировался на международных авиационных выставках. Последний раз — на парижском авиасалоне в 1961 году в варианте топливозаправщика с подвесным контейнером системы “Бадди”.

С 1958 года несколько экземпляров F4D-1 использовались исследовательскими организациями флота в качестве летающей платформы для запуска небольших суборбитальных ракет. С многоступенчатой твердотопливной ракетой, подвешенной под фюзеляжем, “Скайрэй” поднимался на высоту 11 000 м. Разогнав самолет до скорости М-1,05, летчик производил запуск и возвращался на базу. Целью этих экспериментов по программе PILOT стало создание многоразовых космических аппаратов с несущим корпусом (например, SV-5).

Серийное производство самолета F4D-1 продолжалось до декабря 1958 года, всего построено 420 машин. В процессе производства самолет несколько раз модернизировался. Двигатель J57-Р-8 заменили на J57-P-8A с тягой 6800 кгс. В состав оборудования включили радиорелейный канал

связи с пунктом управления на авианосце. Теперь F4D мог наводиться на цель автоматически и вне зависимости от погодных условий. Такие всепогодные истребители поступили на вооружение семи эскадрилий палубной авиации и одной—базовой. Часть новых F4D находилась в тренировочной эскадрилье VF (AW)-3 “Голубая Немезида”. Через некоторое время эту часть передали в ведение командования континентальной обороны ВВС США. “Скайрэй” из VF (AW)-3 отличались эффектной раскраской: синие киль и гаргрот были усыпаны мелкими звездами разных размеров (килевой код подразделения “РА”). До марта 1963 года "Голубая Немезида” базировалась на авиабазе Норт Айленд. Морская пехота тоже не обошла вниманием всепогодный "Скайрэй” и сформировала из них две эскадрильи-VMFAW-114 и -115.

В начале 60-х годов перехватчики F4D стали выводить из состава боевых частей флота. На смену им пришли истребители “Крусейдер” фирмы “Воут”.

“Скайрэй” не был сверхзвуковым самолетом, но мог короткий промежуток времени лететь со скоростью, незначительно превышающей скорость звука. В 1956 году фирма “Дуглас” подготовила к испытаниям вариант сверхзвукового самолета под обозначением F4D-2. Увеличение максимальной скорости полета достигалось за счет нового двигателя J57-P-12 с тягой (по различным источникам) от 6000 до 7257 кгс и улучшения аэродинамики. Крыло самолета стало более тонким, изменилось остекление фонаря. Более острой сделали носовую часть — все это снизило общее лобовое сопротивление истребителя. Опытный образец модернизированного самолета поднялся в воздух 21 апреля 1956 года.

“Дуглас” выставила эту машину на конкурс в качестве претендента на место основного сверхзвукового палубного истребителя конца 50-х — начала 60-х годов. Соперниками оказались фирмы “Грумман” с F11F-1F “Супер Тайгер” и “Воут” с F8U “Крусейдер”.

Обновленный “Скайрэй” получил обозначение XF5D-1 и название “Скайлансер” (“небесный улан”). Среди своих конкурентов он выделялся более мощным ракетным вооружением. Специально для него ракетное отделение фирмы “Дуглас” разработало вариант ракеты “Спарроу” с активной радиолокационной ГСН (головкой самонаведения) AAM-N-3 “Спарроу-И”. Выбор такой ГСН

обусловлен слабостью бортовой РЛС “Скайлансера”. Дальность полета ракеты составляла всего 8 км, что не давало истребителю особого превосходства в конкурсной борьбе. Кроме этого новшества на XF5D-1 имелась встроенная в фюзеляж пусковая установка с НУР “Майти Маус” или “Аэромат” и четыре 20-мм пушки. Бортовое оборудование опытных машин было таким же, как и на серийном F4D. Если бы “Скайлансер” оказался победителем в этом конкурсе, то его пришлось бы оснастить более современными системами управления полетом и огнем. Первоначальный заказ предусматривал постройку 19 самолетов XF5D-1, но, уяснив, что основная борьба разворачивается между F8U и F11F-1F, флот уменьшил количество покупаемых у “Дугласа” машин до четырех. Сравнительные испытания показали полное превосходство P8U над конкурентами. Флот сделал свой выбор в пользу фирмы "Воут”, предпочитая иметь на вооружении самолет классической схемы, и не ошибся. Когда по прошествии десяти лет "Крусейдер” провожали на “пенсию”, летчики, летавшие на нем, говорили, что F8U — последний настоящий истребитель флота. Этот самолет даже рекомендовали к принятию на вооружение в ВВС, в дополнение к истребителям “сотой серии”, но снобизм представителей военно-воздушных сил стал причиной того, что он так и остался чисто морским самолетом.

После окончания конкурса "Дуглас” продала “Скайлансеры” в NASA для проведения различных исследований.

ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САМОЛЕТА

F4D-1 “Скайрэй” (F5D-1 “Скайлансер”)
Длина самолета, м ................. 13,9 (16,4)
Размах крыла, м .................... 10,2 (10,15)
Высота, м ...............................3,96 (4,5),
Площадь крыла, м2............... 51,8 (51,74)
Нагрузка на крыло, кг/м2........... 173 (213)
Масса пустого, кг .................7268 (8000)
Нормальная взлетная масса, кг..... 9000 (11 000)
Максимальная взлетная масса, кг....... 11300 (12200)
Максимальная скорость полета, км/ч ..... 1213 (1500)
Минимальная скорость полета, км/ч ...... 195 (—)
Скороподъемность, м/с .............. 85 (105)
Практический потолок, м ........... 12 000 (15 000)
Максимальная дальность полета, км... 1800 (2000)
Масса нагрузки, кг ................1800 (1800)

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

Палубный истребитель-перехватчик F4D “Скайрэй" представляет собой моноплан с треугольным крылом. На задней кромке крыла расположены элероны и триммеры, на передней — предкрылки. Воздушные тормоза установлены по обеим сторонам фюзеляжа в корневой части крыла. В лобовом участке крыла находятся воздухозаборники двигателя. Консоли крыла складываются гидравлическим механизмом. Вертикальное оперение однокилевое,стреловидное, с секционированным рулем направления.

Фюзеляж

самолета плавно переходит в крыло. Носовая часть немного опущена для улучшения обзора при посадке. В переднем отсеке располагается кабина летчика и РЛС. В закабинном отделении установлены блоки радиосвязного и электрооборудования. К нижней поверхности хвостовой части фюзеляжа прикреплен тормозной крюк. Основные топливные баки находятся в месте перехода крыла в фюзеляж. Заправка производится через две горловины вблизи воздухозаборников.

Шасси

самолета трехстоечное, с носовым колесом. Все стойки убираются вперед, имеется дополнительная хвостовая опора. Носовая стойка длиннее основных — для увеличения стояночного угла атаки.

Силовая установка

состоит из одного двигателя. Опытные образцы оснащались ТРД “Аллисон” J35-A-17 с тягой 2270 кгс. Этот двигатель заменили на J40-WE-6 с тягой 3400 кгс фирмы “Вестингауз”, затем самолет летал с ТРД J40-WE-8 (5260 кгс). Серийные машины комплектовались двигателями семейства J57 фирмы “Пратт энд Уитни” с максимальной тягой на форсаже 6800 кгс.

Управляется самолет

с помощью двух гидравлических систем — основной и резервной. Бустеры на F4D необратимые: загрузка органов управления создается пружинными механизмами.

Оборудование

F4D включает в себя систему управления огнем “Аэро-13”, которая состоит из радиолокатора APQ-50 и стабилизированного прицела Мк.16. На последних сериях “Скайрэя” “Аэро-13” делает возможным автоматизированный перехват цели.

Вооружение

“Скайрэя” состоит из четырех пушек калибра 20 мм с боезапасом по 70 снарядов на ствол. На шести пилонах под крылом можно подвесить: шесть блоков с 70-мм НУР по семь ракет в каждом, четыре блока с НУР по четыре ракеты в каждом, две бомбы калибром 908 кг и подвесные баки емкостью 565 или 1150 л. На последних сериях F4D-1 на внешние подкрыльевые узлы могли подвешивать до четырех управляемых ракет “Сайдвиндер”.

А.ЧЕЧИН

Чертежи для печати
Источник: "Моделист-Конструктор" 1997, №2
OCR: Андрей Мятишкин