XF-103: Титановое чудо фирмы "Рипаблик"

Титановое чудо фирмы "Рипаблик"

Виктор Беленко (АиК № 9 за 1998 год) 







История авиации знает немало примеров, когда какой-либо летательный аппарат по своим параметрам опережал время и из-за этого оставался невостребованным. Взять к примеру сверхзвуковой бомбардировщик Порт Америкен ХВ-70 "Валькирия" (60-е годы), боевой винтокрыл Локхид АИ-56 "Шайен" (70-е годы) и т.д. В конструкции этих машин были внедрены самые прогрессивные для того времени технические решения, которые, как это не парадоксально, во многом и послужили причиной того, что летательные аппараты так и не появились в эксплуатации. Конечно, определенную роль играли финансовые и политические причины, но тем не менее…
Ниже пойдет речь еще об одном оригинальном самолете, подробные сведения о котором были долгое время засекречены.
В августе 1957 г. на последней странице газеты "Дейли Ныос", выходившей в городе Дейтон, где располагается известный научно-исследовательский центр им.братьев Райт, появилась небольшая заметка под названием "ВВС прекращают работы по таинственному реактивному самолету стоимостью 100 миллионов долларов". Немногие обратили внимание на этот материал, хотя именно из него стало ясно, что в США была похоронена наиболее амбициозная в тот период авиационная программа - создание сверхзвукового перехватчика XF-103, над которым в течение ряда лет работала, не жалея сил, фирма Рипаблик.
...
К октябрю 1947 г. Рипаблик была готова приступить к разработке сверхзвукового перехватчика, который бы полностью отвечал потребностям ВВС США. Руководству ВВС фирма направила отчет, в котором содержалась информация о четырех возможных вариантах перехватчика, отличавшихся силовой установкой.
В первом варианте предлагалось использовать ТРДФ с большой форсажной камерой для достижения сверхзвуковой скорости, соответствующей числу М=2. На втором варианте к ТРДФ добавлялся ракетный двигатель с управляемой тягой. Особенностью третьего варианта перехватчика был большой бесфорсажный ТРД, способный обеспечить перехват на больших дальностях.
Наконец, четвертый вариант представлялся фирме Рипаблик наиболее предпочтительным. На нем предлагалось использовать комбинированный реактивно-прямоточный двигатель, состоящий из обычного ТРД и ПВРД, причем воздухозаборник и сопло были общими. Форсажный контур ТРД при больших числах Маха играл роль ПВРД. Воздух в него подавался через воздухозаборник, минуя турбину.
Свои предложения фирма Рипаблик направила руководству ВВС, которое никакого ответа не дало. Поэтому на фирме занялись работами по проекту XF-91, продолжая по собственной инициативе исследования комбинированного реактивно-прямоточного двигателя.
...
В 1950 г. "мозг" фирмы Рипаблик Александр Картвели, русский эмигрант, выдвинул идею формирования объектовой системы ПВО, состоящей из зенитных управляемых ракет (ЗУР) и скоростных пилотируемых перехватчиков. К началу 60-х годов система ПВО США была построена именно по такой философии.
...
В сентябре 1951 г. победителем по программе МХ-1554 была признана фирма Конвэр, предложившая проект сверхзвукового перехватчика F-102, выполненного по схеме "бесхвостка" с треугольным крылом. Но этот проект был первым шагом к более сложному и совершенному перехватчику F-102B, позднее получившему обозначение F-106.
Однако предложение фирмы Рипаблик по перехватчику с реактивно-прямоточным двигателем не было отвергнуто. Руководство ВВС, считая такую силовую установку чрезвычайно перспективной и учитывая опыт фирмы по самолету "Тандерсептор", решило профинансировать дальнейшие исследования и официально присвоило будущему перехватчику обозначение XF-103.
...
Высокая сверхзвуковая скорость поставила перед разработчиками проблему сильного нагрева обшивки самолета, которая получила название "теплового барьера". Естественно, что от использования в основных элементах планера обычных алюминиевых сплавов пришлось отказаться. Впервые заговорили о титановых материалах, как основном конструкционном материале для такого перехватчика. Было известно, что титан не терял свои прочностные характеристики при высоких температурах, но он трудно подвергался обработке. Для преодоления "теплового барьера" необходимы были новые прорывы в технологии.
Чтобы использовать в максимальной степени все преимущества титановых материалов необходимо было создать достаточно эффективную силовую установку - реактивно-прямоточный двигатель. В отделении Райт Эронотикал фирмы Кэртисс-Райт был разработан ТРД YJ67-W-1, у которого форсажная камера и контур ПВРД были объединены в единый блок. Этот же двигатель рассматривался и для одного из вариантов перехватчика Конвэр F-102.
Двигатель YJ67-W-1 был разработан на основе английского ТРД Бристоль "Олимп" 1/2А тягой 4450 кгс (без форсажа), лицензию на выпуск которого получила фирма Кэртисс-Райт. Предварительные расчеты показали, что максимальная тяга на форсаже в течение 5 мин должна превышать 9980 кгс, на боевом режиме - 5900 кгс в течение 30 мин без форсажа и 13610 кгс - при работе в режиме ПВРД при числе М=3.
Сопло двигателя имело прямоугольную форму, что позволяло избежать ряд проблем, связанных с потоком газов, а также избавиться от необходимости изготавливать поверхности со сложной кривизной. Подвижные створки сопла, воздушные тормоза и другие детали имели достаточно простую конструкцию. (Кстати сказать, подобные прямоугольные сопла исследуются и в настоящее время для высокоманевренных самолетов, а также для сверхзвукового пассажирского самолета нового поколения).
Силовая установка самолета XF-103, благодаря своей новизне, была предметом шуток среди ученых мужей фирмы Рипаблик. Они говорили, что если самолет совершит вынужденную посадку с убранным шасси на одно из картофельных полей, окружавших завод фирмы, то через его воздухозаборник может пройти огромное количество клубней, которые будут выбрасываться из сопла уже в жареном виде. Таким образом самолет станет самым большим в мире титановым производителем чипсов.
...
В марте 1953 г. стало ясно, что разработка двигателя YJ67-W-1 затягивается, более того, данный вариант не мог обеспечить требуемую тягу. Поэтому все внимание было переключено на более совершенный двигатель YJ67-W-3, тяга которого отвечала требованиям. С форсажной камерой и контуром ПВРД двигатель получил обозначение XRJ55-W-I.
Хотя силовая установка разрабатывалась фирмой Кертисс-Райт, патент на нее имела фирма Рипаблик. Следует отметить, что нечто подобное было разработано французской фирмой Норд для экспериментального перехватчика 1500 "Гриффон". Поднявшийся впервые в воздух в сентябре 1955 г. самолет "Гриффон" имел ТРДФ SNECMA "Атар" 101 Е (позднее устанавливалась модификация 10 1 ЕЗ) и небольшой ПВРД, разработанный фирмой Норд. Эта комбинированная установка имела единые воздухозаборник и сопло, но ТРДФ был установлен внутри соплового канала контура ПВРД. В результате двигатель "Атар" использовал только часть воздуха, протекавшего в контуре ПВРД, поэтому воздухозаборник в большей степени относился к ПВРД, чем к ТРДФ. Если сравнивать силовые установки самолетов XF-I03 И "Гриффон", то у последнего она была проще И легче, так как не требовала каналов перепуска воздуха, клапанов и других агрегатов. Но при этом концепция фирмы Рипаблик обладала меньшим сопротивлением, так как большая часть воздуха, проходящего через воздухозаборник, использовалась ТРДФ.
Особенностью силовой установки самолета XF-103 был канал перепуска воздуха, который начинался сразу за отверстием воздухозаборника, проходил над ТРДФ и заканчивался в отсеке, где размещались форсажная камера и ПВРД. Начало и конец перепускного канала имели подвижные створки, которые, в зависимости от режима, подавали воздух в ТРДФ или ПВРД.л обозначение XRJ55-W-I.
...
…Вернемся снова на завод фирмы Рипаблик, где шла подготовка к постройке опытного перехватчика. В 1957 г. после серии инспекционных проверок со стороны заказчика приступили непосредственно к воплощению идеи в металл. В середине августа 1957 г. было почти закончено изготовление силовой конструкции передней и хвостовой секций фюзеляжа и шла подготовка к их стыковке и установке панелей обшивки. Закончили сборку крыла, оставалось только покрыть его обшивкой. Хвостовое оперение, как уже говорилось, было изготовлено раньше других деталей планера. На Рипаблике готовились выкатить первый XF-103 из сборочного цеха в феврале 1958 г. И в этот момент, после таких физических и финансовых затрат, программу перехватчика XF-103 была прекращена.
В начале статьи упоминалась небольшая заметка в газете "Дейли Ньюс", где говорилось о прекращении разработки "суперистребителя". Чуть позднее ВВС сообщили, что свертывание программы XF-103 было вызвано бюджетными ограничениями, а также появлением других летательных аппаратов, которые могли обеспечить такие же данные. Только силовая установка оставалась наиболее засекреченной частью самолета.
Со времени разработки комбинированного турбо-прямоточного двигателя прошло не так много времени и появились обычные ТРД, обеспечившие достижение скоростей, на которых должен был летать XF-103. Уже в середине 60-х годов был создан двигатель Пратт-Уитни J58, рассчитанный на числа Маха от 2,2 до 2,5. Этот двигатель предназначался для сверхзвукового истребителя Локхид А-11 (YF-12A). Фирма Дженерал Электрик создала двигатель YJ93. применявшийся на сверхзвуковом бомбардировщике ХВ-70 "Валькирия", способном достигать числа М=3. В бывшем СССР в ОКБ Туманского для истребителя МиГ-25 был создан двигатель Р-15.
В конструкций этих двигателей были использованы новые сплавы, охлаждаемые лопатки и другие новшества, которые не только повысили эффективность двигателя, но и существенно увеличили его срок службы. Вспомните, что эксплуатационные возможности самолета XF-103 были лимитированы параметрами силовой установки.
Но за аннулированием программы XF-103 стояли не только технические проблемы. Программа самолета, не вышедшая за стадию экспериментов и исследований, попала под юрисдикцию научно-исследовательского командования ВВС США (ARDC - Air Research and Development Command). А всю ответственность хотело получить материальное командование АМС (Air Material Command), главным образом потому, что предстояли особо сложные работы, связанные с изготовлением титановых узлов конструкции. Руководство АМС не хотело пускать перехватчик в серию без своей санкции и поэтому генералы от технологии выступали против самолета.
К 1957 г. некоторые лица в Пентагоне вынашивали идею новой системы ПВО северо-американского континента, в состав которой должен был входить новый перехватчик, лучше приспособленный для изменившейся ситуации. Предусматривалось, что в северных районах Канады будет развернута  сеть радиолокационных станций системы предупреждения о воздушном нападении DEW (Distant Early Warning), в результате чего система SAGE становилась как бы вторичной. Это требовало увеличения дальности полета XF-103, что было оговорено для окончательной его конфигурации.
Но появились ракеты-перехватчики "Бомарк", способные нести ядерный заряд и перехватывать цели на большом расстоянии. Позиции ракет "Бомарк" были размещены на территории Канады. Потребность в пилотируемом XF-103 отпала. Фирма Рипаблик выступила с предложением создания разведывательного варианта перехватчика, но ВВС решили, что сверхскоростной самолет не нужен, а нужно делать разведчик с большой дальностью полета. Появился известный Локхид U-2, хотя позднее все-таки вернулись к идее сверхзвукового разведчика в лице SR-71.
Завершение работ по перехватчику XF-103 в какой-то мере расчистило дорогу программе истребителя F-105. Макет перехватчика некоторое время хранился в ангаре на заводе фирмы Рипаблик в Риверхеде (штат Лонг-Айленд), а затем его переправили на завод фирмы Грумман, где и разобрали.
Но опыт разработки XF-103 не пропал, многие конструктивные решения нашли применение в других самолетах. Например, кессон крыла палубного истребителя Грумман F-14 "Томкэт" изготовлен из того же титанового сплава 4908, который предлагалось внедрить на XF-103. Не удивительно, что после завершения работ по самолетам XF-103 и F-105 многие специалисты фирмы Рипаблик перебрались на фирму Грумман, тем более, что обе компании были соседями.