Истребитель F-104 Starfighter (США)

История сотворения F-104 Starfighter началась зимой 1951 г., когда ведущий инженер конторы Lockheed Кларенс Джонсон (Clarence L. Johnson) прилетел в Корею для анализа трагической ситуации, в которую попала истребительная авиация США. Южноамериканские летчики сетовали Джонсону, что их сложные и дорогие машины проигрывают обычным истребителям МиГ-15. В беседах с боевыми пилотами Джонсон пробовал узнать их взор на вид безупречного боевого самолета. Коллективный разум отрисовывал легкий и дешевенький самолет, превосходящий противника в скорости, скороподъемности и высоте полета. Возвратившись в США, Джонсон сумел уверить управление конторы в необходимости начать проектирование нового самолета, легкого и легкого, способного выиграть воздушный бой в схватке с русскими истребителями. 1-ые эскизы таковой машины Джонсон сделал совместно с управляющим департамента разработки «Локхид» Хэллом Хайбардом (Hall Hibbard). Потом к работе подключился главный аэродинамик Фил Колман (Phil Colman), сотрудники его отдела и Ирв Кулвер (Irv Culver) - главный создатель экспериментального самолета Х-7. По существу, Кулвер стал фаворитом группы эскизного проектирования. Он предложил использовать в проекте прямое трапециевидное крыло, с маленькой относительной шириной. Такое крыло было достаточно отлично изучено во время работ по экспериментальному Х-7, который предназначался для полетов на скоростях от 2М до 4М и комплектовался прямоточным движком. Крыло для него разработал конкретно Кулвер. В ноябре 1952 г, когда эскизное проектирование уже подходило к концу, Джонсон обратился в Пентагон за денежной поддержкой и познакомил военных со своими проектами. Расчеты и чертежи рассматривали генерал Дон Ятес и п-к Брюс Холловзй (Don Yates, Bruce Holloway). Они одобрили концепцию Джонсона и разработали требования ВВС к новенькому легкому сверхзвуковому истребителю. Но впрямую дать средства они не могли. В декабре военные объявили конкурс на разработку таковой машины. Формально она предназначалась для подмены истребителя F-100. Программка получила заглавие WS-303A (Weapon System - система орудия). В техническом задании от ВВС указывалось, что новый истребитель был должен летать на скорости 2М и владеть практическим потолком более 18300 м, что на 1500 м больше, чем у F-100. Конструкторам рекомендовалось вооружить истребитель 2-мя 30-мм пушками, также установить на него РЛС. Не считая компании Lockheed, свои предложения выдвинули North American, Northrop и Republic. «Норд Америкэн» разработала самолет под заглавием проект NA-212. Он представлял собой глубокую модернизацию истребителя F-100, а его главной особенностью стал надфюзеляжный воздухозаборник. Позже самолет получил военное обозначение F-107. «Нортроп» предложила новый проект N-102 Fang. Этот одноместный истребитель с треугольным крылом малого удлинения, с относительной шириной 5% отличался подфюзеляжным воздухопоглотителем. Крыло имело очень огромную площадь, и по аэродинамической схеме N-102 полностью мог бы быть бесхвосткой, но конструкторы все таки снабдили его хвостовым оперением для увеличения маневренности на огромных высотах и скоростях. «Рипаблик» выдвинула на конкурс проект АР-55, являвшийся развитием томного перехватчика F-91 Thunderceptor с комбинированной силовой установкой, состоявшей из турбореактивного и жидкостного ракетного движков. «Локхид» окончила эскизное проектирование собственного истребителя весной 1953 г Самолету присвоили рабочее обозначение Lockheed L-246 либо Model 83. Расчетная масса пустого самолета составляла всего 5448,0 кг, что было чуть не в половину меньше находившихся на вооружении истребителей F-100 и F-102. По своим расчетным чертам он превосходил машины соперников, и 12 марта 1953 г фирму «Локхид» объявили победителем. Ей выделили средства на постройку и летные тесты 2-ух прототипов истребителя с военным обозначением XF-104. Главной инновацией проекта XF-104 стало ультратонкое прямое крыло малого удлинения с симметричным профилем и огромным сужением (хорда у корня - 3,4 м, на законцовках -1,5 м). Его размах составлял всего 6,5 м, что при длине фюзеляжа около 17 м делало самолет схожим на пилотируемую ракету. Профиль крыла имел относительную толш,ину всего 3,4%. Удельная нагрузка достигала невиданно высочайшей величины - более 500 кг/м. Конструкторы желали сделать его низкорасположенным, чтоб получить как можно больший свободный объем фюзеляжа. Но продувки в аэродинамической трубе проявили, что при нижнем расположении крыла сопротивление самолета будет на 12% больше, чем при среднем, и крыло установили в центре. Площадь маленький консоли крыла была полностью сравнима с площадью вертикального оперения, и при отклонении руля направления появлялся значимый момент в поперечном канале. Потому для обеспечения применимой угловой скорости кренения крылу дали огромное отрицательное поперечное «V» -10°. Радиус округления фронтальной кромки крыла составлял всего 0,4 мм, а задняя кромка была острой, как ножик. Чтоб предохранить их от повреждений, а обслуживающий персонал - от случайных ранений, пришлось создать чехлы. Были также опаски, что во время полета через дождик либо град кромки крыла получат повреждения, но тесты их не подтвердили. Для улучшения несущих черт крыла во время маневрирования и на посадке его носок практически по всему размаху, мог отклоняться на 20°. Крыло также оснастили закрылками и элеронами с большой хордой и малым размахом. По расчетам аэродинамиков коэффициент подъемной силы крыла без отклоненной механизации составлял 0,65, тогда как с механизацией он увеличивался до 1,3-1,4. На самолете применили систему сдува пограничного слоя (СПС), которая позволяла затянуть срыв потока на верхней поверхности закрылка, что давало возможность неопасно отклонять их на огромные углы. В итоге посадочную скорость удалось уменьшить на 20%, а посадочную дистанцию - практически на 25%. Сжатый воздух для работы системы отбирался от компрессора мотора и выдувался на верхнюю поверхность закрылка. Начало открытия клапана, пропускавшего воздух в систему, совпадало с отклонением закрылков на 15°. Его полное открытие соответствовало отклонению закрылка на 45°. F-104 станет первым серийным истребителем, снаряженным СПС. Во время продувок в аэродинамической трубе нашлась неувязка изгибно-крутильного флаттера узкого крыла. Для выбора нужных характеристик жесткости крыла Джонсон решил провести серию натурных тестов. Безупречным вариантом была бы серия полетов с различными крыльями экспериментального Х-7, но это оказалось нереально, так как военные интенсивно использовали самолет в программке разработки беспилотного перехватчика Bomarc. Тогда Джонсон вымыслил другой уникальный и дешевенький метод. Он распорядился сделать несколько масштабных моделей XF-104 с различными конфигурациями аэродинамических поверхностей, а для их пуска использовать авиационные 127-мм неуправляемые ракеты HVAR. Но личным компаниям боевые ракеты не продавали. Тогда Джонсон обратился за помощью к командованию ВВС, и военные передали «Локхид» 400 ракет, созданных для отправки на войну в Корею. Решение было не конкретным, и в ответ на критику один из генералов произнес: «Ничего не случится, если одно утро наши летчики не постреляют ракетами». Модели комплектовались сенсорами, а их поведение в полете фиксировалось кинокамерами, установленными в головной части ракет. Запуски дозволили с высочайшей степенью достоверности изучить фактически весь диапазон нагрузок в разных полетных режимах. В итоге, флаттер был побежден. Огромную роль в борьбе с этим явлением игрались концевые топливные баки, масса и форма которых препятствовала развитию колебаний крыла. Вот поэтому на боевых F-104 Starfighter наличие баков либо ракет на концах крыла во время полетов стало практически неотклонимым условием. Конструкторы решили применить Т-образное хвостовое оперение. В данном случае стабилизатор работал как концевая шайба, что позволило уменьшить площадь киля. Все оборудование и топливные баки располагались в фюзеляже. В носовой части установили РЛС, дальше находилась кабина летчика, за ней - отсек с оборудованием. Все свободное место фюзеляжа занимали топливные баки и встроенное пушечное вооружение. Внутренний припас горючего составлял около 2720 л. В навесных баках находилось еще 1280 л. При всем этом расчетная дальность полета доходила до 1800 км.

Источник: dogswar.ru