Як-ЗВК-1 105ПФ2
Основная серийная модификация со смешанным пулеметно-пушечным вооружением. Выпускалась до августа 1945 года.
Як-ЗП (пушечный)
Вариант с усиленным вооружением, состоявшим из мотор-пушки Б-20М калибра 20 мм и двух синхронных пушек Б-20С того же калибра, установленных на месте синхронных пулеметов. Боекомплект мотор-пушки составлял 120 снарядов, а синхронных - по 130 снарядов. В марте - апреле 1945 года самолет успешно выдержал государственные испытания. Его запустили в серию буквально за несколько дней до окончания войны, поэтому на фронт он уже не попал. С августа 1945-го и до окончания серийного выпуска все Як-3 делали только по стандарту Як-ЗП. Всего построено 596 экземпляров, последние из них прослужили до 1950 года.
Як-ЗПД
Попытка создать на базе Як-3 высотный перехватчик, оснащенный мотором ВК-105ПВ или ВК-105ПД с двухступенчатым нагнетателем Э-100 и системой впрыска водно-спиртовой смеси. Самолет также отличался увеличенным размахом крыла и винтом увеличенного диаметра. Прототип с ВК-105ПВ проходил испытания в сентябре - октябре 1944-го, а два прототипа с ВК-105ПД испытывались с февраля по июль 1945 года. Первый из них имел вооружение обычного серийного Як-3, а со второго убрали синхронные пулеметы, но установили 23-миллиметровую мотор-пушку НС-23 с боекомплектом в 60 снарядов. Для облегчения машины объем бензобаков уменьшили до 270 л.
Второй прототип с ВК-105ПД достиг высоты 13 300 м и скорости 710 км/ч на высоте 11 000 м. Результаты впечатляли, но картину портила ненадежная работа двигателя и нагнетателя. К тому же, вооружение, состоявшее из единственной пушки, признали слишком слабым, запас горючего - недостаточным, а условия работы летчика в негерметичной кабине на высотах более 10 км - чересчур тяжелыми. В итоге Як-ЗПД не пошел в серию, но эксперименты с прототипами продолжались до весны 1947 года.
Як-ЗТ (танковый)
Вариант Як-ЗП с еще более мощным вооружением. Вместо мотор-пушки Б-20М на него установили пушку Н-37 калибра 37 мм с укороченным стволом. Ее боекомплект составлял всего 25 снарядов, что являлось серьезным недостатком, позволяя сделать лишь несколько коротких очередей. Для сохранения центровки кабину пилота сдвинули на 40 см назад, а для компенсации возросшей массы вооружения пришлось снять бронеспинку сиденья и бронезаголовник. Тем не менее, машина потяжелела почти на 100 кг, а летные данные ухудшились.
Самолет проходил испытания с февраля по апрель 1945 года и был возвращен на завод для устранения выявленных дефектов. Его снова представили на испытания в конце мая, то есть уже после окончания войны. Повторный испытательный цикл показал, что машина требует дальнейших доработок, но к тому времени интерес к ней со стороны военных резко ослаб, поэтому вскоре программу закрыли.
Як-ЗРД
Экспериментальный истребитель с комбинированной силовой установкой. Кроме поршневого двигателя ВК-105ПФ2 на нем установили жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) РД-1 конструкции В. П. Глушко, что повлекло за собой радикальную переделку хвостовой части фюзеляжа и оперения. Баки с топливом и окислителем для ЖРД установили в крыле.
Як-ЗРД был построен в декабре 1944 года и испытывался до 16 августа 1945-го. В тот день произошла катастрофа, в которой погиб летчик-испытатель Виктор Расторгуев. Причину катастрофы установить не удалось. Это поставило крест на программе Як-ЗРД, тем более что в связи с появлением турбореактивных двигателей комбинированные силовые агрегаты были признаны бесперспективными.
Як-ЗВК-107
Еще до начала серийного производства Як-3 с мотором ВК-105ПФ2 самолет решили оснастить более мощным и высотным двигателем ВК-107. Первый прототип с этим мотором закончили в январе 1944 года. Кроме силовой установки он отличался от серийных машин усиленным шасси, сдвинутой назад для сохранения центровки кабиной, увеличенным объемом топлива и вооружением, состоявшим из двух синхронных пушек Б-20.
Летные испытания начались в апреле и затянулись до ноября. Новый истребитель продемонстрировал великолепные данные (в частности, скорость впервые превысила 700 км/ч), однако из-за крайне ненадежной работы мотора он не мог считаться полноценной боевой машиной. Государственных испытаний самолет не выдержал.
Як-ЗВК-108
Опытная модификация Як-3 с двигателем ВК-108, обладавшим взлетной мощностью 1800 л.с. Вооружение аналогично Як-ЗПД - одна мотор-пушка НС-23. Самолет проходил испытания с октября 1944-го по март 1945 года. Благодаря высокой энерговооруженности он обладал уникальными летными характеристиками. В частности, 21 декабря истребитель развил скорость 745 км/ч. Это был наивысший показатель, когда-либо достигнутый советским самолетом с поршневым мотором. Высоту 5000 м Як-ЗВК-108 набирал за 3,5 минуты, что тоже являлось рекордным достижением.
К сожалению, и эту перспективную машину погубили дефекты двигателя, который так и не удалось довести до требуемой степени надежности. Мучения с ВК-108 продолжались до весны 1946 года, после чего работы прекратили в связи с переходом КБ Яковлева на реактивную тематику.
Як-ЗУ
Экспериментальная машина со звездообразным мотором воздушного охлаждения АШ-82ФН. Самолет был сделан в одном экземпляре весной 1945 года и получился, в общем, вполне удачным, но ввиду отсутствия явных преимуществ перед уже состоявшим на вооружении истребителем Ла-7 с тем же двигателем, серийно не строился. В дальнейшем на его базе ОКБ Яковлева разработало учебно-тренировочный истребитель Як-11.
Также подробно рассказали о том, как опытный И-26, явившийся пробой пера коллектива ОКБ Яковлева в создании истребителей, по мере накопления опыта эволюционировал в Як-3, ставший венцом развития поршневой истребительной авиации. Немного поразмыслили и... написали о Як-3 отдельную статью. Потому, что это совсем другой самолёт.
Як-3 являет собой бесспорное подтверждение диалектического постулата о переходе количества в качество, когда количество экспериментов и работ по доводке серийно выпускающейся машины по мере накопления опыта приводят к созданию качественно нового изделия.
Доведя до совершенства аэродинамику самолёта, найдя оптимальные решения по облегчению конструкции, доведя мощность легендарного двигателя ВК-105П до 1300 л.с., оптимизировав систему вооружения из простой, надёжной, технологичной, но вполне себе заурядной строевой машины удалось создать лучший истребитель своего времени.
Як-1 был запущен в серийное производство в 1940 году практически в авральном режиме, так как на то время истребительный парк Страны Советов безнадёжно устарел. Коллективу ОКБ Яковлева удалось тогда создать машину, далёкую от идеала, но способную на равных драться с опасным и умелым противником.
Стоит заметить, что коллектив ОКБ и Александр Сергеевич лично постоянно получали отзывы о своём изделии "непосредственно от потребителя": неиссякаемым потоком с фронта в ОКБ шли письма от боевых лётчиков, воевавших на Як-1. Многие доработки машины делались "по мотивам" этих писем. Як-1 был настоящей "рабочей лошадью", вытащившей на себе всю тяжесть войны.
В 1942 году истребитель подвергся существенной модернизации. На Як-1Б установили более мощный форсированный двигатель, новое остекление кабины, улучшающее обзор. Серьёзной переделке подверглась и конструкция планера.
В воздушных боях с сильным и опасным противником сохранялся некоторый паритет. Даже появление новейших FW-190 существенно не изменило расстановку сил. Ситуация изменилась с появлением на фронте новейших Me-109 серии G. Тягаться с этими машинами стало довольно тяжело.
Однако, в 1943 году произошло то, что кардинально изменило расстановку сил в небе. 17 сентября был представлен истребитель, являвшийся глубокой модернизацией Як-1Б, а по сути - совершенно новым самолётом. Были уменьшены размах и площадь крыла. Замена двигателя ВК-105 ПФ его дальнейшим развитием Вк-105ПФ-2 повлекла за собой существенные изменения в системе охлаждения. Были установлены новые масляный и водяной радиаторы увеличенной площади. Совместно со специалистами ЦАГИ была проделана работа по усовершенствованию внешних обводов. Масляный радиатор перенесён в корень крыла, водяной утоплен в фюзеляж. Уменьшилась площадь хвостового оперения. Масса самолёта уменьшилась на 300 кг, мощность двигателя выросла, аэродинамическое сопротивление уменьшилось.
Убирающееся хвостовое колесо шасси было тому немалым подспорьем. По скоростным и маневренным характеристиками с новой машиной мог сравниться только не менее новый Ла-7 ОКБ Лавочкина, пошедшего по тому же пути при модернизации своего Ла-5.
Стоит отметить, что на этом этапе войны острый дефицит стали и дюраллюминия, стал менее ощутимым, что позволило заменять некоторые деревянные элементы конструкции. Так деревянные лонжероны крыла на Як-3 заменили стальными. Полотняную обшивку фюзеляжа заменили на фанеру.
Иногда принятые решения шли вразрез с установившимися представлениями и вместе с тем были ошеломляюще простыми. Например, мотораму сделали неотъемной частью фюзеляжа. Это противоречило правилам технологического членения самолета, но давало экономию в весе. Существенный выигрыш был получен заменой громоздких деревянных лонжеронов крыла металлическими.
Вот отрывок из письма, полученного от фронтовиков, приводит в книге «Цепь жизни» генеральный конструктор Александр Сергеевич Яковлев.
«Лейтенант Александр Ершов на фронте всего месяц, летает на Як-3. За этот месяц он провел шесть воздушных боев и сбил десять самолетов противника... Однажды на восемь наших истребителей налетело тридцать «фокке-вульфов».
В этом бою Ершов плоскостью своего Яка отрубил хеост одному «фоккеру», а другой сбил пулеметно-пушечным огнем. На следующий день он летел вдвоем, взлетело шестнадцать «фокке-вульфов», в завершающем воздушном бою он сбил три истребителя».
А вот очень точная характеристика истребителя Як-3, опубликованная в английском авиационном журнале: «Главным назначением самолетов Як-3 было взаимодействие с наземной армией. Они поддерживали войска во время наступления Красной Армии, атакуя все самолеты противника, бомбя или обстреливая из пулеметов части противника на фронте».
Як-3 выполнял также функции истребителей сопровождения, эскортируя бомбардировщики Пе-2 или штурмовики. Кроме того, за десять минут до появления Пе-2 или штурмовиков над вражеским аэродромом Як-3 пролетали над этим районом и уничтожали самолеты противника на земле, сбивали их в воздухе или препятствовали их взлету. А затем, когда появлялись бомбардировщики, Як-3 прикрывали их от нападения истребителей противника.
Еще одной задачей был перехват. Летчики должны сидеть в самолетах в состоянии боевой готовности и взлетать всякий раз, когда они видят самолеты противника или когда по радиотелефону мм сообщат о появлении этих самолетов. Для решения этих задач требовался именно такой самолет, каким являлся Як-3, скороподъемный и скоростной перехватчик для малых высот.
Атакуя самолеты «Фокке-Вульф-190», он обычно не поднимался значительно выше 5 тыс. м. На этой высоте Як-3 имел наилучшие качества. Вблизи от земли Як превосходил противника, и многие немецкие летчики теряли скорость и разбивались, пытаясь следовать за ним в крутом вираже.
В результате получился законченный по форме и попросту красивый самолет. Кроме того, Як-3 был прост в управлении, пилотирование его оказалось легким, что также было очень важным для массового фронтового самолета.
Летные испытания нового истребителя подтвердили правильность заложенных в основу проекта идей, и в 1943 году Як-3 был запущен в серию. Так как по конструкции новый самолет был близок к строившимся тогда в больших количествах самолетам Як-1, то на заводе удалось быстро наладить массовое производство Як-3, даже без уменьшения количества поступающих на фронт истребителей.
Первые же встречи наших летчиков, пилотировавших Як-3, с немецкими «Мессершмиттами-109» и «Фокке-Вульфами-190» показали значительное преимущество новых советских боевых машин. В боях с самым легким немецким истребителем Ме-109 Як-3 заходил ему в хвост уже с первого разворота в вертикальной плоскости или после трех-четырех виражей по горизонтали; «Фокке-Вульф-190», как более тяжелый, проигрывал Яку еще больше.
Свидетельством признания высоких достоинств Як-3 служило и то, что его избрали для себя летчики французского полка «Нормандия - Неман», воевавшие плечом к плечу со своими братьями по оружию против фашистских захватчиков.
Як-3 неоднократно модифицировался. Менялось вооружение, двигатель. Так, например, первоначально самолет был вооружен одной пушкой ШВАК калибра 20 мм, установленной в развале цилиндров мотора и стрелявшей через полую втулку винта. Кроме того, на самолете стояли два пулемета УБС калибра 12,7 мм, стрелявшие через плоскость винта. В дальнейшем были установлены три пушки: одна - калибра 37 мм в развале цилиндров и две - калибра 20 мм вместо пулеметов. Мощность огневого залпа таким образом выросла в три раза.
Точно так же увеличивалась мощность двигателя. Сначала вместо ВК-105 ПФ (1250 л. с.) был установлен ВК-107А (1650 л. с.), а затем и BK-108 мощностью 1800 л. с. Примечательно, что модификация сопровождалась дальнейшей работой по снижению веса.
К концу войны истребители Як-3 с двигателем ВК-107Д уверенно перешагнули рубеж скорости в 700 км/ч. Максимальная скорость приближалась к 720 км/ч.
Летчики-испытатели НИИ ВВС, проводившие государственные испытания истребителя с двигателем ВК-107А, дали высокую оценку самолету, отметив, что он «...по максимальным скоростям, скороподъемности и вертикальной маневренности на всем диапазоне высот от земли до практического потолка, равного 10 300 м, является лучшим из известных отечественных и иностранных истребителей».
Самым быстроходным из советских истребителей с поршневыми двигателями несколько позднее стал Як-3 с двигателем ВК-108. На нем была превышена скорость 740 км/ч, то есть практически достигнут предел для поршневых самолетов. Дальнейший существенный прирост скорости полета был возможен лишь при переходе на принципиально новый вид двигателя - реактивный.
Серийное производство самолетов Як-3 продолжалось до 1946 года. Всего было выпущено около 4500 машин.
Теперь несколько слов о конструкции самой распространенной модификации самолета. Одноместный фронтовой истребитель Як-3 по схеме - свободнонесущий моноплан с убирающимся шасси. Двигатель жидкостного охлаждения ВК-105ПФ V-образный, 12-цилиндровый мощностью 1250 л. с. с металлическим трехлопастным воздушным винтом изменяемого шага типа ВИШ-105СВ.
Фюзеляж - ферменный, сварной из стальных труб, с обшивкой из дюралюминия в носовой части и фанеры - в хвосте. Моторама выполнена как единое целое с фермой фюзеляжа. Фонарь летчика каплевидной формы, со сдвижной средней частью, которая при возникновении аварийной обстановки сбрасывалась в полете.
Крыло двухлонжеронное, с фанерной обшивкой, воспринимающей силовую нагрузку. Между лонжеронами расположены два бензобака емкостью 120 л каждый. В средней части крыла установлен небольшой расходный бачок. Все три бака протектированы резиной для предотвращения вытекания бензина при простреле. Крыло снабжено посадочными щитками.
Хвостовое оперение свободномесущее. Киль и стабилизатор деревянные, с фанерной обшивкой, а рули дюралюминиевые, с полотняной обшивкой. Такую же конструкцию имели и элероны.
Шасси полностью убирающееся в полете. Главные стойки шасси с телескопическими масляно-воздушными амортизаторами убираются в вырез перед передним лонжероном крыла к оси самолета. В убранном положении ниши шасси закрываются щитками. Костыльное колесо убирается в фюзеляж назад по полету и также закрывается щитками. О положении шасси сигнализируют штыри («солдатики»), которые при выпущенном шасси выступают над верхней обшивкой крыла.
В кабине летчика, кроме обычных пилотажных и моторных приборов, ручки и педалей управления, установлены приемник и передатчик для радиосвязи, коллиматорный прицел и кислородный прибор. Стальная бронеспинка сиденья и заднее бронестекло обеспечивали защиту летчика от стрелкового огня и осколков.
Кабина в ночное время освещалась лампами ультрафиолетового облучения (УФО). Наружное светотехническое оборудование включало бортовые аэронавигационные огни (БАНО).
Самолеты имели камуфляжную окраску сверху и светло-голубую - снизу. Красные звезды с окантовкой наносились с боков фюзеляжа и снизу крыла. Винт черный, матовый. Окраска внутренних поверхностей кабины летчика темно-серая, приборной доски - черная.
Рис. 1.
1 - узел навески руля поворота, 2 - замок крепления съемных панелей «Дзус», 3 - посадочный щиток, 4 - штанга управления щитком, 5 - поводок, 6 - направляющие ролики, 7 - шарнир, 8 - тяга управления триммером, 9 - концевой узел навески элерона, 10 - средний узел навески элерона, 11 - качалка элерона и корневой узел навески, 12 - тяга управления элероном, 13 - заливная горловина бензобака, 14 - бензиномер (на левом и правом крыле), 15 - узел навески руля высоты, 16 - триммер руля высоты, 17 - качалка руля поворота, 18 - вырез в зализе стабилизатора, 19 - приемник воздушного давления (ПВД), 20 - водорадиатор, 21 - створка водора-диатора, 22 - маслорадиатор, 23 - створка маслорадиатора. 24 - «Гильзы МП», 28 - «Поднимать здесь», 25 - «Кислород 150 ат», 29 - «Не браться», 26 - «Воздух 50 ат», 30 - «Бортовой номер «310027», 27 - «Аккумулятор», 31 - «Место для козелка».
Рис. 2.
1 - механический указатель выпущенного положения главной стойки («солдатик»), 2 - поводок для подвески щитка, 3 - ушко для подвески стойки на замок, 4 - пневмоцилиндр уборки главной стойки, 5 - тормозной шланг, 6 - ломающийся подкос, 7 - механизм закрытия створки, 8 - лонжерон крыла. 9 - узлы навески щитков, 10 - воздушный винт ВИШ-105СВ и схема его маркировки (надписи красного цвета), 11 - ферма фюзеляжа, 12 - балансир руля высоты, 13 - тяга руля высоты, 14 - узел навески руля высоты, 15 - узел навески руля поворота, 6 - механизм закрытия створок костыля, 17 - резиновый амортизатор для открытия створок, 18 - механизм стопорения костыля, 19 - отверстие для подъема фюзеляжа (закрыто заглушкой), 20 - пневмоцилиндр уборки костыля, 21 - образцы внешних надписей (надписи красного цвета, высота букв 20 мм).
Рис. 3.
1 - кислородный баллон, 2 - кран управления посадочным щитком, 3 - электрощиток, 4 - штурвал управления триммером руля высоты, 5 - кран уборки и выпуска шасси, 6 - рычаги управления системами двигателя, 7 - зеркало заднего обзора, 8 - прицел, 9 - кислородный прибор КПА-З-бис, 10 - поручни для вы-лезания из кабины, 11 - рукоятки перезарядки пулеметов, 12 - ручка механической перезарядки пушки, 13 - вентилятор, 14 - штурвал управления створками маслорадиатора, 15 - щиток управления радиостанцией, 16 - ручка управления самолетом, 17 - бронезаголов-ник, 18 - бронестекло, 19 - электрооборудование, 20 - тяга управления рулем высоты, 21 - ручка управления вентиляцией, 22 - привязные ремни, 23 - бронеспинка сиденья, 24 - приборы контроля работы двигателя, 25 - указатель скорости, 26 - высотомер, 27 - компас, 28 - указатель поворота и скольжения, 29 - часы, 30 - вариометр, 31 - радиостанция, 32 - левая бортовая панель управления, 33 - правая бортовая панель управления.
Отправной точкой работ по новому сверхзвуковому стратегическому самолету стало
предложение командующего стратегической авиацией ВВС США генерала Кертисса Ли Мея,
который в конце 1954 г. поднял вопрос о создании бомбардировщика, обладающего
дальностью без дозаправки в полете не менее 11000 км при «максимально возможной»
скорости. Этот самолет, пригодный для эксплуатации с существующих аэродромов,
должен был заменить В-52 и состоять на вооружении ВВС в 1965-1975 гг. В октябре 1954 г.
было выпущено техническое задание по системе оружия WS-110А («Weapons System 110»)
и объявлен конкурс предварительных проектов стратегического бомбардировщика
с крейсерским числом М=0,9 и максимально возможной скоростью на максимальной высоте
при прорыве в воздушное пространство потенциального противника на расстояние
1600...1850 км. Поставки нового самолета намечались с 1963 г. В июле 1955 г. 6 фирм
представили предварительные проекты, а 11 ноября этого же года фирмы Боинг
и Норт Америкен получили заказы на дальнейшую проработку своих
эскизных проектов, которые были готовы в апреле следующего года.
Самой трудной проблемой при проектировании WS-110A было одновременное
достижение высокой сверхзвуковой скорости и межконтинентальной дальности полета. Для
этого требовалось получить высокое сверхзвуковое аэродинамическое качество -
задача, не решенная полностью и в наши дни. В 1950-х годах трудности усугублялись малой
экономичностью имевшихся двигателей, недостаточной изученностью аэродинамики
сверхзвуковых скоростей, отсутствием высокопроизводительных ЭВМ для проведения
расчетов. В результате оба спроектированных самолета по заданию WS-110A
имели небывало огромные размеры. Проектом фирмы Норт Америкен предусматривалось
создание бомбардировщика массой 340 т с треугольным крылом, к которому крепились
дополнительные консоли с расположенными посередине огромными топливными баками. В
районе цели консоли с баками, в которых размещалось по 86 т топлива, должны были
сбрасываться с последующим разгоном самолета до М=2,3. Фактически это было «звено»
из трех аппаратов. Эксплуатировать его с существующих аэродромов не представлялось
возможным.
Оба представленных проекта были отклонены в октябре 1956 г. и, после
переработки, вновь представлены фирмами-разработчиками через девять месяцев - к июлю 1957 г.
Проектировщики учли требование ВВС уменьшить взлетную массу. Но, главное, они
существенно изменили свои проекты под вновь поставленную задачу обеспечить
полностью сверхзвуковой полет. Требовалась дальность до 9600 км с крейсерским числом М=2 и
возможностью броска с М=3 в районе цели. ВВС, формулируя новое ТЗ, опирались на
рекомендации ученых из NACA. которые, по словам X.Драйдена. тогдашнего директора
этой организации, добились к тому времени крупных успехов в изучении аэродинамики,
прочности и силовых установок сверхзвуковых самолетов.
Для уменьшения потребного запаса топлива и размерности самолета фирмы Боинг
и Норт Америкен решили перейти к бороводородному топливу, предложенному как
горючее еще в 1929 г. в Советском Союзе химиком Ю.В.Кондратюком. Предпочтение
отдали пентаборану, хотя исследовались также диборан и декаборан. Пентаборан имеет
меньшую плотность по сравнению с керосином и, соответственно, занимает больший объем,
но, отличаясь высокой теплотой сгорания («высокой калорийностью», как говорили
в то время), позволяет снизить массу топлива дальнего самолета. По проекту фирмы Норт
Америкен, при уменьшенной почти до 200 т взлетной массе крейсерское число М
повысилось с дозвукового до 1,5-2,0, максимальное число М - до 3, дальность полета
9600 км достигалась на крейсерской высоте 15000 м.
Первое время программа самолета В-70 все же, несмотря на растущую оппозицию,
относилась к числу приоритетных. Однако это продолжалось недолго. Первый сбой был
связан с бороводородным топливом. Оно оказалось очень дорогим, высокотоксичным и
сложным в производстве. В то же время дальность полета при его использовании
увеличивалась, как выяснилось, только на 10%.
К весне 1959 г., когда завершилось изготовление макета самолета, по заказу ВВС
был построен завод стоимостью 45 млн. долл. для производства бороводородного топлива,
который, правда, так и не был пущен, поскольку в августе этого же года
разработка бороводородного топлива и двигателя J95-GE-5, который на нем работал, была
аннулирована. Месяцем позже прекратились работы по трехмаховому истребителю-перехватчику
Норт Америкен F-108 «Рапира»,
двигатели которого также должны были работать на бороводородном топливе. В
результате стоимость разработки бомбардировщика увеличилась, так как часть
исследований полета с М=3 проводилась по программе самолета F-108.
Конструкторы фирмы Норт Америкен применили ряд компоновочных мер,
направленных на повышение сверхзвукового аэродинамического совершенства. Первым
шагом стал традиционный способ - установка цельноповоротного переднего
горизонтального оперения (ПГО), играющего роль дестабилизатора и уменьшающего
балансировочное сопротивление самолета на сверхзвуке.
Но этого оказалось недостаточно, и фирма Норт Америкен пошла на риск,
использовав новое оригинальное техническое решение. Идея, которая и лежала,
главным образом, в основе перехода к полностью сверхзвуковому бомбардировщику,
состояла в повышении подъемной силы за счет сжатия воздушного потока. Она была
предварительно опробована в ходе экспериментальных исследований NACA (с 1958 г.-
NASA) «Compression Lift» в 1955-1956 гг., а в проекте фирмы Норт Америкен успешно реализована
путем размещения двигателей в единой подкрыльевой гондоле с применением
плоского воздухозаборника, имеющего выдвинутый вперед неподвижный клин.
Создаваемая при этом на сверхзвуке система косых скачков уплотнения приводила к
образованию области повышенного давления под крылом.
Еще одним техническим новшеством стали отклоняемые вниз концевые части
крыла. Главным их предназначением было повышение путевой устойчивости самолета на
больших скоростях. Это позволило уменьшить размеры килей и способствовало росту
аэродинамического качества. Дело в том, что отклонение концов крыла приводило к
перемещению аэродинамического фокуса самолета вперед, благодаря уменьшению
площади крыла вблизи задней кромки и дополнительному снижению балансировочного
сопротивления в сверхзвуковом полете. Кроме того, отклонение концевых частей
давало увеличение подъемной силы от сжатия потока, так как скачки уплотнения,
создававшиеся клином воздухозаборника, отражались от отклоненных законцовок, что
еще более повышало давление под крылом. Все это дополнительно увеличивало
аэродинамическое совершенство самолета.
В то же время, поворотные законцовки крыла нового бомбардировщика
существенно снижали безопасность полета: при их заклинивании в полностью
отклоненном положении самолет не мог совершить безопасную посадку и экипаж
должен был катапультироваться.
Проект Boeing был похож на более поздний СПС (Боинг-2707) :
дельтавидное крыло с 3 двигателями (каждый отдельно) под каждым крылом.
Проект фирмы Норт Америкен был признан перспективным. 23 декабря 1957 г. фирма
была объявлена победителем конкурса проектов и получила контракт на разработку
самолета, которому в феврале следующего года дали обозначение В-70, а в июле -
название «Валькирия». Название это было выбрано стратегическим командованием
в результате конкурса имен, на который летчики и авиаторы всего мира предложили
более 20 тыс. вариантов. Название «Валькирия» - дева, забирающая души павших воинов в иной
мир из скандинавской мифологии - предложил сержант Фрэнк В. Сейлер с авиабазы Марч (шт.
Калифорния), фотодешифровальщик из разведывательного управления. Ему был
присужден приз в размере 500 долл. и путевка для трехдневного посещения Голливуда.
В выборе военными проекта Норт Америкен сыграло свою роль желание ВВС
поддержать эту фирму, портфель заказов которой к тому времени оскудел, так как
работы по ракете «Навахо» незадолго до этого прекратились, а производство
истребителя F-100 «Супер Сейбр» уже близилось к завершению, и ее финансовое
положение было не в пример хуже, чем у Боинга. Предусматривалась постройка 62
самолетов, из них 12 опытных и 50 строевых для формирования первого авиакрыла. Первый
полет опытного самолета намечался на январь 1962 г., первое авиакрыло
планировалось сформировать к августу 1965 г.
Американская авиационная пресса высказывалась о новом самолете поначалу
весьма оптимистично. В мае 1956 г. сообщалось, что бомбардировщик WS-110 с двигателями на «химическом»
топливе должен иметь дальность 10000 статутных миль (около 16500 км) при полете на
высоте 21 км и способность достигать числа М=2 над целью. В ноябре 1956 г. писали, что, по
сообщению хорошо информированных источников, сверхзвуковые бомбардировщики
по проектам Боинга и Норт Америкен будут иметь двигатели на редком химическом
топливе (на базе лития, бора и т.д.), смогут достигать М=3...4 и высоту полета около 23 км.
Сообщалось и о том, что генерал К. Ли Мей вначале требовал создания бомбардировщика
с рабочей высотой 38 км и дальностью около 7200 км. Этот бомбардировщик должен был
сближаться с целью на средней сверхзвуковой скорости, сбрасывать
нагрузку и уходить от цели при числе М=4...5. В сентябре 1959 г. утверждалось, что В-70
предназначен для доставки ядерного оружия - водородной бомбы с зарядом мощностью 10 Мт «вместе» с баллистическими ракетами. В
официальных заявлениях представителей Пентагона и ВВС перечислялись требования к «проектируемым сверхзвуковым
бомбардировщикам», в частности: бомбардировщик должен был быть способен
длительное время патрулировать в воздухе в состоянии боевой готовности в возможных
зонах пуска ракет. Основная цель этого требования - снизить уязвимость
бомбардировщиков на земле. Бомбардировщик также должен был быть экономичным при
доставке обычного оружия, что могло стать необходимым в случае запрещения атомного
оружия. В-70 в этом отношении, кстати, был еще менее экономичен, чем ракеты, так как
стоимость самолета по сравнению с ущербом, который он смог бы нанести с применением
обычного оружия, настолько высока, что закупка самолетов В-70 становилась
совершенно нецелесообразной.
Первым ударом стало прекращение в декабре 1959 г. разработки В-70 как системы
оружия. Новыми планами предусматривалась постройка одного экспериментального ХВ-70
без навигационно-бомбардировочной системы и системы вооружения. ВВС США все же не
теряли надежды довести работы по бомбардировщику до серийного производства
и в октябре 1960 г. добились восстановления программы разработки самолета как системы
оружия. Однако в апреле 1961 г., после прихода президента Кеннеди на смену Эйзенхауэру,
программа была вновь сокращена до постройки трех экспериментальных машин, в
том числе двух ХВ-70А без боевых систем и с экипажем из двух человек, а также одного ХВ-70В
с навигационной системой, вооружением и экипажем из четырех человек.
К этому времени успешные запуски первой американской МБР «Атлас»
подтвердили перспективность ракетного оружия и поставили под сомнение саму
необходимость пилотируемых бомбардировщиков. Но, главное, появление в
СССР первых дальних мобильных зенитных ракетных комплексов заставило сделать
вывод, что по уязвимости сверхзвуковой В-70 будет ненамного лучше дозвукового В-52.
Такое все более распространявшееся мнение в дальнейшем подтвердилось, но в то время
абсолютной уверенности в подобных прогнозах не было, и программа самолета В-70
вступила в полосу неопределенности, продолжавшуюся в течение почти пяти лет.
Было предложено три пассажирских варианта бомбардировщика (от минимально
модифицированного варианта до глубокой модификации), проводились исследования
варианта бомбардировщика В-70 с ядерной силовой установкой. В 1960 г. рассматривалась
возможность применения самолета В-70 в качестве сохраняемой первой ступени
космических ЛА и, в частности, для ракетоплана «Дайна Сор », но этот проект был отклонен. В 1962 г. одно время изучалось создание разведчика-бомбардировщика
RS-70, однако решение было принято в пользу разработки стратегического разведчика
Локхид SR-71 , а программа ХВ-70 осталась без изменений.
Наконец, в марте 1964 г. произошло последнее сокращение программы - до двух двухместных
экспериментальных самолетов ХВ-70А без боевых систем. Р.Макнамара, министр обороны
в администрации Кеннеди, известный введением критерия стоимость-эффективность
для оценки оружия, высказался о «Валькирии» так: «Мы пришли к заключению, что B-70 не
сможет повысить мощь наступательного оружия настолько, чтобы оправдать его
чрезвычайно высокую стоимость. Учитывая все повышающиеся характеристики ракет
класса земля-воздух, а также скорость и высоту полета самолета В-70, он не будет
иметь существенных преимуществ (перед имеющимися бомбардировщиками). Мы
планируем завершить сокращенную программу разработки, продемонстрировать
техническую осуществимость конструкции самолета, а также некоторых основных систем,
необходимых для полета с большой скоростью и на большой высоте».
Несмотря на исследовательскую направленность работ по ХВ-70А, сохранялась
вероятность дооборудования самолета в бомбардировщик в случае изменения
обстановки, и в СССР испытания «Валькирии» с полным основанием рассматривались как
реальная угроза. Даже в 1966-1967 гг. эта машина в нашей стране считалась не
экспериментальной, а боевой.
Трудоемкость инженерно-технических работ по созданию самолета составила 14,5 млн.чел.-ч,
было израсходовано 1,3 млрд. долл. Первому полету самолета предшествовали обширные
испытания моделей в аэродинамических трубах, объем которых достиг 14 тыс.ч.
Первый самолет ХВ-70 был построен в мае 1964 г. и впервые поднялся в воздух 21
сентября 1964 г. В первом полете самолета 01 была достигнута скорость 604 км/ч, во втором -
930, а в третьем - 1185 км/ч. Расчетная скорость, соответствующая числу М=3, была достигнута в
17-м полете 14 октября 1965 г.
Во время испытаний встретилась проблема отслоения верхних листов слоистых
панелей обшивки в результате производственных дефектов и аэродинамического нагрева конструкции в
полете. В нескольких летных происшествиях воздушный поток «отодрал» от самолета
и унес значительные по размерам (например, 1,02 х 0,91 м и 0,20 х 0,97 м) вздувшиеся участки
листов.
В ходе летных испытаний имели место неприятности с шасси - в частности,
неразворот тележек основных стоек. На стенде сложная кинематика работала без
сбоев, но в полете, после длительного пребывания на сверхзвуке, тележки шасси
вышли из отсеков, но в горизонтальное положение не развернулись. После уборки и
повторного выпуска шасси тележки все же заняли штатное положение. Причиной этого
происшествия оказалось термическое расширение тяг и качалок кинематики
основных стоек. Были также случаи нераскрутки колес на посадке из-за
несовершенства тормозной системы, которая блокировала колеса. В ходе одной из таких
посадок левая тележка шасси воспламенилась от трения об полосу, а обода двух колес
сточились более чем на треть. В то же время, шасси и тормоза сработали нормально, когда
посадка была совершена при очень большой массе самолета - 190,5 т. Ресурс основных
тормозных колес составлял вначале 3-4 посадки, затем он был доведен до 5-10 посадок.
Второй самолет совершил первый полет 17 июля 1965 г., но просуществовал он
менее года: в 46-м полете 8 июня 1966 г. он разбился в результате столкновения
с сопровождавшим его истребителем F-104.
Потеря второй «Валькирии» стала большим ударом по программе
скоростных испытаний, так как этот образец самолета был оборудован автоматической
системой управления воздухозаборником и летчики предпочитали выходить на числа М>2,5
именно на этом образце ХВ-70. Именно на втором самолете была выполнена оговоренная
контрактом задача - продемонстрировать установившийся полет при М=3
продолжительностью не менее 30 мин. Полет с М=3, проходивший 19 мая 1966 г. на высоте около 21 км,
длился 32 мин. Тем самым фирма заработала 275 тыс. долл. - вознаграждение, предусмотренное
контрактом с ВВС. Испытания оставшегося первого самолета продолжались еще два с
половиной года: последний (из более чем 70-и) испытательный полет
самолет совершил 17 декабря 1968 г., а 4 февраля 1969 г. стартовал
последний раз, чтобы приземлиться на авиабазе Райт-Паттерсон и стать экспонатом музея ВВС.
Налет обоих самолетов составил 249 ч 22 мин в 128 полетах, из них 106 ч 48 мин на сверхзвуковых
скоростях и 51 ч 34 мин при М>2.
В отличие от В-58, который одно время предлагалось модифицировать в
маловысотный бомбардировщик, по «Валькирии» подобных предложений не было. Одна из
причин этого - ее чрезмерная чувствительность к турбулентности атмосферы. «Валькирия» обладала таким
недостатком несмотря на то, что удлинение крыла у нее было несколько меньше, чем у
других самолетов, рассчитанных на длительный сверхзвуковой полет. Вызывалось
это, главным образом, сравнительно малой жесткостью длинного фюзеляжа, хотя играла
роль и достаточно низкая удельная нагрузка на крыло.
Самолет ХВ-70 стал первой за рубежом крупной сверхзвуковой аэроупругой
конструкцией. Его большие размеры, применение тонкого треугольного крыла и
длинного гибкого фюзеляжа обусловили необходимость масштабных расчетов на
аэроупругость. Эти расчеты выполнялись с применением новейшего по тому времени
инструментария - цифровых и аналоговых ЭВМ, но все же не дали хороших характеристик
самолета при полете в турбулентной атмосфере. Поэтому важной экспериментальной работой стали
исследования на ХВ-70 системы GASDSAS, предназначенной для парирования нагрузок
от воздушных порывов и подавления аэроупругих колебаний конструкции. Эта
программа являлась продолжением работы, проводившейся на самолете Боинг В-52 (системы
SAS и LAMS). Система GASDSAS предусматривала отклонение элевонов по тангажу и крену, а
также рулей направления по сигналам датчиков перегрузок. Исследования показали,
что для уменьшения интенсивности изгибных колебаний фюзеляжа целесообразно
использовать небольшие горизонтальные и вертикальные поверхности, расположенные по
схеме «утка». В дальнейшем подобная система была применена на бомбардировщике В-1.
Летные исследования с участием NASA проводились также в области аэродинамики (флаттер панелей обшивки,
сопротивление трения обшивки, донное сопротивление фюзеляжа и т.д.), конструкции (аэродинамический
нагрев, полетные нагрузки) и эксплуатации (шум на местности).
Пилотажные характеристики самолета оценивались летчиками в целом как
очень хорошие в полете как на малых, так и на больших скоростях, особенно отмечалась
легкость и мягкость посадки, как у пассажирских самолетов. Большое
треугольное крыло создавало у земли воздушную подушку, увеличивавшую подъемную
силу на 15%. В результате вертикальная скорость в момент приземления составляла
всего 0,3...1,2 м/с.
Создание самолета ХВ-70 было крупным техническим достижением. Но хотя он
и оставил глубокий след в авиации, его роль в основном свелась к освоению авиационной
промышленностью новых технологических процессов производства конструкций из
высокопрочных сталей и титана, которые были впоследствии применены на бомбардировщике
Дженерал Дайнэмикс F-111, военно-транспортных самолетах Локхид С-5 и С-141, истребителе
Макдоннелл Дуглас F-4 и на других самолетах.
В работах по созданию этого суперсовременного самолета приняло участие
более 20 тысяч предприятий и организаций (из них только крылом занимались около 8000), всего было
затрачено 14,5 млн. человеко-часов, стоимость программы достигла 1,3 млрд. долл. Но несмотря на
это, правительство США аннулировало всю программу В-70 и передало заказ на новый самолет
В-1 фирме Рокуэлл Интернэйшнл.
Кокпит Валькирии
Эта статья - о военном самолёте. Для других значений см. статью Валькирия (значения) .Норт-Аме́рикен Экс-Би-70 «Вальки́рия» (англ. XB-70 Valkyrie - Вэлкири ) был задуман для Стратегического Авиационного Командования США в 1950-е как высотный бомбардировщик , который должен был летать со скоростью 3 Мах . Два самолёта были построены и выполняли тестовые полёты в 1960-е годы.
История проекта
В октябре 1954 Стратегическое воздушное командование выпустило техническое задание на «Систему оружия 110» и объявило конкурс предварительных проектов. По заданию бомбардировщик должен был иметь дальность 11 000 км без дозаправки на крейсерской скорости, максимально возможную скорость на максимально возможной высоте при прорыве в воздушное пространство противника на расстояние 1600-1900 км. Он должен был взлетать с обычных аэродромов, заменить Б-52 и состоять на вооружении в 1965-1975 годы. Поставки намечались на 1963 год.
После рассмотрения предварительных проектов 11 ноября 1955 Норт-Американ и Боинг получили заказы на продолжение своих разработок. В те годы, кроме того что двигатели были малоэффективны, проектировщики не имели многих средств современного проектирования и просто данных. Согласно первому проекту, Норт-Америкен имел максимальный взлётный вес 340 тонн (у построенной XB-70 - только 250 тонн, и даже такой самолёт тогда был гигантским), с рядом прочих технических трудностей, и был отклонён, как и боинговский.
Разработчики внесли ряд изменений, уменьшили взлётный вес и перепроектировали самолёты на бороводородное топливо (пентаборан), обладающее значительно большей энергией сгорания чем традиционное углеводородное топливо. Проекты обещали хорошие техничекие характеристики, например, крейсерскую скорость между 1,5 и 2,0 Маха. В конструкции был учтён опыт последних исследований НАСА в сверхзвуковой аэродинамике, на треугольном крыле появились отклоняемые законцовки.
Проект Норт-Америкен был признан перспективным, и 23 декабря 1957 года она была объявлена победителем. Имя «Валькирия » было выбрано в результате большого конкурса.
Однако затем выявился ряд обстоятельств, заставивший правительство сократить проект до исследовательского. Бороводородное топливо оказалось очень ядовитым и очень дорогим. Развивалось ракетное оружие, ставившее под вопрос саму необходимость в пилотируемых бомбардировщиках, появились мобильные зенитно-ракетные комплексы, что делало XB-70 уязвимым. Министерство обороны решило, что эффект от проекта не оправдывает его стоимость, и ограничило его до 2 двухместных тестовых самолётов. Также предлагались варианты переоборудования Валькирии в пассажирский и транспортный самолёты.
Разработка
Самолёт имел компоновку по схеме «утка» (с горизонтальными стабилизаторами впереди), использовал треугольное крыло из нержавеющей стали, пористых многослойных панелей и титана. Он был построен так, чтобы использовать эффект подъёмной силы от компрессии, когда уплотнение воздуха от сверхзвуковой ударной волны поддерживает часть веса самолёта. Компрессионная подъёмная сила остаётся противоречивой теорией, и на сегодняшний день Валькирия - единственный самолёт такого размера, когда-либо имевший отклоняемые вниз законцовки крыльев.
Эксперименты в аэродинамической трубе показывали, что отклоняемые законцовки треугольного крыла позволяют на высоких скоростях увеличить отношение подъёмной силы к сопротивлению воздуха, и этот эффект лёг в основу Валькирии. Края крыльев отклонялись на 65 градусов вниз. Они удерживали под крылом сверхзвуковую ударную волну, при этом служили ещё и вертикальными стабилизаторами.
Распространено мнение, что в такой конфигурации у Валькирии был самое высокое отношение подъёмной силы к сопротивлению, однако оно всё равно меньше, чем у планеров .
Предполагалось, что Валькирию сопровождал бы сверхзвуковой перехватчик XF-108 Рапира, которая предназначалась ещё и для обороны от ожидаемых аналогичных советских бомбардировщиков. Ради экономии ряд систем и двигатели самолётов были одинаковыми. После прекращения полётов 1964 программа была сокращена до двух.
Полёты
XB-70 Валькирия в полёте (края крыльев опущены)
Первый полёт Валькирия №1 совершила 21 сентября . На нём сразу же начались различные неполадки и проявились изъяны, например, слабости ячеистой структуры, которая в изготовлении оказалась сложнее, чем ожидали проектировщики. На первом самолёте постоянно случались утечки в гидравлике и топлива, и проблемы с необычно сложной конструкцией шасси. 7 мая во время полёта передняя кромка разделителя половинок воздухозаборника отломалась, и её куски попали в двигатели. Все 6 двигателей были списаны. 14 октября при первом полёте со скоростью выше 3 Мах давление сорвало с левого крыла 600 мм передней кромки. Было решено ограничить максимальную скорость 1-го прототипа до 2,5 Мах.
Валькирия на вазе ВВС
Проблемы ячеистой конструкции были почти полностью решены на самолёте №2. Проблем с гидравликой на нём не возникало, а на №1 они были постепенно устранены. Валькирия №2 совершила первый полёт 17 июля , а 19 мая преодолела расстояние в 3900 км за 91 минуту, поддерживая скорость 3 Мах в течение 33 минут полёта. Программа шла удачно, однако 8 июня Валькирия №2 попала в катастрофу.
Во время показательного полёта для рекламного ролика производителя двигателей Дженерал Электрик самолёты летели в очень близком строю, и сблизившийся F-104 засосало турбулентным потоком и ударило о Валькирию, разрушив ей один из вертикальных стабилизаторов, часть оперения и обшивки. Та вошла в плоский штопор, упала на землю и полностью разрушилась. Из самолёта не смог катапультироваться майор Кросс. Пилот Эл Уайт смог катапультироваться за секунды до столкновения с землёй, его парашют не успел раскрыться, и он врезался в землю на большой скорости, испытав огромную перегрузку. Тем не менее, Уайт обошёлся без серьёзных травм, и уже через 3 месяца снова сел за штурвал.
Точные причины столкновения до сих пор являются предметом споров.
Первый самолёт, с ограниченными возможностями, продолжил испытания и выполнил 33 полёта. 4 февраля №1 ушёл на покой и перелетел в Национальный Музей ВВС США на базе ВВС Райт-Паттерсон, в районе Дейтона , шт. Огайо . В ответ на Валькирию советское КБ Сухого разработало прототип бомбардировщика и ракетоносца средней дальности Т-4 . Сейчас он стоит в музее ВВС в Монино (Московская область) .
Самолёты
- Макет в натуральную величину построен в феврале 1959.
- XB-70A №1 - (NA-278) 62-0001 , 83 полёта, общей длительностью 160 ч. 16 мин. - Хранится в Национальном Музее ВВС США
- XB-70A №2 - (NA-278) 62-0207 , 46 полётов, общей длительностью 92 ч. 22 мин. - Потерпел катастрофу 8 июня 1966 к северу от Барстоу, шт. Калифорния, погиб пилот ВВС майор Карл С. Кросс.
- XB-70B №3 - (NA-274) 62-0208 изначально должен был стать первым самолётом модели YB-70A в марте 1961, был самым передовым прототипом, не достроен в связи с отменой программы в марте 1964.
- YB-70A - планировавшиеся 10 дополнительных улучшенных прототипов отменены в декабре 1960. Они должны были быть после окончания тестов модифицированы до модели B-70A.
- B-70A - планировался флот из 50 работающих бомбардировщиков (с топливными баками на крыльях), проект отменён в декабре 1959.
- RS-70 - альтернативный проект флота из 50 бомбардировщиков-разведчиков (с возможностью дозаправки в воздухе) рассматривался в феврале 1959.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "XB-70 Валькирия" в других словарях:
Валькирия: Валькирия персонаж скандинавской мифологии. «Валькирия» (нем. «Die Walküre») опера Рихарда Вагнера из тетралогии «Кольцо Нибелунга». XB 70 Валькирия американский сверхзвуковой самолёт. Valkyria шведская… … Википедия
Валькирия исторический роман, который Мария Семенова написала в 1995 году. Другое название «Тот, кого я всегда жду». Главная героиня романа девушка Зима из славянского племени, прозванная Валькирией, за силу и отвагу. Вступившая в дружину воеводы … Википедия
Богиня, воительница, дева, брунгильда Словарь русских синонимов. валькирия сущ., кол во синонимов: 5 богиня (346) … Словарь синонимов