Авиация и космонавтика 2003 12

Изменение стреловидности крыла в полете

Представителям прессы топ-менеджеры ВВС с радостью сообщали об успехе. «Уже не вопрос, что вариант (самолета) для ВВС оказался чрезвычайно удачным Первый полет выполнен всего два года спустя после заключения контракта на разработку. Это является выдающимся достижением», – заявил начальник Управления перспективных исследований в области обороны Гарольд Браун. Ему вторил министр ВВС Юджин Цуккерт: «Первый полет самолета TFX ..может служить эффективным аргументом в пользу предложенной Макнамарой концепции проектирования»

Во втором полете летчики полностью выполнили задание. Впервые на F-l 1 1 было осуществлено изменение стреловидности крыло Крыло устанавливалось в положения 26', 40 0 и 72,5 . Джонсон отметил плавное изменение стреловидности крыла, сопровождавшееся возникновением лишь незначительного момента на пикирование.

В марте, в девятом полете, прототип впервые вышел но сверхзвук, однако успех омрачил целый букет проблем В полете на сверхзвуковой скорости произошел срыв в компрессоре двигателя № 2, после уменьшения скорости до дозвуковой – срыв в компрессоре двигателя №1. В довершении всего на посадке разорвало пневматик колеса основной опоры шасси. Самолет, тем не менее, не пострадал.

Первые полеты не принесли особой радости разработчикам, скорее разочаровали. Как и предполагали «сторонние» исследователи из НАСА, аэроплан не добирал летных характеристик из-за повышенного сопротивления и недостаточной для такой массы мощности двигателей; в полной мере проявилась несогласованность воздухозаборников и двигателей. Интересно, что в министерстве обороны об этих проблемах почти ничего не знали Контракт не обязывал фирму Дженерал Дайнемикс представлять правительству полные данные по испытаниям. Цуккерт составил в апреле 1965 г. меморандум с детальным анализом летных и тактических характеристик F-111А, в котором отмечалось: «…F-111A будет удовлетворять требованиям будущего ВВС считают, что в конструкцию самолета потребуется внести доработок не больше, чем в конструкцию любого другого нового самолета».

Летчики-испытатели пока были настроены достаточно оптимистично, их первые замечания касались, главным образом, приборного оборудования необходимость установки индикатора стреловидности крыла и какого-нибудь прибора, указывающего ограничения по минимальной и максимальной скорости полета в зависимости от угла стреловидности Кроме того, скорость изменения стреловидности в 2,8 '/с они посчитали недостаточной. Потребовалось изменить на обратное направление перемещения рукоятки изменения стреловидности: для увеличения угла стреловидности отклонять рукоятку от себя пилоты сочли неудобным. Изменение направления перемещения ручки управления изменением стреловидности крыла на обратное было произведено после катастрофы прототипа F-111A 19 января 1967 г При заходе на посадку в испытательном центре Эдварде летчик решил погасить избыточную скорость «распрямив» крыло. Пилот рефлекторно дол ручку изменения стреловидности от себя – крыло сложилось. Самолет коснулся дна высохшего соленого озера за 2 км до начала ВПП при угле стреловидности крыло 50 Экипаж посадил машину на брюхо, но самолет загорелся Командир благополучно покинул кабину, второй пилот от полученных ожогов скончался.

Летчик-испытатель ВВС США майор Роберт К Парсонс заключил: «Я считаю, что самолет с крылом изменяемой стреловидности все еще находится на ранней стадии исследований. Требуется время, как в случае любой другой революционной концепции или идеи, чтобы в полной мере освоить стреловидное крыло…Мы потеряли 15 лет с момента полета первого самолета с крылом изменяемой стреловидности». Помимо минусов пилоты отмечали положительные качество самолета, прежде всего комфорт и низкий уровень шума в кабине.

В ходе испытаний выявились проблемы с двигателем – при включении форсажа ТРДД нередко глохли. Срыв в компрессоре произошел уже в первом полете прототипа. Летные испытания пришлось приостановить в феврале 1965 г. после пятого полета. Второй прототип F-l 11А вышел на испытания в феврале 1965 г., третий – в марте 1965 г. На обеих машинах по- прежнему отмечались дефекты воздухозаборников. Предварительные (заводские) испытания проводились четыре месяца, после чего самолеты перегнали на авиабазу Эдварде, где ими занялись летчики-испытатели ВВС США

Мер по устранению дефекта пока не предпринимали, поскольку не было ясности с причинами.

Катастрофа прототипа F-111A

Не стоит забывать – F-111 являлся первым в мире сверхзвуковым самолетом, оснащенным двухконтурными двигателями. Как будет работать система воздухозаборник-ТРДДФ на больших скоростях тогда толком никто не представлял. Один из конструкторов самолета вспоминал, что установка ТРДДФ считалась даже более технически рискованным мероприятием, чем использование крыла изменяемой стреловидности. При проектировании самолета основным критерием выбора того или иного решения являлось максимально возможное снижение лобового сопротивления в полете на сверхзвуковой скорости у земли (этот режим полета считался основным для тактического ядерного бомбардировщика). Смещение воздухозаборника под крыло ближе к двигателям позволяло уменьшить смачиваемую поверхность планера, но одновременно «обещало» высокую вероятность возникновения турбулентности потока внутри канала, как следствие воздействия потока, обтекающего крыло. Повышалась также вероятность «заглатывания» воздухозаборником пограничного слоя воздуха, "прилипшего" к нижней поверхности крыла. Все это вместе взятое приводило к росту радиальных флуктуаций давления вдоль диаметра компрессора двигателя. Представители фирмы Дженерал Дайнемикс в свое время обратили внимание на этот факт инженеров с фирмы Пратт энд Уитни. Двигателисты успокоили самолетчиков – флуктуации укладывались в существовавшие на тот момент допуски. Как выяснилось, допуски были справедливы для обычных, не двухконтурных, турбореактивных двигателей. На момент создания ТРДДФ TF-30 конструкторы не обладали достаточной информацией об особенностях двухконтурных турбин В документации, переданной разработчикам планера, вообще не содержалось конкретных числовых требований к вариациям давления воздушного потока перед компрессором.

Летом 1964 г. фирма Пратт энд Уитни получила данные о радиальных флуктуациях давления на основе продувок самолета в аэродинамических трубах. К ноябрю, за месяц до первого полета F-111, двигателисты завершили испытания турбины с имитацией перепада давления. Фирма Пратт энд Уитни по результатам испытаний дала официальное заключение о допустимости полученного самолетчиками разброса величин давления потока.