Владимир Ильин - Бомбардировщики. Том I

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 то же время компоновка ХВ-70 не стала образцом для последующих сверхзвуковых самолетов, хотя на нем и были предприняты масштабные исследования в рамках изучения сверхзвуковых пассажирских самолетов. Крупный недостаток пакетного размещения двигателей – увеличение массы конструкции из-за большой длины воздушных каналов. Поэтому, например, на англо-французском сверхзвуковом пассажирском самолете «Конкорд» было решено применить более короткие разнесенные гондолы двигателей, установленные под консолями крыла. На российском Ту-144 было применено промежуточное решение – отдельные гондолы, но со сравнительно небольшим разносом и размещением под фюзеляжем. Вообще говоря, установка двигателей под крылом разгружает крыло и таким образом облегчает конструкцию, но в то же время отказ одного двигателя и возникновение несимметрии тяги при сильном разносе двигателей может существенно усложнить пилотирование самолета и обеспечение его путевой устойчивости. Очевидно, конструкторы Ту-144 не пошли на большое разнесение двигателей в целях повышения безопасности полета, не будучи уверены в высокой надежности двигателей.

На ХВ-70 предполагали достичь сверхзвукового аэродинамического качества 8-8,5, дозвукового – около 12-13. Сравнительно высокое крейсерское качество «Конкорда» и Ту-144 – «бесхвосток» без переднего дестабилизатора, было получено благодаря усовершенствованию методов аэродинамического расчета, что позволило применить неплоское крыло оживальной формы в плане.

На Ту-144 реально достигнуто качество 8,1 при М=2, на перспективном сверхзвуковом пассажирском Ту-244, который также проектируется по схеме «бесхвостка», намечается получить качество 10 при М=2 и 15 при М=0,9. Кроме того, Ту-144 и «Конкорд» рассчитаны на меньшие скорости полета, по сравнению с ХВ-70, и выполнены, в основном, из обычных алюминиевых сплавов. США, как известно, так и не создали сверхзвукового пассажирского самолета.

Стратегический высотный «трехмаховый» разведчик Локхид SR-71

Поворотные концы крыла ХВ-70 существенно снижали безопасность полета: при их заклинивании в полностью отклоненном положении самолет не мог совершить безопасную посадку, и экипаж должен был катапультироваться.

В отличие от В-58, который одно время предлагалось модифицировать в маловысотный бомбардировщик, для «Валькирии» подобных предложений не было. Одна из причин этого – ее чрезмерная (на порядок выше, чем у «двухмахового» бомбардировщика В-58 и «трехмахового» разведчика SR-71) чувствительность к турбулентности атмосферы. «Валькирия» обладала таким недостатком несмотря на то, что удлинение крыла у нее было несколько меньше (1,75 в сравнении с 2,1 у В-58 и 1,9 у SR-71). Вызывалось это, главным образом, сравнительно малой жесткостью длинного фюзеляжа, хотя играла роль и малая удельная нагрузка на крыло (410 кг/м 2 при максимальной фактической взлетной массе, тогда как у В-58 и SR-71 нагрузка достигала примерно 520 кг/м 2 ).

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 GAS-DSAS, предназначенной для парирования нагрузок от воздушных порывов и подавления аэроупругих колебаний конструкции. Эта программа продолжила работы, проводившиеся на самолете Боинг В-52 (системы SAS и LAMS). Система GAS-DSAS 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 и на малых, 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.

В СССР с 1962 г. создавался аналог В-70. В результате конкурса проектов, в котором приняли участие ОКБ П.О.Сухого, А.Н.Туполева и А.С.Яковлева, в 1972 г. был разработан новаторский «трехмаховый» экспериментальный самолет Т-4 («сотка») конструкции П.О.Сухого, относившийся, правда, в отличие от «Валькирии», к категории средних бомбардировщиков (максимальная взлетная масса 135 т, а практическая дальность 4000 км, в сравнении с расчетными 244 т и 12000 км у В-70). Т-4 не строился серийно и его основное значение, как и ХВ-70, состоит в разработке новых технологий.

КОНСТРУКЦИЯ.

Самолет схемы «утка» с тонким треугольным крылом и двухкилевым вертикальным оперением. При М=3 температура обшивки могла достигать 330°С и в конструкции широко использовались нержавеющая сталь РН15-7Мо (68%), высокопрочная инструментальная сталь НИ (17%), титановые сплавы (9% по массе). Применены также нержавеющая сталь АМ-35 (4%) и сплав на никелевой основе Рене-41 (2%). Эти материалы сохраняют высокую прочность в расчетном диапазоне рабочих температур В-70, равном 230-330°С.

«Валькирия» выполнена по схеме «утка» с треугольным крылом большой площади

«Трехмаховый» экспериментальный самолет Т-4 («сотка») ОКБ им.П.О.Су- хого