Авиация и космонавтика 1999 11

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-110A 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. шесть фирм представили предварительные проекты, а 11 ноября этого же года фирмы Боинг и Норт Амери-кен 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 пента-борану, хотя исследовались также ди-боран 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 бороводород-ным 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 бороводо-родного топлива, который, правда, так и не был пущен, поскольку в августе этого же года разработка бороводород-ного 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 бороводород-ном 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 дестабилизато-ра 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 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.