Авиация и космонавтика 1998 09

При использовании обычного авиационного керосина JP-4 боевой радиус при крейсерском числе М=3 оценивался в 1020 км, а при М=2 - 1390 км. При использовании высокоэффективного "химического" топлива (одновременно и более коррозионного) значения боевого радиуса могли возрасти, соответственно, до 1300 и 1520 км. Некоторые оптимисты даже полагали, что применение "химического" топлива позволит даже с ТРД выйти на числа Маха около

Однако летом 1957 г. произошло важное событие: оказалось, что двигатель YJ67-W-3 никак не может выйти на свои расчетные параметры. Поэтому фирма Рипаблик решила заменить двигатель на серийных самолетах, а ТРД YJ67 использовать только в качестве промежуточной силовой установки.

В качестве основного двигателя рассматривались усовершенствованный вариант двигателя J67, двигатель Пратт-Уитни J75 и канадский ТРД Авро Канада "Оренда Ирокез". Причем последний считался основным кандидатом, так как имел без форсажа тягу 9980 кгс, т.е. такую, какую хотели получить на двигателе J67 на форсажном режиме. Кроме того, размещение ТРД "Оренда Ирокез" на самолете XF-103 не требовало значительных изменений в конструкции; нужно было только незначительно доработать внутренний воздушный канал и усилить узлы крепления двигателя.

Ранее уже говорилось, что двигатель J67 представлял собой "американизированный" ТРД "Олимп", созданный английской фирмой Бристоль. Процесс "американизации" вызвал определенные трудности, о которых фирма Рипаблик практически никогда не узнавала. Главная проблема заключалась в том, что никак не могли получить требуемую тягу.

Но несмотря на это, стендовая отработка двухрежимного ТРД J67 прошла успешно и подтвердила основную идею.

Переход с режима ТРД на режим ПВРД выполнялся без проблем. Для смены режимов требовалось всего 7 с.

Аэродинамика самолета XF-103 была в первом приближении определена на начальном этапе программы, но затем стала меняться по мере ее выполнения и изменений в подходе к боевому применению и общему облику самолета. Еще на предварительном этапе аэродинамик Ричард Уайткомб (получивший позднее известность предложением устанавливать на концах крыла транспортных самолетов вертикальных аэродинамических поверхностей с целью снижения индуктивного сопротивления) из научно-исследовательского центра им. Лэнгли указал на очевидность использования "правила площадей" на самолете XF-103. Фирма Рипаблик внимательно отнеслась к этому предложению и посчитала его своевременным. Испытания модели в аэродинамической трубе при числах Маха больше 1 сразу показали снижение вредного сопротивления. Большое удлинение фюзеляжа (около 19) в сочетании с тонкими крылом и поверхностями оперения закладывали основу для благоприятного распределения поперечных сечений.

Пока фирма Рипаблик проводила серию испытаний моделей своего перехватчика в трансзвуковой трубе НИЦ им. Лэнгли, здесь же фирма Конвэр испытывала модель истребителя F-102 в исходной конфигурации. Один из инженеров подслушал разговор специалистов Конвэра и рассказал, что они ис-

пытывают серьезные проблемы в связи с ростом вредного сопротивления на сверхзвуковых режимах и для устранения этого явления собираются применить поджатие фюзеляжа в хвостовой части (т.е. использовать "правило площадей"). На Рипаблике тотчас провели необходимые расчеты и решили также в хвостовой части фюзеляжа применить такое же конструктивное решение.

Испытания модели XF-I03 выявили интересную особенность при увеличении числа Маха до 2,5-3. При числе М=3 угол наклона поляры крыла существенно уменьшался. Но так как фюзеляж благодаря форме нижней поверхности создавал примерно 22% подъемной силы на сверхзвуке, то происходила компенсация в потере подъемной силы крыла, т.е. крыло как бы разгружалось. Этот эффект специально используется на некоторых современных истребителях при полетах на больших углах атаки.

Расчеты и испытания моделей в трубах показали, что перехватчик обладает хорошей продольной устойчивостью. До числа М=2,2 сохраняется достаточно хорошая путевая устойчивость при углах атаки 8-12°, когда вертикальное оперение затеняется крылом. Большинство современных самолетов не выходят на такие углы атаки при больших сверхзвуковых скоростях, но для XF-103 условия боевого применения требовали полета на таком режиме. Дополнительная устойчивость обеспечивалась большим складывающимся подфюзеляжным килем.

Фирма также провела исследования альтернативных вариантов, так как при посадке был риск, что подфюзеляжный киль заденет ВПП, а кроме того этот киль усложнял конструкцию. Один из вариантов предусматривал установку на верхней поверхности хвостовой части фюзеляжа двух длинных и узких гребней, которые на малых углах атаки обеспечивали устойчивость, но при"их увеличении практически полностью теряли свои свойства.

Для дальнейшего повышения устойчивости была разработана система автоматического увеличения устойчивости, которая обеспечивала координированные развороты и минимизировала инерциальные и аэродинамические силы.

Ранее уже говорилось, что основным материалом для перехватчика XF-103 фирма Рипаблик выбрала титан, хотя и предусматривалось использование и обычных материалов.

Так как на сверхзвуке внешняя поверхность самолета подвергалась значительному нагреву, а также высоким динамическим нагрузкам, то необходимо было обеспечить такое крепление крыла и фюзеляжа, которое обладало бы определенной гибкостью для сохранения формы узлов крепления. Крыло крепилось к фюзеляжу с помощью четырех пальцев, расположенных попарно на переднем и заднем лонжеронах. Эти пальцы соединены со сферическими узлами на шпангоутах фюзеляжа, что обеспечивало поворот крыла вокруг этих пальцев (вертикальный срез). Усилия среза вдоль хорды передавались с обшивки крыла на обшивку фюзеляг жа с помощью шарниров типа "рояльной петли", проложенных вдоль верхней и нижней поверхностей кессона крыла в тех местах, где каждая панель обшивки стыкуется с фюзеляжем. Перемещения, параллельные обшивке фюзеляжа и перпендикулярные "рояльным петлям", обеспечивались благодаря щелям в шарнирах. Оригинальность узлов крепления упрощало конструкцию, а отсутствие подкрепляющих элементов давало экономию в массе конструкции.-

Общий вид и компоновка перехватчика Рипаблик XF-103

Горизонтальное оперение XF-103