Повествование о создании сверхзвуковых боевых машин третьего поколения. По материалам открытой печати. Предыдущую статью см. – «Третье поколение. Часть 7»
Глава 8. TSR.2 – лебединая песня английского авиастроения.
История TSR.2 берет свое начало в марте 1957 года, когда Воздушное командование Великобритании выпустило "Общие операционные требования" 339 (GOR.339), предъявленные к самолету, который придет на смену "Канберре". Это была очень амбициозная, для конца 1950-х спецификация: создаваемый бомбардировщик должен летать на сверхзвуке, как на высоте, так и у земли; он должен быть всепогодным, иметь значительный радиус действия и являться носителем тактического ядерного оружия.
В боевых планах 1950-х годов предполагалось, что ядерные удары на начальных этапах войны повредят большинство взлетно-посадочных полос и аэродромов, а это означает, что самолетам нужно будет взлетать с "неровных полей", таких как заброшенные аэродромы Второй мировой войны, или даже с достаточно плоских и открытых участков земли.
Поэтому обязательным было также требование эксплуатации с грунтовых ВПП, а значит, - укороченный взлет и посадка.
Также требование включало:
· Доставка тактического ядерного оружия малой мощности в любую погоду, днем и ночью
· Фоторазведка на среднем уровне (днем) и низком уровне (днем и ночью)
· Радиоэлектронная разведка в любую погоду
· Доставка тактического ядерного оружия днем и ночью на средних высотах с использованием бомбардировки вслепую, если это необходимо
· Доставка обычных бомб и ракет
В варианте разведчика самолет планировалось оснащать современными средствами электронной разведки.
С позиции сегодняшнего дня, это был типичный представитель третьего поколения боевых реактивных машин, вобравший в себя практически все достижения мирового авиастроения тех лет. Аэродинамика, силовая установка, бортовое и наземное оборудование - на всем отразились тенденции начала шестидесятых годов.
По своей компоновке TSR.2 очень напоминал принимавшийся в то время на вооружение ВМС США штурмовик А-5 "Виджилент", и отечественный Т6.1.
См. «Третье поколение. Часть 4.»
Самолет имел значительное удлинение фюзеляжа, оптимальное для полетов на больших сверхзвуковых скоростях. Новые подходы к выбору пропорций и компоновке агрегатов позволили обойтись без эффектной, но сложной в производстве «осиной талии», которую диктовало проектировщикам фюзеляжей известное правило площадей. Кроме того, поджимать фюзеляж в соответствии с этим правилом часто надо было именно там, где удобно было бы разместить бомбоотсек и баки, а значит, их объем уменьшится. Если отказаться от поджатия, то аэродинамическое сопротивление самолета увеличится, но вредную добавку можно компенсировать за счет тонкого крыла с малым удлинением и высокой нагрузкой на метр площади, а также за счет экономичных двигателей.
Трапециевидное крыло малого удлинения и стреловидностью 60° по передней кромке имело отклоненные вниз консоли, которые увеличивали запас путевой устойчивости, а также создавали дополнительный прирост подъемной силы на сверхзвуке.
В качестве силовой установки использовались два двигателя "Олимпус" 320-22R. Это была "форсажная" версия мотора, который устанавливался на бомбардировщике "Вулкан".
Несколько консервативный подход к созданию силовой установки не уберег конструкторов от проблем. В декабре 1963-го во время пробежек по аэродрому взорвался "Вулкан", использовавшийся в качестве летающей лаборатории для испытаний нового двигателя. Причиной происшествия послужил узел турбины, вошедший в резонансные колебания. В июле 1964-го при наземной гонке на стенде разрушился один из валов газогенератора.
По мощности новая версия мотора значительно превосходила своего предшественника. Летающая лаборатория "Вулкан" свободно продолжала полет на одном "новом" "Олимпусе", выключив свои четыре "старых". Надо заметить, что двигателю уготовили лучшую судьбу, нежели самолету, под который он разрабатывался. Именно такие "Олимпусы" поднимали в небо пассажирские "Конкорды".
Поскольку самолет рассчитывался на высокие скорости и значительные дальности, топливо "заливалось" куда только было можно. Четыре топливных бака в фюзеляже, два из которых располагались непосредственно над двигателями, плюс интегральные баки в крыле - общая емкость топливной системы составила 25425 л. Немало для машины взлетной массой 43,5 т. Перекачка топлива для балансировки осуществлялась автоматически, благодаря оборудованию фирмы "Лукас". Для дозаправки в воздухе имелась топливоприемная штанга, установленная в районе кабины по левому борту.
Новые требования к взлетно-посадочным характеристикам отразились и на крыле. Главными критериями, которые определили его геометрию, были достижение сверхзвуковых скоростей как у земли, так и на большой высоте, а также сохранение статической и динамической устойчивости во всем диапазоне чисел Маха, в том числе и в полете на предельно малых высотах, где самолет подвержен воздействию сильных вертикальных потоков нагретого или холодного воздуха. Первоначально конструкторы выбрали треугольное крыло с высокой удельной нагрузкой и малым удлинением, однако получить заданные длины разбега и пробега с ним не вышло и перешли к трапециевидному крылу. Его площадь пришлось увеличить, а прибавку сопротивления компенсировали за счет уменьшения относительной толщины профиля до 4%. Увеличение хорд концевой части консолей позволило всю заднюю кромку занять необычно развитым для сверхзвукового самолета двухщелевым закрылком, хвостовая секция которого на посадке опускалась на угол 50 градусов, а срыв потока при таком значительном отклонении предотвращала система сдува погранслоя. Дополнительную подъемную силу удалось получить также за счет придания верхней и нижней поверхностям фюзеляжа от крыла и до сопел двигателей почти плоской формы с небольшим скруглением в углах. Эта добавка могла бы быть и больше, если бы удалось реализовать подкрыльевой воздухозаборник, который был заложен в проект Р.17А. Но отсутствие опыта проектирования подобных входных устройств и вынужденное увеличение длины двигателя заставило переделать воздухозаборник по типу французских самолетов «Мираж». Расчетные скорости отрыва и касания земли снизились, но вместо элеронов пришлось поставить дополнительные секции закрылков, а необычно широкий диапазон центровок, высот, скоростей и перегрузок и без того создавал серьезные проблемы разработчикам системы управления. Тонкое крыло не позволяло заменить элероны интерцепторами, тогда был введен режим дифференциального отклонения цельноповоротных консолей горизонтального оперения. Расчеты показали, а продувки в аэродинамической трубе подтвердили, что на посадке на треугольных консолях оперения из-за влияния крыла возникает срыв потока и оно теряет свою эффективность. Устранить это явление удалось лишь путем установки на стабилизаторе неких аналогов закрылков — плоскостей, которые отклонялись в ту же сторону, в которую и само цельноповоротное оперение при работе в качестве руля высоты.
Для обеспечения требуемых взлетно-посадочных характеристик крыло машины оснащалось двухсекционными закрылками со сдувом пограничного слоя, размещавшихся по всей задней кромке. Это была, по мнению инженеров, недорогая альтернатива крылу изменяемой геометрии, очень популярному в начале 1960-х. При взлете закрылки отклонялись на 35°, при посадке - на 50°. По расчетам конструкторов, такое решение обеспечивало длину разбега 490 м при нормальном взлетном весе.
Для сокращения пробега предназначались четыре солидных тормозных щитка, размещавшихся на фюзеляже между крылом и хвостовым оперением. Крыло не имело элеронов, а управление по крену осуществлялось стабилизаторами в режиме "ножницы".
В полете на сверхзвуковой скорости длинный фюзеляж создавал сложную систему скачков уплотнения, которая мешала рулю направления перераспределять давление по всей поверхности вертикального оперения и создавать достаточный демпфирующий или управляющий момент. Восстановить нормальное управление в канале рыскания удалось только сделав весь киль цельноповоротным. Аналогично пришлось поступить и американцам при проектировании самолета А-5, а позже — и ОКБ Туполева на стратегическом бомбардировщике Ту-160.
Но теперь на определенных режимах эти моменты стали избыточными — и самолет становился динамически неустойчив. Опасную раскачку по крену устранили, отогнув законцовки крыла вниз, что понижало устойчивость по крену и рысканию, а также делало управление «мягче». Четыре независимых гидросистемы, две основных и две аварийных электросистемы обеспечивали двойное резервирование всех каналов управления, выпуска шасси и торможения, везде был предусмотрен и аварийный механический резерв. Все оборудование было спроектировано по принципу «безопасного отказа», т.е. даже одновременный выход из строя многих его компонентов не проводил к появлению аварийной ситуации на борту.
Трехстоечное шасси самолета оптимизировали для эксплуатации с грунтовых полос. Передняя стойка имела спаренные колеса, главные стойки сдвоенные колеса, расположенные тандемно. Передняя стойка оснащалась механизмом, который удлинял ее в конце разбега, увеличивая, таким образом, угол атаки на взлете без отклонения руля высоты (в результате уменьшалось сопротивление). Для уменьшения пробега при посадке самолет был оснащен тормозным парашютом и четырехсекционными тормозными щитками.
Планер имел, в основном, алюминиевую конструкцию, хотя в некоторых особо нагруженных элементах применили алюминиево-литиевые и титановые сплавы. Интересны узлы крепления крыла к фюзеляжу, которые, благодаря особой конструкции, исполняли роль демпферов изгибных колебаний плоскостей. Это не только создавало более комфортные условия при полете в турбулентной атмосфере, но и в конечном итоге - увеличивало ресурс планера.
Кабина экипажа также создавалась "по последнему слову". Летчик и штурман размещались в катапультных креслах "Мартин Бейкер" Мк.8А класса "0-0", позволявших покидать машину на высотах до 17000 м и скоростях, вдвое превышавших звуковую. Впервые на английском самолете появился индикатор на лобовом стекле, разработанный фирмой "РэнкСинтел". Стекла фонаря имели повышенную прочность, необходимую при столкновении с птицами, что отвечало требованиям маловысотного полета.
Прицельное и пилотажно-навигационное оборудование интегрировали в единый комплекс, включавший моноимпульсную многорежимную РЛС фирмы "Ферранти".
Кроме РЛС, архитектура комплекса включала инерциальную навигационную систему ("Ферранти"), доплеровскую навигационную систему ("Декка"), систему воздушных сигналов ("Смисиндастриз"), сдвоенный радиовысотомер ("Стандарт Телефонз энд Кейблз"), а также автопилот. Последний был модифицированной версией американского автопилота "Аэронэтикс Вердан", установленного на штурмовике "Виджилент", адаптацию к английской машине произвела фирма "Эллиот".
По словам разработчиков, комплекс позволял выполнять полет с огибанием рельефа на высотах до 90 м в автоматическом режиме, при этом погрешности системы составляли не более 30 м. При отказе электроники самолет автоматически переводился в набор высоты, для того, чтобы пилот взял управление на себя. Кроме того, машина оснащалась длинноволновым и УКВ радиосвязным оборудованием, системами опознавания и инструментальной посадки.
Радиолокаторы бокового обзора работали в Q-диапазоне и давали кроме картинки на индикаторе в кабине еще и изображение местности с высоким разрешением на фотопленке. На специальной лазерной установке его можно было посмотреть в виде объемной голограммы или распечатать. Для обзора и фиксации изображения местности в передней полусфере можно было использовать основную РЛС или телевизионный прицел, который мог увеличивать изображение и «видеть» в сумерках. В полной темноте включалась станция лазерной разведки с линейным сканированием, а днем работали три плановых оптических фотоаппарата FХ126 — все это оборудование размещалось в съемном контейнере в бомбоотсеке. Наконец, в носу самолета на оба борта «смотрели» два перспективных аэрофотоаппарата F95. Все это оборудование и вооружение могло применяться с предельно малых высот, и конструкция была рассчитана на такие полеты. Например, алюмосиликатное лобовое стекло фонаря кабины могло выдержать столкновение с птицей весом в 11 фунтов (около 5 кг) на околозвуковой скорости и имело систему, которая смывала следы разбивавшихся о его поверхность насекомых.
В обычном варианте бомбардировщик планировалось вооружать свободнопадающими бомбами и НАР, а также телеуправляемой УР AJ.168 "Мартель" с системой наведения. Все это, а также дополнительные топливные баки, могли размещаться на четырех подкрыльевых точках подвески.
Рассматривался вариант подвески на самолет заправочного агрегата, чтобы TSR.2 обладал возможностью дозаправки в воздухе "себе подобных" в случае необходимости (как на Су-24 почти двадцать лет спустя). По расчетам, максимальная масса боевой нагрузки достигала 4,5 т. Вообще, о многих характеристиках новой машины можно говорить лишь в "предположительном наклонении", так как испытания до конца так и не провели, и многие параметры просто не успели подтвердить.
Поскольку самолет создавался "заодно" с наземным комплексом обслуживания, параллельно разрабатывался ряд принципиально новых для авиатехники того времени систем обеспечения наземной эксплуатации. Это различная контрольно-проверочная аппаратура, приспособления, облегчающие и ускоряющие подготовку самолета к повторному вылету, а также бортовая вспомогательная силовая установка (ВСУ), которая существенно повышала автономность машины.
Контракт на строительство трех опытных экземпляров самолёта TSR.2 был подписан 1.01.1959 г. с условием, что передача первых серийных самолётов на вооружение воздушным подразделениям стратегической авиации будет осуществлена в конце 1965 г. Первый опытный образец был построен в 1963 г., а его облет проведен только 27.09.1964 г. В 1965 г. британский парламент принял решение прекратить работы по созданию самолёта TSR.2, мотивируя свое решение отсутствием экспортных перспектив и лавинообразным ростом стоимости программы.
ИСПЫТАНИЯ
Первый опытный образец появился из стен сборочного ангара в Вейбридже 4 марта 1964-го, но до первого полета, как оказалось, было еще далеко. При установке двигателей выяснилось, что они "не вписывались" в планер, и хвостовую часть необходимо дорабатывать. Для англичан это не первый случай, когда движки не подходили к машине. Аналогичная ситуация складывалась при разработке "Метеора".
Слабое взаимодействие между самолето- и двигателестроителями на этапе разработки авиатехники, - общемировой феномен. То же было и с F-111, F-14 и многими советскими самолетами (см. «Бальные танцы» на канале «Ветеран ВПК»).
В 1964 году, когда первый опытный самолет был почти готов, во время стендовых испытаний разрушился вал одного из каскадов двигателя. В полете это неизбежно привело бы к пожару, так как обломки полетели бы туда, где на TSR.2 были топливные баки и магистрали гидравлики. Валы и опорные подшипники пришлось снова менять, но фирма не могла отказаться от наиболее спорного решения — корпуса компрессора типа «колокол».
Согласно законам газодинамики, сечение канала компрессора должно постоянно сужаться, а длина лопаток — уменьшаться, т.е. самый большой диаметр и самые длинные лопатки должны быть на входном каскаде, а самый маленький диаметр и самые короткие лопатки — на последнем, за которым находится камера сгорания. Конструкторы фирмы «Бристоль» пошли по самому простому пути, сделав сужающийся наружный корпус компрессора, тогда как в СССР, например, предпочитали делать расширяющийся главный вал. Это привело к целому ряду проблем с прочностью и корпуса, и вала, а также к возникновению опасных резонансных явлений. У любого компрессора есть обороты, на которых его собственные колебания совпадают с колебаниями, возникающими под действием проходящего потока воздуха. Но если в цилиндрическом корпусе неизбежные резонансные явления сравнительно слабы, то корпус типа «колокол» испытывает мощнейший скачок нагрузок. Ко всему прочему «колокол» дал свою добавку в шумовой спектр, сделав «Олимп» самым голосистым английским авиадвигателем. Однако существенная экономия массы и отсутствие времени на создание нового двигателя не давали возможности заменить его.
После того, как двигатели все-таки установили и начались их опробования, обнаружилась серьезная вибрация. До появления улучшенных двигателей инженеры решили ограничиться полумерами, введя ряд ограничений. Как заметил позже летчик - испытатель Р. Бимонт, "положение с двигателями ... фактически диктовало ход летных испытаний".
Объективности ради, стоит заметить, что при создании новой авиатехники во всех странах проблема силовой установки очень часто была и есть "проблема номер один", если движок разрабатывается непосредственно под самолет. И причиной тому - огромная сложность создания высоконагруженных узлов, архисложных по своей конструкции, системам управления и многому другому, свойственному тепловым машинам, именуемых турбореактивными двигателями.
Подготовка к первому полету затягивалась, а сроки поджимали. Оказывается, не только в СССР любили встречать важные события "трудовыми подарками". Близился сентябрь, а вместе с ним - очередной авиасалон в Фарнборо, и британскому руководству хотелось продемонстрировать на нем TSR.2, хотя бы в воздухе. Но, не судьба.
Первые пробежки начались 2 сентября 1964-го, в их ходе испытывались тормоза и система управления. Неделю инженеры бились с тормозами, которые регулярно перегревались. 20-го и 21-го, после проведения доработок, они, наконец, заработали штатно, и самолет подготовили к первому полету.
27 сентября летчик Роланд Бимонт, впервые поднимавший в небо и TSR.1 "Канберру", вместе со штурманом Доном Боуэном совершили на новой машине с бортовым номером XR 219 первый полет. "Действо" носило, скорее демонстрационный характер, так как на программу полета наложили целый ряд ограничений: шасси не убирались, система управления воздухозаборником не функционировала, тяга двигателя ограничивалась 97%, автопилот отсутствовал. И все же это уже победа, которая демонстрировала критикам программы создания машины, что "процесс идет".
По словам испытателя, он был приятно удивлен простотой и легкостью управления машиной. В полете экипажу пришлось поволноваться, когда они увидели стекающие с законцовок крыла белые жгуты вихрей. Летчики подумали, что это топливо из крыльевых баков, но потом стало ясно, что волновались зря. Белые жгуты - не что иное, как вихревой след стреловидного крыла.
В то же время Р. Бимонт заявил, что следующий раз сядет в кабину только после замены двигателей на доработанные, а играть в "русскую рулетку" они со штурманом больше не намерены.
После установки новых двигателей испытания продолжились, начиная с 31 декабря.
Проблемой "номер два" у машины оказалось шасси. Мало того, что в выпущенном положении основные стойки создавали значительную вибрацию, затрудняющую пилотирование при заходе на посадку, так они еще "не хотели" убираться. Только к десятому полету инженеры смогли добиться их относительно штатной работы.
Сверхзвуковой скорости TSR.2 достиг в четырнадцатом полете в феврале 1965-го на пути к авиабазе в Уортоне. Когда Р. Бимонт начал разгон и достиг на максимальном режиме работы двигателей скорости, соответствующей числу М=1,01, оказалось, что на втором ТРДФ форсаж не включается. Тем не менее, пилот включил форсаж первого двигателя на одну треть, и, таким образом, достиг числа М=1,12. Ну, чем не крейсерский полет на сверхзвуке?
С точки зрения аэродинамики бомбардировщик явно удался, чего нельзя было сказать о его силовой установке и некоторых системах. Двигатели продолжали оставаться головной болью для всех, причастных к испытаниям, система кондиционирования воздуха в кабине не выдерживала никакой критики. При полетах на малых высотах начались утечки топлива.
26 февраля Бимонт последний раз сел в кабину TSR.2, далее испытания проводил Джимми Делл, поднимавший машину в воздух и ранее несколько раз. Но недолго. Самолет успел совершить еще восемь испытательных полетов, прежде чем решилась его судьба. Всего же первый летный экземпляр налетал 13 часов 3 минуты, 24 раза поборов земное притяжение.
Второму опытному экземпляру "повезло" еще меньше. При вводе в ангар на базе Воском Даун в сентябре 1964-го машина получила повреждения. Подготовили его к первому вылету только в начале апреля 1965-го, в тот день, когда премьер-министр Великобритании Гарольд Вильсон объявил о закрытии программы нового бомбардировщика в пользу покупки в США самолетов F-111.
Откаты любит не только Сердюков
Это событие считается одним из самых мрачных в британской авиационной истории. Англичане поставили жирный крест не только на самом совершенном боевом самолете, но и на всей полноценной перспективе развития авиационной отрасли, так как с испытаниями TSR.2 она приобретала бесценный опыт создания многофункционального сверхзвукового боевого авиационного комплекса. Такое - ни за какие деньги не купишь...
От приобретения заокеанских ударных машин британское правительство отказалось уже в январе 1968-го. В то время любимое детище министра обороны США Р. Макнамары переживало целый букет "детских болезней", в то время как его стоимость непомерно росла.
В результате Королевские ВВС остались без современной ударного комплекса. За неимением лучшего пришлось вернуться к варианту десятилетней давности - принятию на вооружение штурмовика "Бакэнир" в качестве низковысотного ударного самолета. К слову, "Буря в пустыне" частично реабилитировала эти машины в глазах командования ВВС, продемонстрировав их приличную эффективность.
Кроме того, ВВС Великобритании пополнились уже хорошо проверенными "Фантомами". Почему взоры британских военных не обратились к американскому штурмовику А-5 "Виджелент", у которого было очень много общего с TSR.2 по конструкции (вплоть до внутреннего бомбоотсека) и сходные летные характеристики, сейчас сказать очень трудно.
Скорее всего, это объясняется более низкими значениями скорости у земли и радиуса действия в сравнении с английской машиной, что английское командование считало принципиальным. Плюс американцы и сами были не в восторге от "Виджелента" как ударного самолета, не оправдавшего их надежд.
Из девяти машин к моменту отмены программы полностью построили лишь три, остальные находились в различной стадии строительства. В 1972-1973-м годах, когда развеялись последние иллюзии относительно возобновления программы, почти весь задел отправили в металлолом.
Последним "в печь" попал единственный летный TSR.2 (борт №219). Это произошло в 1982-м.
Второй и третьей машинам повезло больше. TSR.2 с бортовым номером XR 220 экспонируется в Косфордском аэрокосмическом музее (это второй опытный экземпляр), еще одну, правда, не сразу, подарили Имперскому военному музею в Даксфорде. "Спаслась" и носовая часть одной из недостроенных машин, которая экспонируется в Бруклендском музее Вейбриджа.
Тактико-технические характеристики BAC TSR.2
Экипаж, чел 2
Размах крыла, м 11.28
Длина самолета, м 21.13
Высота самолета, м 7.32
Площадь крыла, м2 65.03
Масса, кг
- пустого самолета 18800
- нормальная взлетная 36287
- максимальная взлетная 43545
Внутренние топливо, кг 13500
Тип двигателя 2 ТРД Bristol-Siddeley Olympus B.01.22R
Тяга, кН
- нефорсированная 2 x 75.29
- форсированная 2 x 146.80
Максимальная скорость, км/ч
- на высоте 2125
- у земли 1200
Крейсерская скорость, км/ч 1345
Перегоночная дальность, км 6840
Практическая дальность, км
- на большой высоте 1850
- на малой высоте 1290
Боевой радиус действия, км 850
Продолжительность полета, ч 3
Максимальная скороподъемность, м/мин 15240
Практический потолок, м 16460
Посадочная скорость, км/ч 240
Длина разбега, м 650
Длина пробега, м 500
Вооружение: (запланированное) до 2722 кг обычного или ядерного оружия во внутренних отсеках, кроме этого, еще до 1814 кг бомб, подвесные контейнеры для ракет или сбрасываемые топливные баки на четырех пилонах под крылом.
продолжение следует
Как Чкалов разбил самый первый экземпляр Ш-2? Читайте на канале «Ветеран ВПК» -
Полет под мостом
Проблемы с двигателями в России. В статье «Бальные танцы» на канале «Ветеран ВПК»