Продолжаю рассказывать о самом быстром стратегическом бомбардировщике в истории авиации. Первая часть здесь.
Глава 1. Часть 4. Извинения ? (An apology).
Именно с этого момента зритель данного фильмы ( или читать книги) вынужден будет погрузиться в запутанный и туманный мир военных сокращений, жаргона и аббревиатур, что были так популярны в 1950-х и 60-х годах. Оборонный истеблишмент США — как гражданский, так и военный — в то время любил сокращать названия, отделы и организации до запутанного набора букв. Буквально. Похоже, что не было единого мнения ни о точном определении различных терминов, ни об их письменном употреблении. Кажется, что они использовали отдельные буквы или части слов для создания новых...более коротких "слов", что были перечислены в глоссарии, но уже в другом месте; большинство из них, к счастью, короткие. Мы должны быть благодарны за то, что эта книга именно о самолете B-70, который был создан для ВВС США, иначе она могла бы включать это – ADCOMSUBORDCOMPHIBSPAC. Термин военно-морского флота США, который предположительно означает "Административное командование и десантные силы, подчиненные командованию Тихоокеанского флота!" (Administrative Command, Amphibious Forces, Pacific Fleet Subordinate Command).
Поиск замены В-52 – первый конкурс.
Именно во время своего девятилетнего пребывания на посту главы SAC ЛеМэй помог сформировать американские стратегические реактивные бомбардировочные силы. Видение ЛеМея, относительно будущего, было сосредоточено на периоде с 1965 по 1975 год, когда реактивные бомбардировщики, находившиеся ранее на вооружении, должны были быть дополнены, и, в конечном итоге, заменены более новыми типами. ЛеМэй начал планировать требования к новому авиационному комплексу - системе вооружения, или Weapon System (обозначение "WS", что будет часто упоминаться мной на протяжении этого ролика / книги), в основе которой будет лежать бомбардировщик с реактивным двигателем, обладающий дальностью и грузоподъемностью B-52, и быстротой B-58 - первого в мире сверхзвукового бомбардировщика, способного развивать скорость более 2 Махов . ЛеМэй был убежден, что создание подобной машины, с текущим уровнем технологий, было вполне осуществимо. Хотя B-58, от Convair, был более совершенным и быстрым, чем B-52 , он был заказан к производству только в качестве дополнения к текущему парку, а не на его замену, и также, по сути, согласно планам SACб считался устаревшим на будущий период 1965-75 годов. SAC — и, в частности, ЛеМэй — направили в штаб-квартиру ВВС США (Headquarters USAF) серию писем с требованиями об инициализации разработки пилотируемой системы вооружения - межконтинентального тяжелого стратегического бомбардировщика (intercontinental heavy strategic bomber weapon system) - которая должна была заменить B-52 в полной мере. Подразумевалось, что новый бомбардировщик будет самолетом "раздельной миссии" (split misson): то есть высотным самолетом, двигающимся на дозвуковой скорости (на основном участке полета до цели) как B-52, к линии раннего оповещения противника о проникновении аппарата за границу государства, а затем, осуществлять сверхзвуковой рывок к цели – напоминая в этом плане B58. Затем, после выполнения задания, сброса ядерной бомбы, летательный аппарат, на дозвуковой скорости, покидал бы район расположения цели и возвращался на базу.
14 октября 1954 года штаб ВВС США опубликовал общие эксплуатационные требования (General Operational Requirement - GOR) № 38 для пилотируемой межконтинентальной стратегической бомбардировочной оружейной системы, или "Piloted Intercontinental Strategic Bombardment Weapon System". По условиям GOR38 бомбардировщик, шедший на замену B-52B, должен был работать исключительно на химическом топливе и находиться на вооружении SAC в период с 1965 по 1975 год. Военно-воздушные силы (The Air
Force), Национальный консультативный комитет по аэронавтике (NACA - ныне Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (National Advisory Committee on Aeronautics - NACA – now the National Aeronautics and Space Administration -NASA), и шесть отобранных подрядчиков, чьи компетенции позволяли проработать планер, изучали новую предлагаемую систему вооружения в течение как минимум двух лет - в рамках секретного проекта MX-2145 (Secret Project MX-2145), еще до того, как GOR 38 был опубликован. В соответствии с официальным требованием по исследованию № 22, от отдела Командования ВВС по исследованиям и разработкам (Study Requirement (SR) number 22 by the Air Force Air Research and Development Command - ARDC), документ GOR 38 определил номер будущей системы вооружения (Weapon System - WS) как 110A, и установил 1963 год в качестве целевой даты для развертываний первого крыла из 30 действующих бомбардировщиков созданных по этой программе. Программе WS-110A. Держитесь – это только начало. Требование SR(Study Requirement) 22 в данном документе обозначало крейсерскую дозвуковую скорость для будущего самолета на уровне 0,9 Маха, и способность бомбардировщика совершить рывок на "максимально возможной" скорости, при проникновении на 1000 морских миль вглубь территории противника, для нанесения удара по важнейшим промышленным целям.
В требованиях оговаривалось, что высокая скорость полета не так важна, как высота полета и радиус проникновения вглубь территории. Кроме того, SR22 предписывал, чтобы предлагаемый бомбардировщик использовал исключительно существующие взлетно-посадочные полосы баз SAC, и текущие средства технического обслуживания. Наконец, WS-110A должен был нести полезную нагрузку в 25 000 фунтов (11300 килограммов) на расстояние 6 000 морских миль – чуть более 11000 километров. 22 марта 1955 г. штаб-квартира ВВС США выпустила второй GOR номер 82 для бомбардировщика WS-110A, заменивший другой документ - GOR 38. Затем, 15 апреля, отдел Командования ВВС по Исследованиям и Разработкам (HQ ARDC) выпустил пересмотренное требование, заменявшее первоначальное SR22 на SR22 Revised (пересмотренное). Требования по скоростным параметрам были несколько... пересмотрены...собственно: «...крейсерская скорость самолета должна быть не менее 0,9 Маха, если только не может быть получено значительное увеличение максимального радиуса действия или времени нахождения в зоне боевых действий. Желательна максимальна возможная сверхзвуковая скорость рывка в зоне боевых действий». (SR 22 (Revised). The speed objective was modified slightly:
‘...aircraft cruise speed should not be less than .9 Mach unless a significant
increase in maximum radius of action or time in a combat zone may be
obtained. Maximum possible supersonic dash speed in a combat zone is
desired.”)
6 апреля было создано Управление по Проекту Систем Вооружения (Weapon System Project Office -WSPO) для программы WS-110A, вошедшее в состав одной из частей подразделения при бомбардировочной авиации Дирекции Системного Управления отделения № 1 штаб-квартиры Командования ВВС по исследованиям и разработкам (ARDC) на авиабазе Райт-Паттерсон, Дейтон, Огайо. О да – я это бубу вычитывать для фильма с первой попытки =)
(Оригинал: "On 6 April, the Weapon System Project Office (WSPO) for WS-110A was established as part of the Bomber Aircraft Division, Directorate of Systems Management, Detachment No. 1, HQ ARDC at Wright-Patterson AFB, Dayton, Ohio")
В период с 6 мая по 12 июля Управление по Проекту Систем Вооружения (WSPO) провело брифинг для штаб-квартир AMC, ARDC, SAC, штаба ВВС, Совета ВВС и Министерства обороны (HQ AMC, HQ ARDC, HQ SAC,
Air Force Air Staff, Air Force Air Council, and the Department of Defense
(DoD)) изложив свои соображения по возможности принципиального выполнения требований программы WS110A относительно разработки, строительства, и последующего развертывания готовых бомбардировщиков для формирования действующего авиакрыла к 1963 году. Было предложено, чтобы серийным самолетам предшествовали один образец для статических испытаний, и 20 самолетов для летных и войсковых испытаний. 21 июня Заместитель Начальника Штаба по Разработке (Deputy Chief of Staff for
Development directed) распорядился, чтобы опытно-конструкторские работы по программе WS-110A были начаты как можно скорее в рамках многоступенчатой программы первого этапа – или Фазы Один (Phase One programme). Но еще до этого, в начале 1955 года, штаб ВВС США (HQ USAF) выпустил требование GOR 96 для межконтинентальной стратегической разведывательной системы (intercontinental strategic reconnaissance system) – в нём описывались похожие цели, что и в программе WS-110A. Затем, 1 июля, отдел Командования ВВС по исследованиям и разработкам (ARDC) выпустил требование о приоритете проведения исследовательских работ в пользу GOR 96, в котором была описана разведывательная версия WS-110A, что идентифицировалась в то время как WS-110L (буква «L» означала разведку - reconnaissance). Позднее, после всех этих бюрократических и аббревиатурных перепитий, программы бомбардировочной и разведывательной систем вооружения были объединены, и проект окончательно был обозначен как WS-110A/L. Несколько дней спустя, 13 июля, комиссия по отбору поставщиков (в составе которой было два подразделения – AMC и ARDC ) выдвинула список из шести подрядчиков — Boeing, Convair, Douglas, Lockheed, Martin и North American — все они имели право на участие в разработке системы вооружения WS-110A/L. Из всех перечисленных фирм предложения по проекту представили только Boeing Aircraft Company и North American Aircraft, Inc.
8 ноября 1955 года две фирмы - Boeing и North American - получили контракты к первому этапу программы WS-110 (Phase One WS-110) - то есть были выбраны в качестве основных подрядчиков для работ по самолету WS-110A/L. Месяцем ранее, 11 октября, штаб-квартира Командования ВВС по исследованиям и разработкам (HQ ARDC issued Amendment No. 1 to SR22 (Revised)) выпустила поправку № 1 к SR 22 (пересмотренному требованию), перемещавшую намеченную дату развертывания первого опытно-войскового крыла из тридцати самолетов WS-110 с 1963-го на июль 1964 года. Теперь же планировалось закончить и предоставить на проверку макет бомбардировщика, в ноябре 1957 года, далее осуществить первый полет (в марте 1960 года), и, наконец, укомплектовать первое крыло в распоряжение Стратегического Авиационного Командования (SAC), с первым/первыми действующим серийными самолетом, к декабрю 1963 года. Через четыре месяца после заключения контрактов, в апреле 1956 года, оба подрядчика, по плану, представили свои соответствующие предварительные предложения по проекту WS-110A / L. Однако, по неизвестным причинам, из-за пересмотра требований GOR96 штаб-квартирой ARDC, 27 апреля 1956 г., работы над разведывательной системой WS-110A/L было приказано приостановить и, впоследствии, не возобновлять. Причина этого не раскрывалась долгие годы: но, как оказалось позже, подноготной такого решения явились два проекта для сверхсекретного подразделения Lockheed Skunk Works. А именно - небезызвестный разведчик U-2, а затем и A-12/SR-71. Наработки по исследованиям системы вооружения WS-110A от Boeing и North American, вместе с пересмотренными требованиями ВВС США, были объединены и показаны на презентации для командиров AMC (логистика и снабжение), ARDC , SAC и членов штаб-квартиры ВВС США (HQ USAF) в период с 26 мая по 13 июня 1956 года. На брифинге, в штаб-квартире ВВС США, 13 июня, присутствовали генералы Кертис ЛеМэй, Дональд Патт (Donald L. Putt), Эдвин Роулингс (Edwin W. Rawlings) и Кларенс "Билл" Ирвин (Clarence ‘Bill’ Irvine). В июле поступили отчеты от групп, проводивших оценки возможности осуществления поставленных задач на местах - на предприятиях Boeing и North American - уже 10 августа сообщивших о своих выводах по программе второй Комиссии по Отбору Поставщиков (second Source Selection Board). 18 октября 1956 года, в связи с данными отчетами по WS-110A, штаб ВВС США приказал прервать все исследования по первому этапу программы, тем не менее, разрешив компаниям Boeing и North American продолжать вести свои наработки по сокращенному графику. То есть программа была фактически отменена в этот период: как прямой результат разочарования ВВС результатами исследований предоставленными на обзор как Boeing, так и North American. Ни одна из компаний не разработала удовлетворительный дизайн — оба проекта были колоссально дорогими, невероятно сложными с технической точки зрения, и очень тяжелыми. Чтобы удовлетворить требования по дальности полета и полезной нагрузке, обе компании рассчитали, что воздушное судно может весить 750 000 фунтов (340 тонн) и более. И что ему потребуются гигантские одноразовые внешние панели крыла – так называемые "плавающие законцовки крыла" (floating wingtips) - выполнявшие роль внешних топливных баков, дабы монументальному бомбардировщику хватало топлива при дозвуковом полете к цели. Каждый такой топливный бак/плавающая законцовка весил бы около 86 тонн. А соответствующие максимальные скорости высотного прорыва , для обоих проектов фирм, после сброса законцовок — так называемые "рывковые" скорости (dash speeds)— прогнозировались на уровне 2,3 Маха. Особенно расстроился генерал ЛеМэй. Сообщается, что на одной из встреч комитета он буквально разразился гневной тирадой: "Вернемся к чертежным доскам. Это не самолеты — это соединения из трех воздушных кораблей!"...
Первоначальный проект Boeing под требования WS-110A - модель B-724 - кардинально отличался от привычного облика реактивного бомбардировщика того времени: базовый, если можно так выразиться, центрально-несущий самолет, выполненный по нормальной схеме - высокоплан со стреловидным крылом и однокилевым вертикальным оперением - оснащался четырьмя турбореактивными двигателями и велосипедным шасси (аналогично Боингам B52 и B47). Он играл роль носителя для двух дополнительных отсоединяемых плавающих законцовок-топливных баков. Плавающие законцовки, напоминавшие, собственно, истребили, своими законцовками были прикреплены к законцовкам сомолета-носителя, что хорошо видно на фото. Прошу прощения за каламбур. Каждая такая отделяющаяся законцовка имела напоминавший пулю основной топливный резервуар – по массе и габаритам он был сопоставим с B47!: собственное вертикальное и горизонтальное хвостовое оперения для обеспечения устойчивости в полете, и одноразовые шасси, предназначенное исключительно для взлета. Первый проект North American под требования WS-110A - модель NA-239 – отличался не меньшей футуристичностью и размахом, демонстрируя аналогичную концепцию с плавающими законцовками крыла типа “самолет-носитель”. Тем не менее, присутствовали и отличия: центральный самолет носитель NA-239, выполненный по схеме утка, имел два вертикальных киля, переднее горизонтальное оперение (далее ПГО), и шесть турбореактивных двигателей. А также, вытянутую носовую часть, похожую на наконечник стрелы, уменьшавшую обзор вперед и вниз примерно на 50%. Оба представленных проекта должны были осуществлять поставленную задачу, в виде бомбардировки, в несколько этапов. Согласно требованию к техническому заданию бомбардировщики “раздельной миссии” (split-mission bombers) должны были взлетать, далее пополнять запасы топлива, за счет дозаправки в полете, и затем, двигаться со скоростью 0,9 Маха на высоте 60 000 футов (18 километров) к району расположения цели. На финальном отрезке пути опустошенные плавающие топливные законцовки/контейнеры сбрасывались, и самолет носитель совершал сверхзвуковой рывок до цели на скорости 2.3 Маха, осуществлял бомбометание, и далее – возвращался на ближайшую дружественную базу на дозвуковой скорости около 0.9 Маха.
Ответственными джентльменами били высказаны некоторые предположения относительно того, какие меры можно предпринять для увеличения дальности полета, а именно:
* Использование высокоэнергетического топлива (HEF) - High Energy Fuels (HEF).
* Использование системы управления пограничным слоем (BLC) - Boundary Layer Control (BLC).
* Использование усовершенствованной аэродинамики и попутное увеличение скорости полета.
* Применение новейшего правила площадей.
И вот тут я отойду немного в сторону, дабы описать на сколько данное правило стало важным открытием. "Правило площади", иногда называемое "правилом площади Уиткомба", или правилом трансзвуковой площади, представляет собой метод проектирования, используемый для уменьшения лобового сопротивления самолета на трансзвуковых и сверхзвуковых скоростях, особенно между числами М от 0,75 до 1,2.
На скоростях полета, близких к звуковым, местная скорость воздушного потока может достигать скорости звука в некоторых областях, там, где поток огибает элементы конструкции самолета. Значение скорости, на которой наблюдается такое поведение, варьируется в зависимости от конструкции самолета и называется критическим числом Маха. Возникающие в таких местах ударные волны приводят к появлению сильного сопротивления, называемого волновым сопротивлением. Для снижения мощности ударных волн площадь поперечного сечения самолета должна меняться вдоль тела самолета как можно более плавно. А теперь подробнее.
Правило площадей гласит, что два летательных аппарата с одинаковым продольным распределением площади поперечного сечения имеют одинаковое волновое сопротивление, не зависящее от распределения этой площади в направлении поперечном фюзеляжу (т.е. на самом фюзеляже или на крыльях). Более того, для того, чтобы избежать возникновения сильных ударных волн, это распределение должно быть плавным. Распределение площадей поперечных сечений самолета по его длине должно быть плавным, без резких выступов и по возможности приближаться по форме к телу “Сирса-хаака. ” Примером данного правила может служить сужение фюзеляжа самолета в местах соединения с крыльями так, чтобы площадь поперечного сечения не менялась. Данное правило, также, действует и на скоростях больших скорости звука, но применение его в данном случае носит несколько иной характер. Конструкция таких сверхзвуковых самолетов проектируется с учетом угла конуса Маха для предусмотренной скорости. Надеюсь, выразился корректно.
Глава 1. Часть 5. Германия.
Правило площадей было открыто Отто Френцелем (Otto Frenzl) в 1943 году во время изучения обтекания воздушным потоком стреловидного крыла, и W-образного крыла, имевшего крайне высокое волновое сопротивление. Это сравнительное исследование выполнялось на заводе компании "Юнкерс" в аэродинамической трубе, обеспечивавшей околозвуковую скорость воздушного потока. Френцель описал свое исследование в работе Arrangement of Displacement Bodies in High-Speed Flight, датированной 17 декабря 1943 года, на основании чего, в 1944 году, он получил соответствующий патент. Результаты исследования Френцеля были представлены широкой публике в марте 1944 года, в Немецкой Академии исследований в области Аэронавтики (Deutsche Akademie der Luftfahrtforschung) на лекции Теодора Цобеля (Theodor Zobel) - работа "качественно новые пути улучшения характеристик высокоскоростных летательных аппаратов" (Fundamentally new ways to increase performance of high speed aircraft). Дальнейшее проектирование немецких самолетов в годы войны велось с учетом этого открытия, о чем свидетельствуют, например, зауженные в средней части фюзеляжи таких самолетов, например как на проекте истребителя Messerschmitt P.1112. Кроме этого, на использование правила площадей, также, указывают конструкции с дельтовидным крылом, такие как Henschel Hs 135. Вплотную к такому же открытию подошли и некоторые другие исследователи, в частности Дитрих Кюхеман (Dietrich Küchemann), спроектировавший истребитель с конусообразной формой фюзеляжа, названный американцами, после его обнаружения в 1946 году, "Küchemann Coke Bottle" (бутылка из-под "Кока-колы" Кюхемана). Кюхеманн приблизился к открытию правила площадей, изучая движение воздушного потока над стреловидным крылом по его размаху. Стреловидность крыла, как таковая, является косвенным применением этого правила. В Соединенных Штатах Уоллес Хейз (Wallace D. Hayes), один из пионеров сверхзвуковых полетов, также пришел к формулированию правила площадей в своих публикациях, первой из которых была его диссертация, защищенная в Калифорнийском технологическом институте в 1947 году.
В конечном итоге, Ричард Уиткомб (Richard T. Whitcomb), именем которого правило площадей сегодня и называется на Западе (Whitcomb area rule), самостоятельно открыл его в 1952 году, работая в исследовательском центре НАСА на авиабазе Лэнгли. Проводя исследования в аэродинамической трубе со скоростью потока в 0.95 М, он был впечатлен увеличением аэродинамического сопротивления вследствие образования ударных волн. Уиткомб пришел к выводу, что предотвращению резкого увеличения сопротивления будет способствовать устранение неравномерностей в поперечном сечении, для чего фюзеляж самолета - по крайне мере, в теории - должен быть приближен к обтекаемому телу вращения максимального удлинения. Ударные волны были хорошо видны на фотографиях, сделанных так называемым шлирен-методом, но причина их возникновения при скоростях намного меньше скорости звука, иногда не более чем на 0.7 М, оставалась неизвестной. В конце 1951 года в исследовательском центре НАСА с лекцией выступил Адольф Буземан, знаменитый немецкий специалист в области аэродинамики, после войны переехавший в США.
Темой лекции было поведение воздушного потока, обтекающего самолет на скоростях, приближающихся к критическому числу Маха, когда воздух перестает вести себя как несжимаемая текучая среда. Инженеры привыкли представлять воздушный поток плавно обтекающим корпус самолета, однако, на больших скоростях у воздуха , грубо говоря, "не хватало времени" на плавное обтекание, и поэтому он двигался подобно потоку, состоящему образно из труб (также, можно использовать аналогию со сплошным потоком бревен, сплавляемых по течению реки). Представьте виртуальные трубы-бревна из воздуха, проносящиеся вдоль самолета. Излагая свою концепцию высокоскоростного движения воздуха вокруг самолета, Буземан говорил не об общепринятых "линиях обтекания", а о "трубах облетания", и шутливо предлагал инженерам считать себя трубопроводчиками. Через несколько дней после этой лекции Уиткомбу пришло озарение - причиной высокого аэродинамического сопротивления были взаимные помехи воздушных "труб" в трехмерном пространстве. В отличие от ранее принятого представления об обтекании воздухом двухмерного поперечного сечения самолета, теперь нужно было учитывать воздух на некотором удалении от самолета, также взаимодействующий с этими "трубами". Уиткомб понял, что теперь становится важной не столько проектирование формы фюзеляжа, сколько форма всего самолета, как единого целого. Это означало, что при разработке общей формы самолета нужно было учитывать дополнительное поперечное сечение крыльев, мотогондол и хвостового оперения, и что для наибольшего соответствия идеальной форме фюзеляж должен иметь сужение в месте стыковки с ними. Немедленно после его открытия правило площадей было применено в конструкции разрабатываемых в то время самолетов. Одним из наиболее известных случаев была спешная переделка лично Уиткомбом конструкции американского истребителя F-102, характеристики которого оказались значительно хуже ожидаемых. После "плавного вдавливания",так сказать, части фюзеляжа позади крыльев и, несмотря на кажущуюся парадоксальность, последующее восстановление его формы - увеличения объема задней части самолета к исходному значению - аэродинамическое сопротивление на околозвуковых скоростях значительно сократилось, и была, наконец, достигнута проектная скорость в 1.2 М. Полностью правило площадей было учтено при проектировании самолета F-106, в течение многих лет остававшегося основным всепогодным перехватчиком ВВС США.
Подобным же образом были изменены конструкции многих самолетов того времени: для обеспечения более гладкого профиля либо добавлялись дополнительные топливные баки, либо увеличивалось в размере хвостовое оперение. Например, советский стратегический турбовинтовой бомбардировщик Ту-95 получил больше выступающие обтекатели отсека шасси позади обоих внутренних двигателей, что увеличивало общее поперечное сечение самолета позади корневой части крыльев. Самолеты, спроектированные с учетом правила площадей (такие как Blackburn Buccaneer и Northrop F-5), выглядели странно по меркам времен их первых испытаний и были названы "летающими бутылками из-под Кока-колы". Однако, правило площадей доказало свою эффективность, и впоследствии - когда оно стало не столько учитываться при проектировании, сколько изначально закладываться в конструкцию самолетов - фюзеляжи стали вновь приобретать более привычную форму. Несмотря на продолжающееся применение этого правила, отчетливая "талия" присутствует лишь у нескольких самолетов, таких как B-1B Lancer, Learjet 60 и Ту-160. В настоящее время тот же самый эффект достигается другими компоновочными решениями. Будущий самолет по программе WS110 также будет проектироваться с использованием этого правила.
Глава1. Часть 6. Еще один конкурс.
Затем, последовал второй конкурс по требованиям WS-110A. Обе компании вернулись к своим чертежным доскам и логарифмическим линейкам, прежде чем 1 июля 1957 года представить переработанные и дополненные отчеты перед очередным раундом брифингов в штаб-квартирах ВВС США, AMC, ARDC SAC. Оба подрядчика пришли к выводу, что при использовании HEF – высокоэнергетического химического топлива на основе бора (high-energy chemical fuel called boron) – и двигателей с форсажной камерой - вполне осуществима постройка бомбардировщика WS-110A способного выполнить полностью сверхзвуковой крейсерский полет до цели.North American внесла в свой проект ряд доработок, включая обширное улучшение аэродинамических параметров посредством внедрения передовой идеи – компрессионной подъемной силой. Или использование сверхзвуковых скачков уплотнения для создания дополнительной подъемной силы. Стоит отметить, что исходя из поставленных задач, еще на этапе проектирования самолета, выбирается подходящая под решение этих задач аэродинамическая схема, число и тяга двигателей, объем топлива на борту, используемые материалы в конструкции, рассчитываются крейсерские и предельные высоты, скорости и т .д. Поэтому столь инновационное решение в области аэродинамики повлияло на многие аспекты при проектировании планера. Но об этом позже.
Забегая немного вперед, отмечу, что идея, которая лежала, главным образом, в основе перехода к полностью сверхзвуковому бомбардировщику по проекту WS110A, 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 North American успешно реализована путем размещения всех шести двигателей в едином пакете с применением плоского воздухозаборника, имеющего выдвинутый вперед неподвижный клин. Все это было реализовано на итоговом предсерийном варианте XB70. Создаваемая при этом, на крейсерском сверхзвуке в 3М, система косых скачков уплотнения приводила к образованию области повышенного давления под крылом. Еще одним техническим новшеством B70 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 дополнительно снижало балансировочное сопротивления на 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.
Кларенс А. Сивертсон и Альфред Дж. Эггерс (Clarence A. Syvertson and Alfred J. Eggers), два специалиста по аэродинамике из NACA, обнаружили явление компрессионной подъемной силы еще в 1956 году, анализируя аномалии при входе в атмосферу ядерных боеголовок. Основная концепция была хорошо известна; "глиссерные" лодки уменьшают лобовое сопротивление за счет "серфинга" по собственному носовому водному следу точно таким же образом. Однако, использовать этот эффект в самолетах представлялось намного сложнее, потому что спутный "след" в воздухе принимает форму ударных волн, которые генерируются частями самолета на сверхзвуковых скоростях. Да, их можно использовать для создания дополнительной подъемной силы, но только если они имеют большой угол скоса относительно вектора движения летательного аппарата.
Чтобы в полной мере воспользоваться эффектом компрессионной подъемной силы, в конструкцию летательного аппарата еще на этапе проектирования должны были закладываться соответствующие технические средства – на скорости в три раза превышающей звуковую бомбардировщик генерирует настолько много скачков уплотнения что любые, даже самые незначительные, ошибки в аэродинамических расчетах не позволили бы получить все преимущества от использования вышеозначенного эффекта. Угол встречи ударных волн с направляющим клином ,что и должен был инициировать распределение волн под крылом , сильно зависит от скорости движения, что еще более затрудняет расчеты при проектирования самолета, который должен получать значительную прибавку в подъемной силе как можно в более широком диапазоне скоростей. Ни в Boeing, ни в North Americanне не знали об этом аэродинамическом эффекте во время публикации первых биллей по программе WS110. Однако, более поздний поиск информации в научных периодических изданиях NACA того периода, осуществленный тремя североамериканскими аэродинамиками — Эдом Вендтом, Артом Леем и Дэйвом Беком (Ed Wendt, Art Ley, and Dave Beck)— пролил свет на зарождение данной концепции и начало ее использования. Позже, естественно, обе фирмы переработали свои проекты по самолету WS-110A с учетом эффекта компрессионной подъемной силы. Теперь, специалисты могли рассчитывать, что будущий стратег может идти к цели на крейсерской скорости в 3 Маха на высоте в 21.5 км, неся при этом 22.7 тонн ядерной нагрузки на расстояние в 14000 километров – и все это без дозаправки.
Проект нового бомбардировщика Boeing под программу WS-110A имел обозначение модель B-804 CPB (Си Пи Би) или Hemically Powered Bomber (CPB) – то есть бомбардировщик, использующий в качестве горючего химическое топливо, о котором речь пойдет далее. B-804 был выполнен по схеме утка с трапециевидным крылом и передним горизонтальным оперением способным подниматься почти вертикально вверх, тем самым выполняя функцию дополнительных килей, обеспечивающих путевую устойчивость на крейсерском сверхзвуковом полете в 4 Маха. Самолет имел длину чуть более 60 метров, взлетную массу в пределах 226 тонн, и оснащался шестью двигателями General Electric X-279E что располагались в индивидуальных мотогондолах под крылом. Предварительные результаты расчетов – специалисты фирмы поработали на славу – показывали, что с учетом наработок в области конструкции самолетов, применения экзотических видов топлива, передовой аэродинамики, достижений в вопросах металлургии, и производстве мощных силовых установок, создание такой машины вполне осуществимо.
Чтобы в полной мере воспользоваться эффектом компрессионной подъемной силы, недавно открытой специалистами из NACA, инженеры North Americanтакже изменили конфигурацию своего бомбардировщика под требования WS-110A CPB - новая модель обозначалась индексом NA259. Теперь, машина оснащалась большими треугольными крыльями со складывающимися в полете законцовками - нетривиальное решение позволяло повысить путевую устойчивость и подъемную силу на высоких сверхзвуковых крейсерских скоростях. Самолет NA 259 сохранил переднее горизонтальное оперение, но оно было перемещено в область позади иллюминаторов кабины экипажа, дабы устранить помехи обзору. Бомбардировщик имел два исполинских вертикальных руля направления , а его шесть турбореактивных двигателей General Electric располагались бок о бок в огромном едином пакете под крылом, составляя единое целое с хвостовой частью фюзеляжа и крыльями. Помимо этого, летательный аппарат комплектовался подвижной носовой секцией отклонявшейся вниз на малых скоростях (дабы улучшить обзор на взлете и посадке) - и вверх, на сверхзвуковой скорости - для снижения лобового сопротивления. 30 августа 1957 года штаб ВВС США (HQ USAF) начал 45-дневный период анализа конкурсных проектов, апогеем которого стали инспекции оценочной группы Совета по отбору Поставщиков (Source Selection Board evaluation group) на заводах фирм. Поскольку обе компании не смогли удовлетворить требования ВВС по программе WS110 A/L в первых итерациях концептов машин, бюрократическим государственным аппаратом был согласован дополнительный этап конкурса для WS-110A CPB с пометкой «Фаза первая, часть вторая».
1 июля 1957 года генерал Томас С. Пауэр (General Thomas Sarsfield Power, 1905–1970), служивший заместителем ЛеМея в Штабе Стратегического Авиационного командования в период с 1948 по 1954 год, и сменивший Кертиса на его посту, также с 1954-го возглавил отдел Командования ВВС по исследованиям и разработкам (ARDC). А наш старый знаковый - ЛеМэй - стал начальником штаба ВВС США. Пауэр хорошо разбирался в бомбардировщиках и был прекрасно осведомлен о ходе работ по программе WS-110A CPB. Он, также, был в курсе о программах межконтинентальных баллистических ракет (Intercontinental Ballistic Missile (ICBM), которые становились все более и более "популярными" в высших военных и политических кругах как будущая относительно недорогая и более простая форма уничтожения потенциального противника….естественно, при помощи межконтинентальных ядерных ударов. Задача Пауэра состояла в том, чтобы создать под крылом Стратегического Командования два вида подразделений, состоявших, соответственно, из стратегических бомбардировщиков и ракетных сил — тем самым оборона страны могла опираться на два столпа. Подводные лодки ВМС США , носители баллистических ракет - столп третий.
В последнюю неделю октября 1957 года группа по оценке и отбору подрядчиков (Source Selection Board evaluation group) - шестьдесят офицеров и солдат из SAC, AMC и ARDC, сформированных в подгруппы - прибыла на завод North American для инспекции наработок специалистов фирмы по проекту WS-110A CPB. На следующей неделе была проведена инспекция Boeing. 27 ноября заведующие подгрупп, представлявших три командования ВВС, сообщили о своих выводах на брифинге трем командирам SAC, AMC и ARDC на авиабазе Райт-Паттерсон. Председателем брифинга стал генерал Лемей . Затем, после заседания, замечания и рекомендации по проектам от трех генералов —Томаса Пауэра, Эдвина Роулингса и Джона В. Сессумса младшего (Gen. Thomas S. Power,
General Edwin W Rawlings, and General John W Sessums Jr) - были представлены в запечатанных конвертах секретарю Воздушного совета (Secretary of the Air Council).
Когда ответственные джентльмены вскрыли конверты и обсудили все аспекты предложенных проектов, то вариант от North American показался им наиболее подходящим. А Генерал Ирвин заявил перед Воздушным советом, что конкурс по выбору наилучшего варианта по программе WS-110A CPB был самым тщательным и наиболее эффективным соревнованием, когда-либо проводившимся за всю историю ВВС США. 23 декабря 1957 года пришло долгожданное решение: Штаб-квартира ВВС США (HQ USAF) объявила, что компания North American Aircraft выбрана в качестве генерального подрядчика для ведения работ по самолету WS-110A CPB. Одновременно AMC (Air Materiel Command – командование технической службой снабжения ВВС) и отделу Командования ВВС по исследованиям и разработкам (ARDC), было поручено определить некоторые аспекты, при помощи которых можно было было максимально форсировать программу разработки новых самолетов WS-110, а также, оснащения ими первого действующего крыла для Стратегического Командования. Стоит отметить, что Компания Boeing, считавшаяся бесспорным лидером в разработке и производстве бомбардировщиков, и выпустившая такие легендарные модели как B-17, B-29, B-50, B-47 и B-52, долго не могла поверить и просто принять победу конкурирующей фирмы.
Как и в случае с перипетиями по танкерам-заправщикам KCX, в Boeing решили немедленно потребовать от Конгресса отменить вердикт относительно победителя по WS110A CPB. Однако, против фактов не поспоришь - было установлено, что конструкция NAA имеет гораздо лучшее отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению (L/D), и именно это склонило чашу весов в решении ВВС. Специалистам Боинг посоветовали лучше изучить теорию компрессионной подъемной силы, поскольку, ранее в проекте, по всей видимости, они сделали это недостаточно хорошо. Инженеры Боинг, в целом, оставались весьма скептически настроенными относительно перспектив потенциальных показателей соотношения подъемной силы к сопротивлению в проекте конкурента, в лице North American, и не предполагали, что использование последних данных NACA, касательно компрессионной подъемной силы, столь существенно позволит конструкции North American уйти вперед по показателям достигнуть требуемых цифр в характеристиках. Что же – никогда нельзя недооценивать силу знаний и находчивость своих оппонентов. А тем временем AMC и ARDC, вместе с инженерами North American, исследовали возможность ускорения программы WS110 и обнаружили, что можно выиграть 18-месяцев для текущего графика. Требовалось отыграть время, потраченное на несколько конкурсов по перспективному бомбардировщику, и все внутриведомственные проволочки – да и "красная угроза" была близка как никогда ранее.
4 января 1958 года, на брифинге, проведенном генералами Лемэем, Андерсоном, Путтом и Ирвином, рекомендовалось закупить всю систему вооружения WS110 у North American по категории 1 – за исключением силовой установки. А двигатели приобрести у General Electric Company - что в Эвендейле, штат Огайо - по категории 2. Представленные рекомендации были одобрены штаб-квартирой ВВС США, и 24 января 1958 года был подписан письменный долгожданный для компании – и нашей истории отчасти - контракт (AF33-600-36599). Сия бумага официально устанавливала фирму North American Aviation в качестве подрядчика по системе вооружения сверхзвукового стратегического бомбардировщика Weapon Sysytem 110 CPB, а корпорацию General Electric ответственной за силовые установки. Теперь, наконец-то, бумажная работа должна была уступить место суровому инженерному труду.
Глава 1. Часть 7. Разработка, политика и "Вундур-кинды" (The Whizz Kidd).
Теперь, когда контракты были заключены, специалистам обеих фирм предстояло много работы, тем более что программа WS-110A CPB была перенесена на 18 месяцев для соответствия регламенту IOC - Initial Operational Capability – эксплуатационным возможностям ВВС. В то время ситуация на мировой политической арене была напряженной – холодная война набирала обороты и ВВС, совместно с SAC, намеревались закупить 250 бомбардировщиков по проекту WS-110A CPB с ориентировочной общей стоимостью 6 миллиардов долларов. Для противостояния потенциальным врагам США, разумеется. General Electric должна была произвести для этих самолетов не менее 1500 двигателей и соизмеримое количество запасных частей. Спустя некоторое время Министерство обороны (Defense Department) присвоило для самолета WS-110A CPB более стандартную классификацию “B” - для бомбардировщика (Bomber). В связи с этим, 6 февраля 1958 года он стал обозначаться B-70 CPB. Комиссии от SAC и ARDC посетили одну из конференций по оценке системы вооружения B-70 CPB, проходивших на фирме North American в начале апреля. В течение недели, ответственные джентльмены обсуждали возможности пересмотра концепции по конструкции предлагаемого летательного аппарата, увеличения его расчетной полной взлетной массы, дабы максимально эффективно использовать полезную нагрузку и внутренние объемы. А также - преследовали цели снижения вероятности необходимости модернизаций бомбардировщика в будущем. Дополненные расчеты показали, что можно удвоить полезную нагрузку самолета до 50 000 фунтов (22.6 тонны), и, попутно, дать машине возможность выполнять функции стратегического бомбардировщика-носителя баллистических ракет или "Missile Platform Bomber (MPB)", аналогично будущим самолетам Boeing B-52 модификаций G и H. Конференция, также, рассматривала использование ракет-ловушек в защитных подсистемах летательного аппарата (decoy missiles into its defensive subsystems). Фирма North American инициировала субподрядный проект B-70 в мае 1958 года: тысячи компаний почти cо всех штатах Америки должны были принять участие в разработке будущего инженерного чуда золотой эпохи тяжелой реактивной сверхзвуковой авиации B-70 CPB. Например:
- подсистема бомбометания, навигации и наведения ракет AN/ASQ-28(V) будет производиться небезызвестной компанией International Business Machines (IBM) (AN/ASQ-28(V) bombing and navigation and missile guidance subsystem).
- Фирма Beech: отвечала за подвесной контейнер Alert Pod. О нем более подробно расскажу позже, но вкратце Alert Pod был задуман как мобильное/переносимое самолетом средство для обеспечения электро-и-гидропитания B-70 взамен наземной системы снабжения (автомобилей-техничек) во время развертывания бомбардировщика на относительно неподготовленных или малоподготовленных базах. Одно из эксплуатационных требований, определенных Стратегическим Командованием к Alert Pod, заключалось в том, что B-70, при использовании данного "подвеса", должен был быть готов к взлету менее чем через три минуты после того, как экипаж занимал свои рабочие места в кабине.
- Боинг создавали крыло.
- Вестингауз (Westinghouse) - отвечали за защитные системы.
- North American’s Columbus, штат Огайо - нижняя часть фюзеляжа.
- Lockheed - верхняя часть фюзеляжа.
- Sperry - вспомогательная гиростабилизированная платформа (auxiliary gyro platform).
- Motorola - подсистема управления полетами и движением (M&TC) AN/ASQ-43 (the AN/ASQ-43 Mission and Traffic Control (M&TC) subsystem).
- Autonetics подсистема автоматического управления полетом (the automatic flight control subsystem).
- Зенит (Zenith) - носовой обтекатель.
- Chance-Vought - носовые части кабины/обтекателя и вертикальное хвостовое оперение.
- Sundstrand - вторичная подсистема выработки электроэнергии (secondary
power generating subsystem).
- John Oster - приборы бортовой подсистемы производства электроэнергии (John Oster, power plant instrumentation).
- Cleveland Pneumatic - узлы и детали шасси.
- Hamilton Standard - подсистемы управления подачей воздуха и контроля среды (климата) внутри кабины. (Hamilton Standard, the air induction control and the environmental control subsystems).
- Solar - воздуховоды сброса избыточного воздуха от двигателя. Или клапаны слива избыточного давления во впускном тракте (Solar, the engine extraction air ducting).
- AiResearch - центральная система сбора воздушных/полетных данных (central air data subsystem).
- И, наконец, BF Goodrich были ответственны за тормоза, колесные диски и шины для шасси тяжеленого самолета. Но это далеко не весь список - были задействованы еще многие сотни других субподрядчиков по всей стране. Обо всем этом я буду рассказывать далее, на многих десятках и сотнях страниц. А полный список можно найти в соответствующих отчетах NASA, размещенных на официальном сайте организации (в списке источников документы указаны).
Продолжение следует. Часть 3 здесь.
Для удобства прочтения книга будет публиковаться здесь, на Яндекс-Дзене, частями, по 10-15 страниц. И не забывайте подписаться на канал, чтобы ускорить выход новых частей, а также - не пропустить самое интересное (планирую делать книги про SR71, X15 и многие другие уникальные машины). Плюс, ваши подписки на мой Дзен помогают развитию канала. Также, загляните в мой телеграмм канал (https://t.me/race_cars_channel) где публикуются анонсы будущих проектов, и не только. Благодарю за внимание.
- Внимание ! - При написании своей книги по самолету XB70 я использовал следующие источники (книги, архивные фильмы, статьи и прочее), дабы у авиационных специалистов, и просто любителей истории авиации, не было сомнений в том, откуда бралась та или иная информация. Список источников будет пополняться по мере доводки книги. В целом, разделю источники на несколько групп. Ссылка на статью со списком источников - здесь.
