F-111 фирмы «Дженерал дайнемикс»-многоцелевой двухместный истребитель с изменяемой геометрией крыла-США, 1964 г.

Рис. 2.127. Самолет F-111A с выпущенными предкрылками и закрылками.

История создания. История F-111 началась с конкурса на тактический многоцелевой истребитель TFX, удовлетворяющий требованиям как ВВС, так и военно-морской авиации ВМС США. В конкурсе предварительных проектов принимало участие шесть фирм, из которых ко второму этапу проектирования самолета были допущены «Дженерал дайнемикс» и «Боинг».

24.11.1962 г. было принято решение поручить разработку самолета (обозначенного F-111) фирме «Дженерал дайнемикс» в кооперации с фирмой «Грумман». Заказ включал строительство 23 самолетов (18Г-111А-для ВВС и 5F-111B-для ВМС США) на сумму 437,5 млн. долл. Эта сумма не учитывала затрат на двигатели, запасные части, наземное оборудование, тренировочное снаряжение, систему управления огнем и разработку ракет «Феникс». Планировалось построить в общей сложности (для ВВС и ВМС США) 1700 самолетов стоимостью около 7 млрд. долл. С учетом затрат на двигатели, запасные части, оборудование, тренировочное снаряжение и вооружение стоимость разработки опытных образцов составила свыше 1,2 млрд. долл. Облет первого опытного образца самолета состоялся 21.12.1964 г., а изменение конфигурации крыла в полете впервые было произведено 6.01.1965 г. К этому времени на разработку самолета было затрачено около 25 \ млн.чел.-ч, из которых на испытания в аэродинамической трубе пошло свыше 21 ООО чел.-ч.

Были разработаны и построены самолеты следующих модификаций:

– истребитель-бомбардировщик F-111А для ВВС США (18 предсерийных и 141 серийный, первые самолеты поступили на вооружение в 1967 г.), F-111D (облет 2.12.1968 г., 96 самолетов), F-111E (94 самолета) и F-111F (1971 г., 106 самолетов);

– истребитель-бомбардировщик F-111В для ВМС США (18.05.1965 г., 5 опытных образцов и 4 серийных самолета, первый из которых облетан 29.06.1968 г., в 1968 г. программа аннулирована);

– бомбардировщик стратегической авиации FB-111A (30.07.1967 г., 76 самолетов, первый серийный 13.07.1968 г.);

– штурмовик F-111C для Австралии (1968 г., 24 самолета);

– самолет-разведчик RF-111A (17.12.1967 г., модификация одного предсерийного самолета);

– самолет электронной разведки EF-111A (15.12.1975 г., модификация двух самолетов F-111A; облет первого серийного самолета, построенного фирмой «Грумман» по образцу F-111F, состоялся 10.03.1977 г.

Самолеты этой серии, оснащенные электронным оборудованием, имеют длину 23,47 м, высоту 6,10 м, собственную массу 24 313 кг и максимальную взлетную массу 39825 кг. Предусматривалось модифицировать таким образом 40 самолетов F-111F, однако в 1978 г. программа была аннулирована).

После первоначального отказа от серийного производства самолета В-1 была начата разработка модификации FB-111H на базе бомбардировщика FB-111A. Эта модификация характеризуется меньшим диапазоном изменения угла стреловидности крыла (16-60°) при том же максимальном размахе, большими длиной (26,88 м) и высотой (6,71.м), а также максимальной взлетной массой 63 500 кг. Предполагалось, что модификация сохранит 43% конструктивных элементов и 79% оборудования самолета FB-111A; целиком заменить придется лишь главные стойки шасси (их оборудуют двухколесными тележками типа «тандем») и двигатели (на F101-6E-100 с форсажной тягой 133,4 кН). Облет опытного образца планировался на конец 1979 г.

Строительство F-111 было самой крупной программой истребительной авиации США со времен второй мировой войны. При этом ни одна летная программа (даже создание самолета ХВ-70) не вызывала столько дискуссий.

Вначале с этим самолетом связывали большие надежды, так как F-111 должен был стать первым самолетом, удовлетворяющим требованиям как ВВС, так и военно-морской авиации США. Однако после проведения первых летных испытаний выяснилось, что модификация самолета, предназначавшаяся для ВМС США, непригодна для эксплуатации с авианосцев (впоследствии она была заменена самолетом F-14). На совершенствование модификации для ВВС США (с учетом полагаемого экспорта в Великобританию модификации F-111 К-варианта YF-111A) повлияли два события, имевшие место в 1968 и 1969 гг. Первое из них относится к боевым действиям во Вьетнаме, когда три из поставленных сюда шести самолетов были за короткое время сбиты. В 1969 г. имела место катастрофа самолета по причине отрыва поворотной части левой консоли крыла. После этих случаев число заказов резко сократилось, а фирма приступила к проведению дополнительных исследовательских работ. За 1964-1976 гг. было построено 562 самолета. В 1965 г. предполагалось, что стоимость одного серийного самолета будет составлять около 3,7 млн.долл.; однако уже в 1969 г. она возросла до 6,8 млн., а в 1973 г.-до 18,3 млн. долл. Одновременно выяснилось, что общие затраты по реализации . программы (в пересчете на один самолет) достигли 29,2 млн. долл. Стоимость разработки, строительства и испытаний двух опытных образцов FB-111H оценивалась в 380 млн. долл., а стоимость серийного самолета (при производстве 65 шт.)-в 42 млн. долл.

Рис. 2.128. Проекции двухместного многоцелевого истребителя с изменяемой геометрией крыла F-111A.

Рис. 2.129. Проекции стратегического бомбардировщика FB-111A.

Рис. 2.130. F-111A в крейсерском полете.

Описание самолета. F-111 представляет собой выполненный по классической схеме высоко- план с изменяемой геометрией крыла. Подвижные части крыла изготовлены с применением профилей NACA серии 63 и оснащены кинематической системой, обеспечивающей ручное управление изменением стреловидности передней кромки в диапазоне 16-72,5°. Система управления крыльями-смешанная, гидромеханическая с размещенным на левом пульте пилота рычагом. Исполнительный механизм состоит из двух гидроприводов, работающих в независимых друг от друга гидросистемах. Механическое соединение выходных устройств гидроприводов исключает возможность асинхронного поворота консолей крыла и обеспечивает безотказную работу в случае повреждения одной из систем. Направление перемещения рычага в кабине соответствует направлению движения поворотных частей крыла. Процесс изменения угла стреловидности от минимального до максимального значения длится 20 с. Соединение подвижных частей крыла с центропланом герметическое. Крыло оснащено предкрылками и двухщелевыми закрылками (по всему размаху), а также интерцепторами. Предкрылки и закрылки могут выдвигаться только при стреловидности 16-26°, а интерцепторы-при 16-45°. Привод предкрылков-электрический, а закрылков – гидравлический, с электрической аварийной системой. При угле стреловидности, превышающем 26°, совместный рычаг управления положением предкрылков и закрылков блокируется в положении «убраны», а при отклоненных закрылках исключена возможность увеличения угла стреловидности свыше 26°. Предкрылки выдвигаются только под углом 40°, а закрылки-в диапазоне до 37,5°, причем система блокирует убирание предкрылков, если закрылки отклонены на угол более 15°. Система управления самолетом состоит из интерцепторов, управляемого дифференциального стабилизатора и обычного стреловидного вертикального оперения. Интерцепторы используются как вспомогательные управляющие поверхности при полетах на малых скоростях. Электрическая система управления обеспечивает одновременное отклонение интерцепторов на обеих консолях крыла. В этом случае они выполняют роль тормозных щитков. В самолете использована адаптивная система управления тройного дублирования, в которой бортовая ЭВМ непрерывно контролирует и регулирует положение самолета относительно трех осей. Учитывая наличие мощной механизации крыла, конструкторы самолета отказались от применения тормозных щитков и парашюта.

Фюзеляж имеет большое поперечное сечение. В носовой части расположены кабина с креслами экипажа, размещенными рядом (управление самолетом осуществляется с любого места), и ниша уборки передней стойки шасси; в центральной части находятся отсеки оборудования и вооружения, а в хвостовой части размещены двигатели. Схема кабины со сдвоенными креслами выбрана с целью лучшей координации действий пилотов, а также для уменьшения длины самолета в условиях его стоянки на авианосце. В аварийных ситуациях при полетах со сверхзвуковой скоростью предусмотрено отделение кабины самолета вместе с носовой частью фюзеляжа. Увеличение ширины кабины привело к тому, что воздухозаборники и двигатели пришлось переместить назад, а это в свою очередь повлекло за собой необходимость увеличения площади стабилизатора (для компенсации изменения положения центра тяжести). Шасси-трехстоечное; передняя стойка со спаренными колесами убирается вперед, главные (с одинарными колесами) крепятся к фюзеляжу и убираются вперед в его среднюю часть.

Двигательная установка. Два турбовентиляторных двигателя с форсажными камерами TF-30 фирмы «Пратт-Уитни» расположены в горизонтальной плоскости в задней части фюзеляжа. В двигателях TF-30 впервые применена система дожигания, позволяющая плавно изменять тягу. Исследования показали, что размещение двигателей (и выхлопных сопел) в непосредственной близости друг к другу при обтекании фюзеляжа сверхзвуковым потоком приводит к уменьшению тяги приблизительно на 30% (результаты этих исследований использованы, в частности, при проектировании самолета F-14, у которого сопла разделены уменьшающейся по толщине частью фюзеляжа). На опытных самолетах F-111A и F-111B устанавливались двигатели TF30-P-1, а на серийных самолетах:

– F-111A и F-111С-двигатели TF30-P-3 с тягой на форсаже 89,1 кН (9100 кГ);

– FB-111А – TF30-P-7 тягой 90,52 кН (9230 кГ);

– F-111D и F-111E-TF30-P-9 тягой 87,19 кН (8891 кГ);

– F-111B-TF-30-P-12;

– F-l 1 IF – TF30-P-100 тягой 111,64 кН (11 385 кГ).

Топливо общей массой 14780 кг размещено в кессонных баках подвижных частей крыла, центральной и задней частях фюзеляжа и в килевом баке. У самолета имеются 6 узлов внешних подвесок, приспособленных для транспортировки дополнительных баков, а также оборудование дозаправки топливом в полете. Боковые воздухозаборники-регулируемые, с четвертько- нусными генераторами скачка уплотнения. Внутри воздухозаборника имеются турбулизаторы и отверстия для отсоса пограничного слоя с поверхности четвертьконуса, а снаружи-щели, отводящие пограничный слой с поверхностей фюзеляжа и нижней части крыла.

Вооружение. Стационарным вооружением самолета является шестиствольная пушка «Вулкан» М-61А1 (калибр 20 мм) с запасом снарядов 2000 шт.

На восьми пилонах (4 подвижных, кинематически связанных с устройствами поворота консоли крыла, и 4 неподвижных, сбрасываемых во время полета), а также в отсеке вооружения, который расположен в центральной части фюзеляжа, самолет может переносить ракеты, снаряды и бомбы (в различных вариантах) общей массой 13 608 кг (модификация истребителя-бомбардировщика) и 17000 кг (модификация бомбардировщика). Наиболее часто применяются ракеты класса воздух-воздух «Сайдуиндер» и «Сперроу» (при использовании самолета в качестве истребителя), а также класса воздух-поверхность «Шрайк», «Булпап» и «Мейверик» (при действии по наземным целям). Самолет оснащен современным электронным оборудованием, в состав которого входят система поиска, обнаружения и сопровождения целей, система управления огнем, автопилот с бортовым вычислителем, навигационное оборудование и т. д. Некоторые самолеты оборудуются системами инфракрасного обнаружения целей и устройствами лазерного наведения ракет.

Размах крыла (стреловидность макс./мин.), м 9,74/ 10,34/ /19,20 /21,34

Длина, м 22,40 22,40

Высота, м 5,22 5,19

Площадь несущей поверхности (мин. /макс.), м2 55,5/ 57,3 64,0 1) /66,8 1)

Масса пустого самолета, кг 17 500 22220

Взлетная масса (ном./ 32 000/ 45 360/ макс.), кг /41 500 /54000

Грузоподъемность, кг 13 608 17000

Емкость топливных баков (внутр./внешн.), кг 14 720/10630

Удельная нагрузка накрыло (ном./макс.), кг/м2 649/748 791/942

Отношение массы самолета (ном./макс.) к тяге при форсировании, кг/даН 1,8/2,33 2,51/2,98

Максимальное число Маха 2,5

Максимальная скорость, км/ч 2655 2200

Максимальная скорость у земли, км/ч 1470 1345

Практический потолок, м 15 500 18 300

Максимальная дальность, км 6400 6580

Длина разбега, м 915

1) Значения определены приблизительно, с учетом внутрифюзеляжных частей крыла. В некоторых источниках приводятся значения 48,8/58,7 и 48,8/61,0 м2 , а для удлинения-значения 1,34 и 7,56. Однако эти данные противоречивы.

Рис. 2.131. Самолет «Мираж» III-V в зависании.

История создания. Самолет «Мираж» V явился следствием развития программы «Мираж-Бальзак». С использованием самолета «Мираж-Бальзак» в качестве прототипа были построены два значительно отличающихся от него опытных образца, которые сначала были обозначены как «Мираж» III-V (V соответствует ВВП), а затем «Мираж» V. Первый опытный образец «Мираж» III-V 01 был облетан 12 февраля 1965 г. От прототипа он отличался габаритами, массой и силовой установкой, но имел примерно такие же общий вид и аэродинамическую схему. Его назначение учитывало дополнительные возможности тактического применения самолетов ВВП.

Исследования опытного самолета 01 продолжались недолго, так как 8 сентября 1965 г. он разбился. Во время катастрофы погиб пилот США, который принимал участие в испытаниях. Второй опытный образец «Мираж» III-V 02 был облетан 22 июня 1966 г., а уже 12 сентября на нем была достигнута скорость M = 2,04. Однако и этот самолет потерпел катастрофу, которая произошла 28 ноября 1966 г. Опытный образец 02 отличался от 01 не только применением более мощного маршевого двигателя, но также более совершенной конструкцией планера (применение многослойных конструкций, монолитных панелей, получаемых методом глубокого химического травления, и синтетических материалов) и воздухозаборников подъемных двигателей, которые при горизонтальном полете полностью закрывались. По плану дальнейшей разработки самолета «Мираж» III-V предполагалось строительство опытного образца 03 в случае, если удастся разработать подъемные двигатели с удельной массой (отношение собственной массы двигателя к тяге) не больше чем 0,05 кг/даН. Однако после катастрофы опытного образца 02 все дальнейшие работы были приостановлены, а программа самолета ВВП была заменена самолетом классической схемы «Мираж» F.2 и самолетом с изменяемой геометрией крыла «Мираж» G.

Описание самолета. Главной задачей, возлагавшейся на истребитель-бомбардировщик «Мираж» V, являлись разведка и нанесение ядерного удара по территории противника с высоты около 150 м при полете со сверхзвуковой скоростью. Из этих соображений за основу конструкции опытных образцов был принят планер самолета обычного взлета и посадки «Мираж» IIIE при необходимых изменениях габаритов. Был существенно удлинен и расширен фюзеляж, в результате чего увеличились длина самолета, размах и площадь крыла. В целях увеличения эффективности аэродинамического управления длина элевонов была увеличена, и они стали занимать практически всю заднюю кромку крыла. Основные изменения по сравнению с прототипом «Бальзак» коснулись силовой установки. Эти изменения были вызваны увеличением взлетной массы самолета и требованием достижения максимальной скорости M = 2. Увеличение взлетной массы было связано с необходимостью увеличения запаса топлива для обеспечения заданной дальности, а также с увеличением потребления топлива значительно более мощным подъемным двигателем.

Двигательная установка. На самолете «Мираж» V применены 8 двигателей вертикальной тяги RB.162 (улучшенная модификация двигателя RB.108), которые, обладая почти такой же собственной массой (около 125 кг), развивают тягу, в два раза превышающую тягу своего прототипа,-15,69 кН (1600 кГ) каждый. В качестве маршевого двигателя на первом опытном самолете использован турбовентиляторный двигатель TF-106 фирмы SNECMA с тягой на форсаже 74,53 кН (7600 кГ), а на втором-двигатель TF-30 с тягой 50,50 кН (5150 кГ) без форсирования и 82,37 кН (8400 кГ) с форсированием. Применение более совершенных двигателей привело к тому, что для самолета «Мираж» III-V 02 было достигнуто отношение номинальной взлетной массы самолета к тяге подъемной силовой установки, равное 0,96 кг/даН, и отношение массы самолета к форсажной тяге маршевой силовой установки во время обычного старта или при полете с максимальной скоростью, равное 1,45 кг/даН.

Рис. 2.132. Проекции одноместного истребителя-бомбардировщика ВВП «Мираж» V.

Размах крыла, м 8,72

Длина, м 18,00

Взлетная масса (ном./макс.), кг 12000/13 440

Емкость топливных баков, л 1600

Отношение массы самолета (ном./макс.) к тяге при форсировании, кг/даН 1,46/1,63

Максимальное число Маха 2,04