Истребитель-бомбардировщик General Dynamics F-111.

Первый американский самолет с крылом изменяемой геометрии

Модератор: Doctor Web

Аватара пользователя

Автор темы
Scharnhorst
Администратор
Администратор
Сообщения: 5403
Зарегистрирован: 05 ноя 2010, 22:36
Награды: 2
Репутация: 1909
Настоящее имя: Владимир
Пол:: Мужской
Откуда: Украина, Винницкая область
:
Заслуженный авиатор. Активный форумчанин
Благодарил (а): 423 раза
Поблагодарили: 1156 раз
Пол: Мужской - Мужской
Контактная информация:
Ukraine

#1 Истребитель-бомбардировщик General Dynamics F-111.

Сообщение Scharnhorst » 07 мар 2021, 22:26

История создания


Крыло изменяемой геометрии


В конце 1950-х - начале 1960-х годов в передовых авиационных державах мира наблюдался повышенный интерес к внедрению в практику самолетостроения крыла изменяемой стреловидности. Оно рассматривалось как радикальное средство удовлетворения комплекса противоречивых, с аэродинамической точки зрения, требований к сверхзвуковым самолетам, таких как хорошие взлетно-посадочные характеристики, высокое качество в сверхзвуковом полете и большая дальность полета в крейсерском режиме.
В полностью развернутом положении такое крыло уменьшало бы скорости взлета и посадки, сокращало длину разбега и пробега, при максимальном угле стреловидности - способствовало осуществлению скоростного броска у земли или полету на максимальной скорости на большой высоте. В промежуточных положениях обеспечивались быстрый разгон, а также большая дальность полета или длительное барражирование в заданной зоне. Летательный аппарат становился многорежимным.
Интересный факт: идее изменяемой геометрии несущих поверхностей порядка ста лет. Зародилась она в начале XX столетия, когда о стреловидном крыле еще и речи не шло. В середине 1930-х годов А. Буземан впервые указал на преимущества стреловидного крыла при сверхзвуковых скоростях полета. Позже А. Липпиш предложил поворачивать крыло в его плоскости, чтобы сочетать высокую скорость с приемлемыми взлетно-посадочными характеристиками.
Первые практические попытки по внедрению крыла изменяемой стреловидности на военных самолетах можно отнести к середине 1940-х годо. Пионерами в этой области стали немцы, за ними, опираясь во многом на трофейные материалы, последовали американцы. На германском реактивном истребителе "Мессершмитт" Р. 1101 угол стреловидности менялся на земле перед полетом в зависимости от задания. Опытный образец этой машины практически достроили, но в воздух он не поднимался. На базе германских разработок американская фирма "Белл" в начале 1950-х годов построила два экземпляра самолета Х-5, у которого стреловидность менялась в полете в диапазоне от 20° до 60°. Испытания продолжались до середины 1955 года на дозвуковых скоростях при различных положениях крыла. При этом один Х-5 потеряли в октябре 1953 года.
Следующим шагом стал опытный палубный истребитель ХF10F-1 "Ягуар", построенный фирмой "Грумман". Первый из трех его экземпляров поднялся в воздух в мае 1952 года. Вторая машина не летала, а третья предназначалась для статических испытаний. Самолет имел очень сложную конструкцию. На испытаниях он показал неудовлетворительные летные характеристики, хотя, по отзывам летчика, изменение стреловидности обеспечивало эффект, подтверждавший теоретические данные. Все работы по "Ягуару" прекратили, заказ на 30 самолетов аннулировали.
Изображение - опытный палубный истребитель ХF10F-1 "Ягуар".
К началу 1960-х годов в мире работали по нескольким программам создания боевых самолетов с изменяемой геометрией крыла. Прежде всего, это американская программа разработки тактического многоцелевого истребителя ТFХ, в дальнейшем перешедшая в проектирование самолета F-111. Она основывалась на проведенных в США исследованиях схемы крыла изменяемой стреловидности с разнесенными шарнирами поворота. У этого самолета консоли поворачивались не целиком, их корневые части оставались неподвижными и играли роль дестабилизаторов, избавлявших от необходимости продольного перемещения крыла. Именно подобное решение реализовали на большинстве советских и западных боевых самолетов с крылом изменяемой геометрии.
Изображение - один из самолетов, созданных по программе TFХ.
Другой подход продемонстрировали конструкторы истребителя-бомбардировщика с вертикальным или укороченным взлетом, совместно разрабатывавшимся компаниями "Фоккер" и "Рипаблик". Сaмолет D.24 "Элайенс" создавался под требования НАТО. Он имел основное не¬подвижное треугольное крыло и вспомогательное поворачивающееся, шарнирно связанное с фюзеляжем. В убранном положении вспомогательное крыло размещалось на верхней поверхности основного. В полете с малыми скоростями, а также при взлете и посадке оно разворачивалось, угол стреловидности при этом был близок к нулю. В сверхзвуковом полете вспомогательное крыло убиралось, и несущая поверхность приобретала треугольную форму.
Изображение - модель самолета D.24 "Элайенс"
Фирма "Боинг" в этот же период по собственной инициативе для замены разведчика "Мохаук" проектировала самолет аналогичного назначения, стреловидность крыла у которого могла меняться от 0° до 75°. Но машина построена не была.
В Великобритании компания "Виккерс" в течение десяти лет вела работы по сaмолету "Суоллоу" с крылом большого удлинения. Плоскости предполагалось крепить к фюзеляжу с помощью "суставного" узла, позволявшего одновременно изменять как угол стреловидности, так и угол установки. Двигатели устанавливaлись на концах крыла и поворачивались в горизонтальной плоскости вместе с ним. Управление самолетом планировaли осуществлять с помощью двигателей, поворачивавшихся также в вертикальной плоскости; применение традиционных рулевых поверхностей не предусматривалось. В полете с малыми скоростями, а также при взлете и посадке крыло стреловидности не имело, а при больших скоростях оно занимало положение со стреловидностью 80°. В 1960 году эта компания получила заказ от британского министерства обороны на предварительную проработку проекта палубного истребителя-бомбардировщика по схеме "Суоллоу". Рассматривалась также возможность оснащения подобным крылом сверхзвукового пассажирского самолета на 60 мест.
Моя "визитка",БТ-7 от UM

Изображение
Чтобы достичь мастерства в чем-либо - надо заниматься этим каждый день...

Аватара пользователя

Автор темы
Scharnhorst
Администратор
Администратор
Сообщения: 5403
Зарегистрирован: 05 ноя 2010, 22:36
Награды: 2
Репутация: 1909
Настоящее имя: Владимир
Пол:: Мужской
Откуда: Украина, Винницкая область
:
Заслуженный авиатор. Активный форумчанин
Благодарил (а): 423 раза
Поблагодарили: 1156 раз
Пол: Мужской - Мужской
Контактная информация:
Ukraine

#2 Истребитель-бомбардировщик General Dynamics F-111.

Сообщение Scharnhorst » 22 мар 2021, 21:17

Разработка F-111



Начало работ по самолету F-111 можно отнести к 1958 году. 27 марта 1958 года ВВС США подготовили требования GOR 169 к всепогодному истребителю вертикального или короткого взлета и посадки с максимальной скоростью, более чем в два раза превышающей скорость звука. Тактическому авиационному командованию ВВС требовался носитель тактического ядерного оружия, способный стать преемником F-105, характеристики которого уже не полностью отвечали доктрине массированного возмездия. В соответствии с этим в 1959 году сформулировали основные подходы к решению задачи.
Самолет должен был нести во внутреннем бомбоотсеке ядерный боеприпас. Предусматривалась способность пересекать Атлантический океан без дозаправки топливом в полете и возможность базирования на передовых аэродромах в Европе с короткими взлетно-посадочными полосами. Скорость полета на больших высотах предполагалась не менее М=2,5. При этом предписывалось обеспечить длительный полет у земли на высокой дозвуковой скорости. Основным при выполнении боевого задания считался режим малая-малая-большая высота.
Уже первые прикидки показали, что самолет по взлетной массе превзойдет 50 т. То, что ему предстояло работать чуть ли не с грунтовых аэродромов, в сочетании с требованиями на дозвуке пересекать Атлантику, на сверхзвуке летать на средних и больших высотах, да еще работать на трансзвуке у земли, толкало разработчиков к применению крыла изменяемой в полете стреловидности.
Дополнительно для получения большой дальности предложили использовать более экономичные двухконтурные турбореактивные двигатели. Ни то, ни другое еще никто не отваживался внедрять на серийном боевом самолете, тем более одновременно.
После почти трехлетних поисков разумного решения, оценив сложность выбранной концепции, заказчик 14 июля 1960 года представил новые требования SOR 183. Это задание отличалось отказом от вертикального взлета и посадки, замененных укороченными при действиях с грунтовых полос. Радиус действия на малых высотах определялся в 1 300 км, включая сверхзвуковой бросок (при скорости М=1,2) на расстояние 640 км на предельно малой высоте.
ВВС США требовался всепогодный двухместный самолет с максимальной скоростью, соответствующей М=2,5. Оговаривались потолок более 18 300 м и перегоночная дальность без дозаправки топливом в полете 6 120 км, обеспечивавшая возможность оперативной переброски авиационных соединений из США в Европу. Масса боевой нагрузки определялась в диапазоне 7,3 - 14,1 т.
Машина квалифицировалась как иcтребитель и могла бы решать задачи завоевания превосходства в воздухе. Но, в то же время, в основном самолет предназначался для атак наземных целей с применением обычного и ядерного оружия. То есть, по сути, требовался типичный истребитель-бомбардировщик, нацеленный на изоляцию района боевых действий. Ему предстояло заменить F-105. В декабре 1960 года новая машина получила название ТFХ ("экспериментальный тактический истребитель").
В начале 1960-х годов в составе команды президента Дж. Ф. Кеннеди министром обороны стал Р. Макнамара - апологет повышения эффективности создания, производства и эксплуатации боевой техники. Одним из проявлений подобного подхода стал курс на минимизацию числа типов, вновь разрабатываемых самолетов для ВВС и морской авиации. 16 февраля 1961 года Макнамара рекомендовал изучить возможность проведения самолетом ТFХ непосредственной поддержки наземных войск, а также решения задачи ПВО флота вместо проектировавшегося перехватчика РбО "Миссайлер". Требования по непосредственной поддержке вскоре сняли, зато в июне 1961 года напомнили о необходимости использования нового самолета в ВМС. 8 сентября того же года приняли решение о его разработке в двух вариантах - палубном и сухопутном, под пересмотренные объединенные требования SOR 183. Это был первый случай изначального проектирования в США самолета в вариантах наземного и авианосного базирования. Взлетная масса модификации для ВВС должна была составлять около 27,2 т (примерно на 9,1 т меньше, чем предлагалось ранее), для флота - примерно 25,0 т. Затем 29 сентября задание разослали десяти ведущим самолетостроительным фирмам США ("Боинг", "Чэнс-Воут", "Дуглас", "Дженерал Дайнемикс", "Грумман", "Локхид", "Макдоннел", "Норт Америкэн", "Нортроп" и "Рипаблик"). В ответ компании подготовили свои технические предложения. Представленные проекты отличались в деталях, но в основном вращались вокруг идеи самолета с крылом изменяемой стреловидности. В декабре 1961 года будущий самолет получил обозначение F-111А в варианте для ВВС и F-111В - для морской авиации.
Изображение - представление публике модели F-111.
В конкурентной борьбе в лидеры вышли "Боинг" и "Дженерал Дайнэмикс". Обе они представили проекты с крылом изменяемой стреловидности и ТРДД ТF-30. Эти фирмы получили контракты на дальнейшую проработку своих конструкций. 24 ноября 1962 года после рассмотрения четвертого варианта предложений от каждой компании объявили о выборе проекта "Дженерал Дайнэмикс", разработанного под руководством Р. Уидмера. Решающую роль сыграла унификация в нем на 80% сухопутной и морской модификаций, по сравнению с 60% у самолета "Боинг". На этой стадии "Дженерал Дайнэмикс" затратила на проект 2 млн человеко-часов, в том числе 5 000 ч - на испытания в аэродинамических трубах.
Изображение - модель F-111 в аэродинамической трубе.
Ее самолет представлял собой большую машину с двумя ТРДД в задней части фюзеляжа. В ходе доводки проекта крыло немного сдвинули назад, переместив также воздухозаборники двигателей, и изменили схему размещения шасси в убранном положении.
Крыло состояло из центральной неподвижной части и двух поворотных консолей. С помощью гидравлического привода консоли могли устанавливаться под различным углом. Механическая связь обеспечивала синхронность их движения. При малой стреловидности осуществляли взлет, посадку и полет на дозвуковой крейсерской скорости. При полном развороте консолей назад они с горизонтальным оперением образовывали подобие треугольного крыла. Система щитков обеспечивала сопряжение поверхностей при разных положениях консолей. Экипаж из двух человек размещался в кабине бок о бок. Для него предусматривалась оригинальная система спасения в отделяемой пиротехническим шнуром кабине. У палубного варианта она должна была отделяться от самолета также при погружении в воду на глубину более 4,5 м. В ходе доработки проекта площадь стабилизатора увеличили, чтобы компенсировать смещение центра масс при развороте консолей.
Применялось обычное шасси с носовой стойкой. Все три его опоры в полете убирались в фюзеляж. Самолет вооружался 20-мм пушкой и нес значительную боевую нагрузку, частично размещавшуюся во внутреннем бомбоотсеке.
21 декабря 1962 года с "Дженерал Дайнемикс" заключили контракт на постройку 23 опытных образцов, в том числе 18 F-111А и пяти F-111В. В ноябре 1963 года компания передоверила разработку F-111В фирме "Грумман", имевшей огромный опыт работы над палубными самолетами.
Работа по сухопутной модификации продвигалась быстрее. Построили ее полноразмерный макет, который окончательно утвердили в сентябре 1963 года. В октябре выпустили первые рабочие чертежи. По ним сразу же начали изготавливать детали, в том же месяце на заводе в Форт-Уорте приступили к постройке первого опытного образца, не дожидаясь полной готовности конструкторско-технологическои документации. В октябре 1964 года один опытный F-111А уже собрали с двигателями YТF-30-Р1 из установочной серии. Доводку отделяемой кабины еще не завершили, поэтому смонтировали обычные катапультные кресла. 15 октября эту машину выкатили из цеха и приступили к многочисленным проверкам систем и оборудования.
ИзображениеИзображение - первый опытный образец F-111A.
Первый полет имел место 21 декабря 1964 года с базы Карсуэлл, самолет поднял в воздух экипаж в составе летчиков-испытателей фирмы Р. Джонсона и У. Прапа. В этом полете крыло фиксировалось под углом 26°. Пилотам не удалось убрать после взлета закрылки, поэтому вместо намеченного часа летали всего 24 минуты. Самолет приземлился благополучно.
Изображение - взлет одного из опытных F-111A.
6 января 1965 года состоялся второй полет. В нем предстояло проверить работу механизма разворота консолей. На высоте 3 000 м Джонсон перевел крыло в положение максимальной стреловидности. По сообщению летчика, изменение геометрии прошло "плавно и бесшумно". При увеличении стреловидности самолет проявил небольшую тенденцию к переходу в пикирование, но ее тут же парировали. Пилотам поставили задачу перейти скорость звука, но неожиданно на самолете заглохли оба двигателя. Их удалось запустить вновь, история закончилась благополучно, но дальнейшие полеты приостановили до выяснения причин. Фирма "Пратт-Уитни", создавшая ТF30, приложила много усилий для повышения надежности работы компрессора.
25 февраля 1965 года поднялся в воздух второй опытный образец. Первую машину в это время дорабатывали. После достижения результатов в доводке компрессора 5 марта первый F-111А все-таки преодолел звуковой барьер, дойдя до скорости М=1,3.
Изображение - второй опытный образец F-111A.
Но истинной причины происшествия с первым экземпляром, чуть не обернувшегося аварией, еще не установили. Уже позже определили, что при переходе к сверхзвуковому режиму происходит срыв потока с лопаток направляющего аппарата. Двигатель постоянно дорабатывали, так что цена его постепенно выросла втрое. Лишь потом выяснили, что причина не в ТРДД, а в конструкции воздухозаборников. Доводку ТF30 вели на втором опытном образце F-111А, который в 1966 году передали фирме "Пратт-Уитни". Испытания этой машины вели на аэродроме Брэдли-Филд. 30 апреля 1965 года облетали третий образец самолёта, 29 июня - четвертый.
Изображение - взлет третьего опытного F-111A.
Палубный F-111В немного отставал от сухопутного "собрата". Это был дальний перехватчик, который должен был обеcпечивать ПВО авианосного соединения. У него, по сравнению с F-111А, носовую часть выполнили на 2,59 м короче, а консоли крыла удлинили крепившимися на болтах дополнительными законцовками по 1,07 м. Из-за укорочения носа часть БРЭО перенесли за кабину, что уменьшило запас горючего. Для уменьшения длины самолета при хранении носовая часть могла откидываться вверх, а киль складывался. Киль сделали на 0,15 м ниже. Переднюю стойку шасси усилили и снабдили креплением к челноку катапульты. Намеревались усилить и основные стойки, но потом отказались от этой идеи. На палубной машине диаметр всех колес взяли меньше, а давление в пневматиках подняли. Существенные изменения внесли в оборудование. На сухопутной модификации радиолокационных станций имелось две: АN/АРQ-11З следила за воздухом, а АN/АРQ-11О - за землей. Перехватчик мог нести до шести ракет АIМ-54 "Феникс", из них две - в бомбоотсеке. Предполагали, что палубный вариант станет примерно на тонну легче сухопутного, но в заданные пределы не уложились. Реально разница в массе получилась примерно в 500 кг.
Опытный образец морского варианта строили на заводе "Грумман" в Кэлвертоне. 11 мая 1965 года его впервые продемонстрировали публике, а 16 мая самолет поднял в воздух летчик Р. Доннелл. Полет произошел на несколько недель раньше плана, и фирма получила от министерства обороны заслуженную премию. К середине октября машина налетала около 70 ч. К этому времени построили второй F-111В, облетанный 24 октября, а к концу года - третий.
Изображение - первый опытный экземпляр F-111В.
Далее доводку обеих модификаций F-111 вели практически параллельно. При выборе направления перемещения ручки управления стреловидностью крыла столкнулись два подхода. Одни специалисты говорили, что перемещение ручки должно совпадать с направлением движения консолей - то есть при движении ручки вперед консоли тоже отклоняются вперед. Другие считали, что ручка, как и рычаг управления двигателем, ассоциируются со скоростью полета, и перемещение вперед должно соответствовать росту скорости и, следовательно, отклонению консолей назад. Первоначально возобладала вторая концепция. Но спор решили на практике в ходе очередного полета опытного образца F-111 А 19 января 1967 года при заходе на посадку экипаж обратил внимание на чрезмерную скорость снижения. Консоли крыла располагались под углом 26°, а рычаги управления двигателями занимали положение, соответствующие стреловидности 16°. Командир мгновенно отреагировал перемещением рукоятки управления стреловидностью, но в спешке вместо того, чтобы отклонить ее назад, он чисто рефлекторно толкнул ручку вперед. Самолет просел и ударился о землю. Крыло в этот момент находилось в положении со стреловидностью 50°. До посадочной полосы оставалось около 2 км, экипаж сумел благополучно погасить скорость до полной остановки машины. Второй пилот, целый и невредимый, выпрыгнул из кабины, обежал нос самолета и попытался помочь находившемуся в шоке командиру. В этот момент вспыхнул пожар, и второй пилот получил смертельные ожоги. Командир выжил. После этого приняли схему управления, при которой направление движения ручки совпадало с направлением перемещения консолей.
Изображение - кабина пилотов F-111B.
Размещение летчиков бок о бок привело к ухудшению обзора вбок. Сидящий слева почти ничего не видел вправо, и наоборот. В качестве альтернативы спроектировали вариант F-111В с сиденьями экипажа, расположенными тандемом. Но он остался только на бумаге.
Министерство обороны все-таки заказало еще два F-111В как эталоны для серийного производства. В 1965 году запланировали закупку 350 таких машин. У них носовую часть фюзеляжа перед кабиной нарастили на 0,6 м. Оба самолета получили двигатели ТF30-Р12 и усовершенствованные воздухозаборники. Эти машины также включились в программу испытаний. Но в мае 1968 года конгресс США решил прекратить финансирование доводки F-111В, считая его бесперспективным. В июле министерство обороны издало соответствующий приказ. Еще способные летать опытные образцы палубного истребителя использовали для различных экспериментов до середины 1971 года.
Все опытные машины модификации А комплектовались двигателями ТF30-Р1, первые 11 из них не имели отделяющейся кабины. Программа испытаний F-111А продолжалась до 1973 года, хотя серийное производство начали значительно раньше.
Моя "визитка",БТ-7 от UM

Изображение
Чтобы достичь мастерства в чем-либо - надо заниматься этим каждый день...


Вернуться в «Авиация стран НАТО и США (1947-наши дни)»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость