Сверхзвуковые самолеты

Цихош Эдмунд

Фюзеляж самолета состоит из двух частей – передней и основной. В передней части фюзеляжа (с многослойной обшивкой) находится кабина пилота, выполненная вместе с носовым коническим обтекателем как одно целое независимо от остальной части фюзеляжа. Первоначально планировалось, что в аварийных ситуациях она будет отделяться целиком. Поэтому она крепится лишь с помощью четырех болтов.

Тем не менее в опытных образцах самолета были использованы обычные катапультируемые сиденья, однако их использование было возможным только после того, когда в высотном скафандре пилота создавалось необходимое давление. Основная часть фюзеляжа почти полностью занята каналом воздушно-реактивного двигателя. Между корпусом ПВРД и обшивкой фюзеляжа расположены ниши уборки передней и главных стоек шасси (главные стойки убираются вперед, передняя-назад), двухсекционные тормозные щитки и агрегаты

топливной системы. Конструкция фюзеляжа – балочная, с усиленными шпангоутами, расположенными в плоскостях крыльевых лонжеронов. К шпангоуту крепления переднего лонжерона крыла крепятся главные стойки шасси и передний узел навески турбореактивного двигателя. Внутренняя обшивка обеспечивает необходимую форму канала прямоточного воздушно-реактивного двигателя, а внешняя принимает на себя нагрузку от изгиба и скручивания фюзеляжа. Над воздухозаборником, по обеим сторонам фюзеляжа, расположены два профилированных аэродинамических гребня, ограничивающих перетекание пограничного слоя с фюзеляжа на крыло. В самолете «Гриффон» I задняя часть фюзеляжа выполнена с большим сужением. Под его фюзеляжем имелись две аэродинамические направляющие, которые по причине большого угла развала во многих источниках ошибочно назывались дополнительным горизонтальным оперением. Исследования показали, что в области околозвуковых скоростей полета в этой части фюзеляжа происходит резкий отрыв потока, что вызывает боковую качку самолета, которой направляющие не противодействуют. Поэтому в самолете «Гриффон» II от них отказались, а обводы хвостовой части фюзеляжа выполнены более плавными.

Рис. 2.49. Проекции истребителей-перехватчиков «Гриффон» I и «Гриффон» II.

Вертикальное оперение-классическое, с рулем направления, без массовой балансировки и аэродинамической компенсации. Конструкция киля-двухлонжеронная, а руля – многослойная. В самолете «Гриффон» I концевые обтекатели оперения использованы как контейнеры для двух тормозных парашютов. В самолете «Гриффон» II предусмотрен один парашют (в контейнере, расположенном непосредственно под рулем), а в концевых обтекателях оперения размещены антенны радиостанции.

Двигательная установка. На первом опытном экземпляре самолета («Гриффон» I) установлен турбореактивный двигатель «Атар» 101F фирмы SNECMA тягой 37,26 кН (3800 кГ) при форсировании, расположенный внутри воздушного канала диаметром 1,37 м. Двигательная установка самолета «Гриффон» II представляет собой комбинацию турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателей общей массой 1700 кг (ТРД с кожухом и системой топливоподачи 1100 кг, ПВРД с необходимым оборудованием 517 кг; внутренняя обшивка фюзеляжа, представляющая собой кожух ПВРД, 73 кг). Турбореактивный двигатель «Атар» 101 Е-3 тягой 34,32 кН (3500 кГ), без форсажной камеры, расположен соосно с прямоточным воздушно- реактивным двигателем в специальном кожухе, приспособленном для работы внутри ПВРД, и оканчивается выпускной трубой, которая вместе с соплом образует выхлопную часть прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Во время полета с М ~ 2 тяга ПВРД составляет около 80% тяги всей двигательной установки, т.е. 41,19 кН (4200 кГ) на высоте 15000 м и 24,52 кН (2500 кГ) на высоте 18000 м. Совместный воздухозаборник не регулируется.

Летно-технические данные «Гриффон» I II

Размах крыла, м 8,10 8,12

Длина, м 14,54 15,72

Высота, м 5,0 4,7

Площадь несущей поверхности, м2 32,0 32,0

Нормальная взлетная масса, кг 6745 6900

Номинальная удельная нагрузка на крыло, кг/м2 211 216

Номинальное отношение массы самолета к форсажной тяге 1* , кг/даН 1,80 2,00

Максимальное число Маха 2,10 2,19

Максимальная скорость на высоте 15 250 м, км/ч … 2336

Минимальная скорость, км/ч … 250

Взлетная/посадочная скорость, км/ч 241/278

Вертикальная скорость, м/с … 100

Время подъема на высоту 15000 м 4 мин 58 с

Длина разбега, м … 1000

Длина пробега, м … 600

1* Только ТРД.

«Тандерчиф» F-105 фирмы «Рииаблик»-одноместный истребитель- бомбардировщик-США, 1955 г.

История создания. В начале 50-х годов

Министерство обороны США сочло необходимым иметь на вооружении авиации более крупные и более тяжелые самолеты-истребители, способные нести ядерное оружие и осуществлять полеты на малых высотах. В 1951 г. фирма «Рипаблик» по собственной инициативе приступила к разработке проекта такого самолета. Первый контракт на разработку самолета, предназначаемого для выполнения разнообразных заданий, был подписан только в 1954 г., когда создание двух опытных образцов YF-105A значительно продвинулось вперед. Облет первого образца был проведен 22.10.1955 г., а поставки в воинские подразделения начались в мае 1958 г. В общей сложности в 1957-1964 гг. было построено 833 самолета следующих модификаций:

– одноместный для выполнения заданий в любых атмосферных условиях дня и ночи независимо от высоты F-105B (75 самолетов, испытание первого 24.05.1956 г.) и F-105D (610 самолетов, 9.06.1959 г.);

– двухместный F-105F (143 самолета, испытание 11.06.1963 г.) и F-105G [переоборудование 48 самолетов F-105F в рамках программы «Уайлд Визел» («Дикая ласка»); самолет с оператором электронной аппаратуры, предназначаемый для уничтожения радиолокационных станций; 7.08.1967 г.];

– разведчик RF-105B (3 экземпляра с первоначальным обозначением JF-105B).

В общей сложности в течение первых 6 лет разработки самолета было затрачено свыше 5000000 конструкторских человеко-часов.

Самолет модификации F-105D поставлялся на экспорт по цене 1600 000 долл. Самолеты F-105 были приняты на вооружение после снятия F-100 и частично сняты после принятия на вооружение самолетов F-111.

Рис. 2.50. Истребитель-бомбардировщик «Тандерчиф» F-105B.

Описание самолета. «Тандерчиф» представляет собой построенный по классической схеме сред- неплан со стреловидным крылом, оснащенным носовыми щитками, интерцепторами, элеронами и закрылками. Небольшого удлинения крыло (3,18) с углом стреловидности 45°, определяемой по линии фокусов, изготовлено с применением профилей относительной толщины 5,5% в корневом и 3,7% в концевом сечениях. В околофюзеляжных частях расположены ниши уборки главных стоек шасси (полностью убираемых в крыло вдоль размаха в сторону фюзеляжа) и крыльевые воздухозаборники двигателя. Последние (с пропускной способностью 28 000 м 3 /мин) обладают скошенными, за остренными кромками, вызывающими «расщепление» скачков уплотнения на систему скачков меньшей интенсивности, что существенно уменьшает их вредное влияние на характер обтекания задней части фюзеляжа и оперения. Спрофилированные таким образом воздухозаборники не только увеличивают тягу двигателя, но и повышают устойчивость самолета в сверхзвуковом полете.

Технологически разделенный на три части фюзеляж был разработан с учетом правила площадей (начиная с модификации В). В передней части (до силового шпангоута крепления переднего лонжерона крыла) находятся: отсек оборудования, ниша уборки передней стойки шасси, кабина экипажа с фонарем, открываемым вверх и назад, и топливный бак. В центральной части расположены двигатель с воздушным каналом и остальные топливные баки. Хвостовая часть (от силового шпангоута крепления лонжерона киля) крепится к центральной с помощью четырех болтов и образует цельную конструкцию с килем и горизонтальным оперением. В этой части также располагаются контейнер тормозного парашюта и четырехсекционные тормозные щитки, образующие окончание фюзеляжа и одновременно выполняющие роль выходного сопла двигателя. В зависимости от режима полета могут отклоняться две или четыре секции щитков. Во время посадки отклоняются только боковые щитки, так как верхняя плоскость находится за контейнером тормозного парашюта, а отклонение нижней секции вызывало бы уменьшение угла атаки.

Управление самолетом осуществляется с помощью элеронов, пятисекционных интерцепторов, управляемого стабилизатора и руля направления. При полете на малых скоростях поперечное управление обеспечивают элероны, которые при переходе на большие скорости блокируются в нейтральном положении. На этом режиме полета необходимая управляемость обеспечивается расположенными на верхних поверхностях крыла (перед передними кромками закрылков) интерцепторами. У выдвижных двухсекционных щелевых закрылков при отклонении вниз задняя часть может отклоняться вверх, что облегчает подвешивание на наружных замках длинных грузов большого диаметра. Плоскости стабилизатора спарены механически (с помощью поперечной балки, выполненной в виде полукольца, охватывающего снизу форсажную камеру). В целях увеличения вертикальной стабилизации используется подфюзеляжный киль.