Республика XF-103

XF-103
Впечатление художника от XF-103
Роль	Перехватчик
Производитель	Республиканская авиация
Статус	Отменено на этапе макета

Republic XF-103 — американский проект по разработке мощного с ракетным вооружением самолета-перехватчика , способного уничтожать советские бомбардировщики , летящие на скорости до 3 Маха . Несмотря на длительную разработку, он так и не продвинулся дальше стадии макета .

Разработка

В 1949 году ВВС США опубликовали запрос на усовершенствованный сверхзвуковой перехватчик для оснащения командования ПВО . Формально известная как система вооружения WS-201A, но неофициально более известная как перехватчик 1954 года , она предусматривала создание сверхзвукового самолета с всепогодными возможностями, мощным радаром перехвата самолетов и ракетным вооружением класса «воздух-воздух» . Республика была одной из шести компаний, подавших предложения. 2 июля 1951 года три проекта были выбраны для дальнейшей разработки: увеличенный XF-92 компании Convair , который превратился в F-102 , проект Lockheed, который привел к созданию F-104 , и AP-57 компании Republic. AP-57 представлял собой передовую концепцию, почти полностью построенную из титана и способную развивать скорость 3 Маха на высоте не менее 60 000 футов (18 км).

Полномасштабный макет АП-57 был построен и проверен в марте 1953 года. Контракт на три прототипа последовал в июне 1954 года. Работа над прототипами была отложена из-за продолжающихся проблем с титановой конструкцией, а также из-за продолжающихся проблем с предлагаемым двигателем Wright J67 . Позже контракт был сокращен до одного прототипа. В конце концов, J67 так и не поступил в производство, и самолеты, для которых он был выбран, были вынуждены перейти на другие конструкции двигателей или были полностью отменены. Republic предложила заменить J67 на Wright J65 , гораздо менее мощный двигатель. В конечном итоге проект был отменен 21 августа 1957 года, а летающие прототипы так и не были построены.

Проекту была предоставлена ​​короткая отсрочка в рамках проекта «Перехватчик дальнего действия – экспериментальный» (LRI-X), который в конечном итоге привел к созданию North American XF-108 Rapier . Частью этого проекта была разработка усовершенствованного Hughes AN/ASG-18 импульсно-доплеровского радара и ракеты GAR-9 . Republic предложила адаптировать F-103 в качестве испытательного стенда для этих систем с дополнительными топливными баками, занимающими большую часть первоначального места в отсеке для вооружения, хотя он и близко не смог бы приблизиться к требованиям по дальности полета LRI-X. Была проведена некоторая работа по адаптации макета для размещения 40-дюймовой антенны, что потребовало значительного увеличения носовой части. Из предложения ничего не вышло, а испытания ASG-18/GAR-9 вместо этого проводились на модифицированном Convair B-58 Hustler .

Дизайн

Макет F-103 был построен на республиканском заводе. На этом изображении капсула пилота показана в опущенном положении.

Движение

Скорость 3 Маха в 1950-х годах было трудно достичь. Реактивные двигатели сжимают поступающий воздух, затем смешивают его с топливом и воспламеняют смесь. В результате расширения газов создается тяга. Компрессоры обычно могут всасывать воздух только на дозвуковых скоростях. Для работы на сверхзвуке самолеты используют усовершенствованные воздухозаборники , замедляющие сверхзвуковой воздух до полезной скорости. Энергия, теряемая в этом процессе, нагревает воздух, а это означает, что двигателю приходится работать при все более высоких температурах, чтобы обеспечить полезную тягу. Ограничивающим фактором в этом процессе является температура материалов двигателей, в частности лопаток турбины сразу за камерами сгорания. Используя доступные в то время материалы, было трудно достичь скорости, намного превышающей 2,5 Маха.

Решение этой проблемы – снятие турбины. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель состоит в основном из большой трубы, и его относительно легко охлаждать воздухом, нагнетая дополнительный воздух вокруг двигателя. Экспериментальные самолеты с прямоточным воздушно-реактивным двигателем того времени, такие как Lockheed X-7 , развивали скорость до 4 Маха. Однако с прямоточным воздушно-реактивным двигателем существует множество проблем. Экономия топлива, или удельный расход топлива по авиационной терминологии, крайне низка. Это делает общие операции, такие как перелет с одной авиабазы ​​на другую, дорогостоящими. Более проблематичным является тот факт, что прямоточные воздушно-реактивные двигатели полагаются на поступательную скорость для сжатия поступающего воздуха и становятся эффективными только при скорости выше 1 Маха.

Александр Картвели Решение этих проблем придумал главный конструктор республики . Он предложил использовать турбореактивный двигатель Wright J67 (лицензионная модификация Bristol Olympus ), дополненный расположенным за ним прямоточным воздушно-реактивным двигателем RJ55-W-1. Их соединяла серия подвижных воздуховодов, которые могли направлять воздух между двигателями. На низких скоростях самолет будет оснащен двигателем J67, а RJ55 будет действовать как традиционная форсажная камера, создавая в общей сложности тягу около 40 000 фунтов силы (180 кН). На высоких скоростях, начиная со скорости выше 2,2 Маха, реактивный двигатель будет отключаться, и поток воздуха из воздухозаборника будет направляться вокруг реактивного двигателя и непосредственно в RJ55. Хотя полезная тяга была уменьшена из-за отключения реактивного двигателя, работа только на прямоточном воздушно-реактивном двигателе позволила самолету развивать гораздо более высокие скорости.

Оба двигателя были расположены за одним очень большим подфюзеляжным воздухозаборником типа Ферри , в котором использовалась выдающаяся, стреловидная кромка - конфигурация, которая также использовалась для воздухозаборников в корне крыла на F-105 Thunderchief . J67 был установлен сразу за воздухозаборником, под углом к ​​воздухозаборнику ниже осевой линии самолета. RJ55 был установлен рядно с фюзеляжем в крайней задней части, как если бы это был выхлоп обычного двигателя. Над J67 оставалось значительное пустое пространство для воздуховодов.

Крылья и поверхности управления

Все поверхности управления представляли собой чисто треугольные крылья . Основное крыло имело стреловидность 55 градусов и могло вращаться вокруг лонжерона для обеспечения изменяемого угла наклона. При взлете и посадке крыло наклонялось вверх, чтобы увеличить угол падения , сохраняя при этом фюзеляж почти горизонтальным. Длина фюзеляжа затрудняла достижение той же цели путем наклона всего самолета вверх, что потребовало бы очень длинного выдвижения шасси . Система также позволяла фюзеляжу лететь горизонтально потоку воздуха на различных скоростях, устанавливая угол падения, независимый от самолета в целом. Это уменьшило дифферентное сопротивление, тем самым увеличив дальность полета.

Крыло было расколото примерно на две трети размаха. Часть за пределами этой линии способна вращаться независимо от остальной части крыла. Эти подвижные части действовали как большие элероны или, как их называла Республика, типероны . Чтобы площадь поверхности спереди и позади точки поворота была примерно одинаковой, линия разделения была ближе к фюзеляжу перед точкой поворота. От фюзеляжа к типеронам шли большие обычные закрылки. Точки крепления для подвесных баков были доступны примерно 1/3 На расстояния от корня крыла.

Горизонтальные стабилизаторы были, казалось бы, занижены по размеру и установлены ниже линии крыла. Более крупный вертикальный киль был дополнен подфюзеляжным для обеспечения устойчивости на высоких скоростях. Этот плавник складывался вправо, если смотреть сзади, во время взлета и приземления, чтобы избежать удара о землю. Два лепестковых пневматических тормоза были установлены непосредственно за горизонтальными поверхностями, открываясь наружу и вверх под углом примерно 45 ° в зазор между горизонтальной и вертикальной поверхностями. На макете или различных изображениях не видно места для тормозного парашюта, хотя это было обычным явлением для самолетов той эпохи.

Фюзеляж

Фюзеляж был абсолютно гладким, с высокой степенью шлифовки , что обеспечивало низкое лобовое сопротивление на сверхзвуковых скоростях. Конструкция была разработана до открытия правила площади и не имеет какой-либо осиной талии, характерной для самолетов, разработанных в первую очередь после 1952 года. Контуры фюзеляжа были в основном цилиндрическими, но сливались с воздухозаборником, начинающимся вокруг корневой части крыла, придавая ему форму. закругленный прямоугольный профиль посередине, а затем снова возвращается к чистой форме цилиндра на сопле двигателя.

Кокпит

В конструкции кабины изначально был фонарь, но требования к низкому лобовому сопротивлению для высокой скорости предложили его убрать. Идея использования перископа для обзора вперед на высокоскоростных самолетах была тогда в моде, и Avro 730 выбрал очень похожую систему. ВВС потребовали использовать его на F-103. Картвели был против такой схемы и продолжал настаивать на использовании «настоящего» навеса. Проектные документы по всей программе продолжали включать это в качестве дополнительной функции вместе с оценками производительности, которые предполагали, что разница будет минимальной.

В системе, показанной на макетах, использовались два больших овальных окна по бокам кабины и перископическая система, проецирующая изображение на линзу Френеля прямо перед пилотом. В 1955 году концепция перископа была опробована на модифицированном F-84G , который совершил длительный полет по пересеченной местности с заблокированным передним обзором пилота.

уникальная сверхзвуковая спасательная капсула Для XF-103 была разработана . Сиденье пилота располагалось в корпусе с большим подвижным щитком спереди, который обычно сдвигался в область перед ногами пилота. В случае разгерметизации щит поднимется перед пилотом, герметизируя сиденье в герметичной капсуле. Основные летные приборы внутри капсулы позволяли доставить самолет обратно на базу, а окно в передней части щита позволяло использовать перископическую систему. В аварийной ситуации вся капсула будет выброшена вниз вместе с небольшой частью фюзеляжа самолета, что обеспечит устойчивую аэродинамическую форму. Для входа и выхода из самолета катапультный модуль опускался по направляющим из нижней части самолета, что позволяло пилоту просто пройти в кресло, сесть и поднять модуль в самолет. Капсула находилась под полным давлением, что позволяло пилоту продолжать эксплуатацию самолета без скафандра, когда капсула была заблокирована.

Авионика и вооружение

Всю носовую часть самолета занимал большой радар Хьюза, который (в то время) обеспечивал большую дальность обнаружения. Наведение и управление огнем должны были обеспечиваться одним и тем же комплексом MX-1179, разрабатываемым для всех конструкций WS-201. Компания Hughes выиграла этот контракт на свою систему управления огнем Hughes MA-1, которая находилась в стадии разработки. Оружие размещалось в отсеках, расположенных по бокам фюзеляжа за кабиной пилотов, которые открывались переворотом вверх, тем самым поворачивая ракеты из отсеков. Он должен был быть вооружен шестью GAR-1/GAR-3 Falcon (тогда известными как MX-904) с вероятной компоновкой по три или четыре GAR-1 и GAR-3, стреляющих парами (по одному на каждый радар и инфракрасный порт). под руководством), чтобы улучшить шансы на попадание. XF-103 также должен был быть оснащен 36 2,75-дюймовыми FFAR «Mighty Mouse» .

Технические характеристики (XF-103, как задумано)

3-view line drawing of the Republic XF-103

Общие характеристики

• Экипаж: один пилот
• Длина: 77 футов 0 дюймов (23,5 м)
• Размах крыльев: 34 фута 5 дюймов (10,5 м)
• Высота: 16 футов 7 дюймов (5,1 м)
• Площадь крыла: 401 кв. фут (37,2 м ² )
• Пустой вес: 24 949 фунтов (11 317 кг)
• Полная масса: 38 505 фунтов (17 466 кг)
• Максимальный взлетный вес: 42 864 фунта (19 443 кг)
• Силовая установка: 1 Wright XJ67 -W-3 турбореактивный двигатель , тяга 15 000 фунтов силы (67 кН).
• Силовая установка: Wright XRJ55-W-1 1 прямоточный воздушно-реактивный двигатель , тяга 18 800 фунтов силы (84 кН).

Производительность

• Максимальная скорость: 3 Маха (как турбореактивный двигатель) / 5 Маха (только прямоточный воздушно-реактивный двигатель).
• Практический потолок: 80 000 футов (24 390 м)
• Скорость набора высоты: 19 000 футов/мин (97 м/с).
• Нагрузка на крыло: 96 фунтов/кв. футов (470 кг/м). ² )
• Тяга/вес : 0,57 (только на форсаже); 0,95 (форсажная камера и ПВРД)
• Боевой радиус: 245 миль (394 км)
• Перегоночная дальность: 1545 миль (2486 км)

Вооружение

• Ракеты: размером 2,75 дюйма (70 мм). FFAR 36 ракет
• Ракеты: 6 или 4 GAR-1/GAR-3 AIM-4 Falcon. ракеты класса «воздух-воздух»

См. также

• Серия Века

Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи

• Норд 1500 Грифон
• Североамериканская рапира XF-108

Библиография

• Крикмор, Пол, Lockheed Blackbird: За пределами секретных миссий. Оксфорд, Великобритания: Оспри, 2004. ISBN   978-1-84176-694-2 .
• Дженкинс, Деннис Р. «Титановый Титан: История XF-103». Airpower , январь 2004 г.
• Дженкинс, Деннис Р. и Тони Р. Лэндис. Экспериментальные и прототипы реактивных истребителей ВВС США. Миннесота: Specialty Press, 2008. ISBN   978-1-58007-111-6 .
• Дженкинс, Деннис Р. и Тони Р. Лэндис. Валькирия: североамериканский супербомбардировщик со скоростью 3 Маха . Северный филиал, Миннесота: Издатели и оптовики специализированной прессы, 2004. ISBN   1-58007-072-8 .
• Пейс, Стив. X-Fighters: экспериментальные и прототипные истребители ВВС США, от XP-59 до YF-23 . Сент-Пол, Миннесота: Motorbooks International, 1991. ISBN   0-87938-540-5 .

Внешние ссылки

• Музей ВВС США: XF-103