Авиация и космонавтика 1998 09 - [20]

пытывают серьезные проблемы в связи с ростом вредного сопротивления на сверхзвуковых режимах и для устранения этого явления собираются применить поджатие фюзеляжа в хвостовой части (т.е. использовать "правило площадей"). На Рипаблике тотчас провели необходимые расчеты и решили также в хвостовой части фюзеляжа применить такое же конструктивное решение.

Испытания модели XF-I03 выявили интересную особенность при увеличении числа Маха до 2,5-3. При числе М=3 угол наклона поляры крыла существенно уменьшался. Но так как фюзеляж благодаря форме нижней поверхности создавал примерно 22% подъемной силы на сверхзвуке, то происходила компенсация в потере подъемной силы крыла, т.е. крыло как бы разгружалось. Этот эффект специально используется на некоторых современных истребителях при полетах на больших углах атаки.

Расчеты и испытания моделей в трубах показали, что перехватчик обладает хорошей продольной устойчивостью. До числа М=2,2 сохраняется достаточно хорошая путевая устойчивость при углах атаки 8-12°, когда вертикальное оперение затеняется крылом. Большинство современных самолетов не выходят на такие углы атаки при больших сверхзвуковых скоростях, но для XF-103 условия боевого применения требовали полета на таком режиме. Дополнительная устойчивость обеспечивалась большим складывающимся подфюзеляжным килем.

Фирма также провела исследования альтернативных вариантов, так как при посадке был риск, что подфюзеляжный киль заденет ВПП, а кроме того этот киль усложнял конструкцию. Один из вариантов предусматривал установку на верхней поверхности хвостовой части фюзеляжа двух длинных и узких гребней, которые на малых углах атаки обеспечивали устойчивость, но при"их увеличении практически полностью теряли свои свойства.

Для дальнейшего повышения устойчивости была разработана система автоматического увеличения устойчивости, которая обеспечивала координированные развороты и минимизировала инерциальные и аэродинамические силы.

Ранее уже говорилось, что основным материалом для перехватчика XF-103 фирма Рипаблик выбрала титан, хотя и предусматривалось использование и обычных материалов.

Так как на сверхзвуке внешняя поверхность самолета подвергалась значительному нагреву, а также высоким динамическим нагрузкам, то необходимо было обеспечить такое крепление крыла и фюзеляжа, которое обладало бы определенной гибкостью для сохранения формы узлов крепления. Крыло крепилось к фюзеляжу с помощью четырех пальцев, расположенных попарно на переднем и заднем лонжеронах. Эти пальцы соединены со сферическими узлами на шпангоутах фюзеляжа, что обеспечивало поворот крыла вокруг этих пальцев (вертикальный срез). Усилия среза вдоль хорды передавались с обшивки крыла на обшивку фюзеляг жа с помощью шарниров типа "рояльной петли", проложенных вдоль верхней и нижней поверхностей кессона крыла в тех местах, где каждая панель обшивки стыкуется с фюзеляжем. Перемещения, параллельные обшивке фюзеляжа и перпендикулярные "рояльным петлям", обеспечивались благодаря щелям в шарнирах. Оригинальность узлов крепления упрощало конструкцию, а отсутствие подкрепляющих элементов давало экономию в массе конструкции.-

Общий вид и компоновка перехватчика Рипаблик XF-103

Горизонтальное оперение XF-103

Широкое применение титана потребовало разработки соответствующих технологических процессов, учитывающих специфику этого материала. Были разработаны методы горячей и холодной обработки титана. Самой первой деталью, изготовленной их титана, было оперение, которое использовалось в качестве опытного образца.

Так как XF-103 должен был летать на высотах, недоступных для других самолетов, то рассматривался вопрос о степени нагрева обшивки солнечными лучами. Тщательный анализ показал, что солнечный нагрев будет ничтожно малым. Гораздо более серьезной проблемой оказался динамический нагрев, что заставило продумать систему отвода тепла от обшивки самолета. Исследования и эксперименты выявили, что обшивка самолета на самом деле является наименее нагретой частью планера, за исключением носков крыла и поверхностей оперения.

Срок службы летательного аппарата определяется, обычно, усталостным ресурсом. Но если для любого самолета того времени усталостный ресурс подразумевал число циклических нагрузок, которым подвергался самолет (например, число посадок), то для XF-103 появлялись новые типы нагрузок, в частности, нагрузки от теплового нагрева. Поэтому срок службы планера был определен в 4000 летных часов, из которых 10% приходилось на полет при максимальном нагреве. Исходя из этого, продолжительность выполнения боевого задания, во время которого достигалось максимальное число Маха, не должна была превышать 2 ч.

Многие бортовые системы XF-103 были такими же оригинальными, как и сам самолет. Гидравлическая система управления имела регуляторы натяжения тросов с целью исключения их провисания при нагреве и деформациях фюзеляжа. Гидравлические магистрали проходили непосредственно по внутренней поверхности панелей обшивки. Это позволяло легко обнаружить утечку жидкости; для осмотра гидросистемы не требовались многочисленные лючки, необходимо было только снять всю панель обшивки.