Авиация и время 2007 04 - [5]
Сложности буквально пронизывали программу «Окскарт», проникнув даже в сферу психологии. Еще бы! Ведь проектные характеристики А-12 казались просто фантастическими, в 2 раза превышающими показатели лучших истребителей тех лет F-100 Super Sabre и F-101 Voodoo. Двенадцатый «Архангел» предназначался для полета на высоте около 24000 м, где атмосферное давление едва превышает 1% от привычного человеку, а температура снижается до -60°С. При этом колоссальная скорость полета, соответствующая М-3,2, должна была приводить к кинетическому нагреву отдельных элементов его конструкции до 565°С! Для сравнения: жало паяльника нагревается лишь до 315*С. Двигатели самолета за секунду могли проглотить более 2800 куб. м воздуха, что эквивалентно одновременному вздоху 2 млн. человек! Как и из чего следовало строить такой самолет?
Одним из главных средств достижения цели американцы избрали аэродинамическую компоновку машины, которую рассматривали как компромисс между необходимым уровнем крейсерского качества и допустимой величиной ЭПР. В ранних компоновках «Архангел» напоминал увеличенный F-104. Но постепенно инженеры-локационщики уговорили Джонсона установить на фюзеляж боковые наплывы, прежде всего из соображений исключения отражения РЛ-сигналов вбок. Продув новую компоновку, аэродинамики «Сканк Уоркс» неожиданно увидели, что наплывы дали положительный эффект не только в смысле снижения ЭПР. Они обеспечивают уменьшение сдвижки фокуса назад при переходе через М=1, а на определенных углах атаки генерируют мощные вихри, которые создают дополнительную подъемную силу в передней части самолета. Это позволило придать более оптимальную форму крылу, уменьшить его сопротивление, благодаря размещению в наплывах части разведоборудования отдать больший объем фюзеляжа под топливо и тем самым увеличить дальность полета. Посадочную скорость также удалось снизить, так как вихри создавали над крылом турбулентный поток и затягивали начало срывных явлений до больших углов атаки. Интересно, что благодаря наплывам «Черные птицы» могли совершать маневры со столь большими углами атаки, что это вызывало проблемы в работе воздухозаборников двигателей. В этом смысле А-12 является предшественником истребителей четвертого поколения, таких как F-16 или Су-27. Для снижения ЭПР служили и «заваленные» внутрь кили.
Чтобы уменьшить потери на балансировку самолета бесхвостой схемы во время сверхзвукового крейсерского полета, конструкторам пришлось пойти на еще один совершенно неординарный для тех лет шаг – свести к абсолютному минимуму запасы его статической устойчивости на дозвуке. Соответственно, для А-12 пришлось создать систему повышения устойчивости.
В целом внутренний облик самолета по своей необычности ничуть не уступал внешнему. Небывалые температуры, в которых предстояло работать основным элементам конструкции А-12, вынудили широко применить титановые сплавы, доля которых достигла 85%.
Скоростные пробежки А-12 накануне первого вылета
Основную часть оставшихся 15% составляли композиционные материалы. Не будем забывать – это в самом начале 1960-х гг.! Естественно, столь радикальный переход на новые материалы поставил перед технологами «Сканк Уоркс» множество неожиданных и абсолютно неизученных проблем. Например: что титан не совместим с хлором, фтором и некоторыми другими элементами, знали все, но никто не подумал, что по этой причине нельзя выполнять разметку титановых листов обычными маркерами, которые содержат эти химические вещества. Листы разметили по старинке, и уже через 12 часов в результате сильнейшей коррозии в них образовались дыры! А вот загадка, над которой лучшие умы «Сканк Уоркс» бились в течение года: титановые панели, изготовленные летом, почему-то покрывались пятнами и теряли прочность, в то время, как с изготовленными зимой этого не происходило. Дело оказалось в воде, использованной для промывки деталей – летом она была слишком хлорированной. Решил проблему переход на дистиллированную воду.
Кинетический нагрев при длительном крейсерском полете неизбежно должен был приводить к температурным расширениям отдельных элементов конструкции, причем в течение полета они могли несколько раз расширяться и сжиматься. Так, для дозаправки в воздухе необходимо снизить скорость до дозвуковой, при этом разогретый в ходе сверхзвукового броска самолет будет продолжать полет при температуре окружающего воздуха -55°С, интенсивно охлаждаясь и как бы съеживаясь. Затем может последовать новый нагрев и новое расширение. Чтобы предварительно изучить возможные термоэффекты, была проведена серия испытаний. Титановые панели размером 1,2x1,8 м различной конструкции подвергали нагреву, при этом определяли направление тепловых потоков, характер деформирования, коэффициенты расширения. Последние оказались настолько высокими, что конструкцию традиционного типа на «Архангеле» применить не было никакой возможности. Тогда Джонсон решил использовать для суперсамолета будущего гофрированную обшивку; вышедшую из авиационной моды еще в середине 1930-х гг., чем невольно подтвердил правоту учения о спиральном характере процессов развития. Когда гофрированные панели нагревались, это приводило лишь к незначительному возрастанию высоты волн гофра, а общая форма и размеры участка обшивки почти не изменялись. Правда, пока это не было доказано экспериментально, Джонсону пришлось выдержать довольно обидные обвинения в попытке «разогнать до трех Махов «Форд Три мотор» модели 1932 г.». Как всегда, решение одной проблемы привело к возникновению другой. Чтобы эффективно поглощать тепловые деформации за счет изменения высоты волн гофра, новые панели крыла должны были быть достаточно тонкими, а следовательно, не могли в достаточной мере воспринимать характерные для крыла нагрузки. Поэтому крыло А-12 пришлось сделать многолонжеронным с мощными нервюрами, а для связи силовой конструкции с обшивкой применить специальные компенсаторы.
