Авиация и время 2016 № 04 (154) - [4]
Вернувшись в США, Джонсон смог убедить руководство фирмы в необходимости начать проектирование нового самолета, несложного и легкого, способного выиграть воздушный бой в схватке с советскими истребителями. Первые наброски такой машины Джонсон сделал вместе с руководителем департамента разработки «Локхид» Халлом Хайбардом (Hall Hibbard). Затем к работе подключился главный аэродинамик Фил Колман (Phil Colman), сотрудники его отдела и Ирв Кулвер (Irv Culver) — главный разработчик экспериментального самолета Х-7.
По существу, Кулвер стал лидером группы эскизного проектирования. Он предложил использовать в проекте прямое трапециевидное крыло, с небольшой относительной толщиной. Такое крыло было довольно хорошо исследовано во время работ по экспериментальному Х-7, который предназначался для полетов на скоростях от 2М до 4М и оснащался прямоточным двигателем. Крыло для него разработал именно Кулвер.
Экспериментальный беспилотный самолет Х-7
Деревянный макет самолета F-104
В ноябре 1952 г., когда эскизное проектирование уже подходило к концу, Джонсон обратился в Пентагон за финансовой поддержкой и познакомил военных со своими проектами. Расчеты и чертежи рассматривали генерал Дон Ятес и п-к Брюс Холловэй (Don Yates, Bruce Holloway). Они одобрили концепцию Джонсона и разработали требования ВВС к новому легкому сверхзвуковому истребителю. Но напрямую дать деньги они не могли. В декабре военные объявили конкурс на разработку такой машины. Формально она предназначалась для замены истребителя F-100. Программа получила название WS-303A (Weapon System — система оружия).
В техническом задании от ВВС указывалось, что новый истребитель должен был летать на скорости 2М и обладать практическим потолком не менее 18300 м, что на 1500 м больше, чем у F-100. Конструкторам рекомендовалось вооружить истребитель двумя 30-мм пушками, а также установить на него РЛС. Кроме фирмы Lockheed, свои предложения выдвинули North American, Northrop и Republic.
«Норд Америкэн» разработала самолет под названием проект NA-212. Он представлял собой глубокую модернизацию истребителя F-100, а его главной особенностью стал надфюзеляжный воздухозаборник. Позднее самолет получил военное обозначение F-107.
«Нортроп» предложила новый проект N-102 Fang. Этот одноместный истребитель с треугольным крылом малого удлинения, с относительной толщиной 5% отличался подфюзеляжным воздухозаборником. Крыло имело очень большую площадь, и по аэродинамической схеме N-102 вполне мог бы быть бесхвосткой, но конструкторы все же снабдили его хвостовым оперением для повышения маневренности на больших высотах и скоростях.
«Рипаблик» выдвинула на конкурс проект АР-55, являвшийся развитием тяжелого перехватчика F-91 Thunderceptor с комбинированной силовой установкой, состоявшей из турбореактивного и жидкостного ракетного двигателей.
«Локхид» завершила эскизное проектирование своего истребителя весной 1953 г. Самолету присвоили рабочее обозначение Lockheed L-246 или Model 83. Расчетная масса пустого самолета составляла всего 5448,0 кг, что было чуть ли не в половину меньше находившихся на вооружении истребителей F-100 и F-102. По своим расчетным характеристикам он превосходил машины конкурентов, и 12 марта 1953 г. фирму «Локхид» объявили победителем. Ей выделили средства на постройку и летные испытания двух прототипов истребителя с военным обозначением XF-104
Главной новацией проекта XF-104 стало ультратонкое прямое крыло малого удлинения с симметричным профилем и большим сужением (хорда у корня — 3,4 м, на законцовках — 1,5 м). Его размах составлял всего 6,5 м, что при длине фюзеляжа около 17 м делало самолет похожим на пилотируемую ракету. Профиль крыла имел относительную толщину всего 3,4%. Удельная нагрузка достигала небывало высокой величины — более 500 кг/м². Конструкторы хотели сделать его низкорасположенным, чтобы получить как можно больший свободный объем фюзеляжа. Однако продувки в аэродинамической трубе показали, что при нижнем расположении крыла сопротивление самолета будет на 12% больше, чем при среднем, и крыло установили посередине. Площадь небольшой консоли крыла была вполне сравнима с площадью вертикального оперения, и при отклонении руля направления возникал значительный момент в поперечном канале. Поэтому для обеспечения приемлемой угловой скорости кренения крылу придали большое отрицательное поперечное «V» —10".
Радиус скруглення передней кромки крыла составлял всего 0,4 мм, а задняя кромка была острой, как нож. Чтобы предохранить их от повреждений, а обслуживающий персонал — от случайных ранений, пришлось разработать чехлы. Были также опасения, что во время полета сквозь дождь или град кромки крыла получат повреждения, но испытания их не подтвердили.
Для улучшения несущих характеристик крыла во время маневрирования и на посадке его носок почти по всему размаху, мог отклоняться на 20°. Крыло также оснастили закрылками и элеронами с большой хордой и малым размахом. По расчетам аэродинамиков коэффициент подъемной силы крыла без отклоненной механизации составлял 0,65, тогда как с механизацией он увеличивался до 1,3-1,4.
