Для конца 1950-х годов, на фоне не очень совершенных сверхзвуковых самолетов первого поколения, F-104 имел просто фантастический внешний вид. Особо бросались в глаза его маленькое крыло и заостренный вытянутый фюзеляж, делавшие самолет похожим на пилотируемую ракету. F-104 оказался не только первым серийным истребителем, способным летать в два раза быстрее скорости звука, но и первым самолетом, установившим мировые рекорды скорости и высоты одновременно. По общему количеству установленных рекордов — 17 достижений — «Старфайтер» уступает только советскому самолету МиГ-25.
F-104 очень мало прослужил в военно-воздушных силах США, но в конце 50-х годов прошлого века фирме Lockheed удалось заполучить большой контракт на многоцелевой истребитель NATO, и в течение почти двух десятилетий F-104 оставался важной частью сил ядерного сдерживания в Европе.
В середине 60-х, когда Starfighter находился на пике своей карьеры, он стал рекордсменом по числу летных происшествий. Из-за высокой аварийности его даже стали называть «летающим гробом». Однако передовые летные характеристики ставят Starfighter на достойное место в истории мировой авиации, среди таких знаменитых машин, как Mirage III и МиГ-21. Серийное производство F-104 было прекращено в 1979 году, а их эксплуатация продолжалась до 2004 года. Всего произвели 2579 самолетов.
В связи с ограниченным объемом журнала в этом варианте работы мы поверхностно рассмотрим только самые известные модификации этого удивительного самолета, а также уделим внимание боевому применению F-104 во Вьетнаме, которое еще не освещалось в отечественной околоавиационной прессе.
История создания F-104 началась зимой 1951 года, когда ведущий инженер фирмы Lockheed — Кларенс Джонсон прилетел в Корею для анализа катастрофической ситуации, в которую попала истребительная авиация США. Американские летчики жаловались Джонсону, что их сложные и дорогие машины проигрывают простым советским МиГ-15. В своих беседах с боевыми пилотами Джонсон пытался выяснить их взгляд на облик идеального боевого самолета. Коллективный разум рисовал в воображении конструктора легкий и дешевый самолет, превосходящий перспективные истребители противника в скорости, скороподъемности и высоте полета.
После возвращения в США Джонсону удалось убедить руководство фирмы в необходимости начать проектирование принципиально нового самолета. Первые наброски такой машины Джонсон сделал вместе с руководителем департамента разработки Lockheed Хэллом Хибардом. Затем к работе подключились главный аэродинамик Фил Колман, сотрудники его отдела и Ирв Кулвер — главный разработчик экспериментального самолета Х-7. По существу, Кулвер стал лидером группы эскизного проектирования, и своим футуристическим внешним обликом «Старфайтер» обязан именно ему.
В декабре 1952 года военные объявили конкурс на разработку такой машины. Формально она предназначалась для замены истребителя F-100. В требованиях указывалось, что истребитель должен был летать на скорости М=2 и вести воздушный бой на высотах до 18300 м. Конструкторам рекомендовалось использовать перспективный ТРД J79 с форсажной камерой, вооружить истребитель двумя 30-мм пушками и установить на него радиолокационную станцию. Кроме фирмы Lockheed, свои предложения выдвинули фирмы North American, Northrop и Republic.
Lockheed дала своему проекту обозначение L-246. Расчетный вес пустого самолета составлял всего 5448,0 кг, что было вполовину меньше веса находившихся на вооружении ВВС США истребителей 100-й серии (F-100 и F-102). По своим теоретическим характеристикам он превосходил машины конкурентов — и 12 марта 1953 года фирму Lockheed объявили победителем. Ей выделялись средства на строительство и летные испытания двух прототипов с военным обозначением XF-104.
Главной инновацией проекта L-246 было его ультратонкое прямое крыло фантастически малой площади и толщины. Профиль крыла имел относительную толщину всего 3,4%. Радиус скругления передней кромки крыла составлял 0,4 мм, а задняя кромка была острой, как нож. Поэтому конструкторы предложили надевать на кромки войлочные чехлы, чтобы предохранить их от повреждений, а обслуживающий персонал — от ранений.
Для увеличения подъемной силы пришлось принимать специальные меры. На посадке и во время маневрирования носок крыла, почти по всему размаху, мог отклоняться на 20°. На задней кромке крыла установили закрылки и элероны с большой хордой. Щель между крылом и элеронами отсутствовала, что уменьшало сопротивление воздуха. По расчетам инженеров, коэффициент подъемной силы крыла без отклоненной механизации составлял 0,65, тогда как с механизацией он увеличивался до 1,3-1,4.
Для снижения посадочной скорости на самолете применили систему сдува пограничного слоя — СПС, которая позволила уменьшить посадочную скорость на 20%, а посадочную дистанцию почти на 25%. Сжатый воздух для работы системы отбирался от компрессора двигателя. Пройдя по трубопроводам в крыле, он выдувался на верхнюю поверхность закрылка и обеспечивал его безотрывное обтекание.
Самолет рассчитывался под двигатель J79 фирмы General Electric, который разрабатывался для сверхзвукового бомбардировщика В-58. Однако ТРД только создавался, и сроки поставки первых образцов еще даже не определялись. В качестве временной меры конструкторы решили использовать менее мощный Wright J65.
Шасси самолета убиралось в фюзеляж. Основные стойки закреплялись на шарнирных узлах, крепящихся к силовому шпангоуту фюзеляжа, несущему двигатель. Амортизация стоек имела большую длину и сравнительно короткий ход, что вызывалось необходимостью достаточного зазора между поверхностью аэродрома и ядерной бомбой, возможность подвески которой требовалась военными.
По проекту на самолет должны были устанавливать катапультируемое сиденье летчика, стреляющее вниз. Такое необычное направление выбиралось из-за опасения конструкторов, что кресло, выстреливаемое вверх, не успеет перелететь через киль быстро летящего самолета.
После формирования облика самолета приступили к постройке его полномасштабного деревянного макета. Эту работу возглавил главный инженер проекта Билл Ралстон. Макет собрали 30 апреля 1953 года. После осмотра деревянного самолета комиссией из ВВС было сделано несколько замечаний. Большинство из них касалось вооружения. По новым требованиям две 30-мм пушки нужно было заменить на одно шестиствольное орудие Т-171, калибром 20-мм, и предусмотреть возможность подвески на концах крыла двух ракет «воздух-воздух» GAR-1 Falcon. Кроме этого, необходимо было установить новейшую систему управления оружием МА-10, в которую входила РЛС типа AN/APG-34.
Летом 1953 года на заводе фирмы Locheed в Бербанке началась сборка первого опытного образца истребителя XF-104 (заводской номер 53-7786). На самолет установили бесфорсажный двигатель J65-B-3 с тягой 3270 кг. Высоких скоростей с таким двигателем самолет развить не мог, поэтому в его воздухозаборники система регулирования не устанавливалась.
Утром 25 февраля 1954 года разобранный XF-104 (бортовой номер FG-786) перевезли из Бербанка на авиабазу Эдвардс.
4 марта 1954 года ЛеВиер поднял самолет в воздух. Шасси в полете не убиралось. Полет продлился около 20 минут. Во втором полете, который состоялся в этот же день, ЛеВиер попытался убрать шасси, но сделать это ему не удалось. В ходе осмотра машины после посадки выяснилось, что проблема вызвана низким давлением в гидросистеме. Неисправность устранили, и XF-104 опять начал летать.
В июле 1954 года на фирму Lockheed передали двигатель J65-W-7 с форсажной камерой (максимальная тяга 3500 кг, тяга на форсаже — 4600 кг), который немедленно установили на самолет. W-7 расширил скоростной диапазон летных испытаний до М=1,4-1,6. Выходить на большие скорости не позволял нерегулируемый воздухозаборник.
Испытания перспективного скоростного истребителя шли успешно, и военные заказали фирме партию из 17 машин. На них предполагали устанавливать все те же двигатели J65-W-7. Программа разработки «родного» J79 шла медленно, и первые образцы этого двигателя ожидались только через два года.
Строительство второго опытного образца (53-7787) также шло довольно медленными темпами. Инженеры не спешили. Все выявляемые недостатки первого экземпляра немедленно устранялись на второй машине. Кроме этого, на нее установили полный комплект бортового оборудования, включая систему управления оружием МА-10-AN/ASG-14Т и встроенную 20-мм шестиствольную пушку М61 Vulcan (новое обозначение пушки Т-171). По своим характеристикам она была эквивалентна пяти обычным 20-мм пушкам.
5 октября 1954 года состоялся первый успешный полет второго опытного образца XF-104 (бортовой номер FG-787). Поначалу испытания шли гладко, но когда приступили к стрельбе из М61, проблемы посыпались как из ведра. Огромная сила отдачи и вибрации при стрельбе приводили к частым отказам самой пушки и авиационного оборудования на самолете, а 17 декабря очередные стрельбы закончились серьезной аварией. Опасаясь пожара на борту, летчик выключил двигатель и посадил истребитель на аэродром.
После осмотра машины выяснилось, что виновником происшествия оказалась неисправность автоматики пушки. Один из снарядов взорвался в затворе, взрывом вырвало крепежныи болт из хвостовой части орудия. Он пробил переднюю перегородку топливного бака. Топливо потекло в пушечный отсек и стало просачиваться через лючок пушечного отсека наружу, попадая в левый воздухозаборник. После ремонта и устранения неисправности испытания продолжились.
14 апреля 1955 года на втором образце XF-104 произошла более серьезная авария — и опять виной всему оказалась пушка М61. В этом полете летчик-испытатель Герман Салмон проверял работу орудия на сверхзвуковой скорости и высоте 16000 м. Пушка работала со сбоями, и самолет сильно вибрировал. Внезапно амплитуда колебаний начала расти. Стреляющая пушка сорвалась с креплений, и вылетающие из ствола снаряды порвали люк в нижней части самолета, через который производилось катапультирование летчика. Скоростным напором люк вырвало — и давление в кабине резко упало. Высотно-компенсирующий костюм Салмона раздуло до такой степени, что он едва мог управлять самолетом. Полагая, что с его машиной произошло то же, что и в полете ЛеВиера, Салмон немедленно катапультировался. Расследование происшествия показало, что самолет все же можно было спасти, снизившись и подождав, пока костюм не примет прежнюю форму.
Потеря второго опытного образца серьезно повлияла на график летных испытаний. Спасая программу, инженеры фирмы продолжили отработку конструкции пушки на машине другого типа. Для этого они переоборудовали перехватчик F-94C Starfire, и всю оставшуюся программу «откатали» уже на этом самолете.
Первый образец XF-104 продолжал полеты. 15 марта под управлением летчика-испытателя Рэя Гудли он достиг максимальной скорости 1,79М на высоте 18300 м. Это была самая большая скорость, показанная опытными машинами за весь период их испытаний.
Тем временем на заводе в Бербанке разворачивалось производство первой экспериментальной серии из 17 самолетов YF-104A. За время летных испытаний первых образцов в конструкцию этих самолетов было внесено достаточно много изменений, не предусмотренных первоначальным проектом. Как раз к моменту начала работ над YF-104 фирма General Electric выпустила опытную серию своих двигателей XJ79-JE-3 с тягой на форсаже 6700 кг, и их немедленно решили установить на все семнадцать самолетов. Но оказалось, что двигатель J79 имел большие геометрические размеры. Фюзеляж YF-104A пришлось удлинить на 1,65 м, за счет цилиндрической вставки за кабиной летчика. При этом для сохранения балансировки потребовалось увеличить высоту вертикального оперения с 3,87 м до 4,08 м. Больший диаметр двигателя не позволил сохранить прежнее положение проводки управления стабилизатором, рулем направления и воздушными тормозами. Конструкторы вынесли ее за пределы фюзеляжа, в небольшой гаргрот.
Следующие серьезные изменения коснулись воздухозаборников. Их форму изменили и наконец установили систему регулирования. Кроме этого, у входа в новый воздухозаборник появилась небольшая щель, которая направляла часть потока через двигательный отсек к форсажной камере. Этот воздух охлаждал двигатель и одновременно уменьшал донное сопротивление самолета.
На самолетах появилась возможность подвески вооружения под крылом на четырех пилонах. Подфюзеляжный пилон рассчитывался только на подвеску ядерной бомбы.
Первый YF-104A (55-2955) выкатили из сборочного цеха в феврале 1956 года. 17 февраля летчик-испытатель Герман Салмон совершил первый облет самолета.
На самолетах этой серии было установлено несколько мировых рекордов. 7 мая 1958 года майор ВВС Говард Джонсон установил абсолютный мировой рекорд, поднявшись на высоту 27811 м. В этом полете он превысил предыдущее достижение французского самолета SO-9050 Tridan на 3593 м. Через девять дней, 16 мая, капитан Уолтер Ирвин установил еще одно достижение — абсолютный рекорд скорости — 2259,94 км/ч. Прежний рекорд, 1943,03 км/ч, принадлежал истребителю фирмы McDonnell F-101A Voodoo.
Таким образом, Starfighter стал первым самолетом в истории авиации, установившим абсолютные рекорды как скорости, так и высоты.
Продолжение следует
Статья была опубликована в январьском номере журнала "Наука и техника" за 2010 год
