Английский вертикально взлетающий самолет «Харриер» GR5
Опытный палубный вертикально взлетающий истребитель Як-141
В технике нередко бывает, когда изобретение не сразу находит себе применение и годами ждет своего часа. В полной мере это относится к крылу изменяемой стреловидности. Зародилось оно в прошлом веке, когда еще не было самого понятия стреловидности и речь шла о повороте крыла в своей плоскости. Идея такого поворота была выдвинута в поисках наилучших средств управления самолетом и приоритет здесь, по-видимому, принадлежит французу Ф.д'Эстерно. В самом начале нашего века другой французский изобретатель Дюфур предложил использовать поворотное в своей плоскости крыло для повышения максимальной скорости полета – аэродинамическое сопротивление самолета в полете предполагалось снизить благодаря уменьшению угла установки крыла и кривизны профиля при отклонении консолей крыла назад. Но прошло много лет, прежде чем в 1935 г. немецкий ученый А.Буземан впервые указал на преимущества стреловидности крыла при сверхзвуковых скоростях полета, а немецкий конструктор А.Липпиш предложил поворачивать крыло в своей плоскости с целью изменения в ходе полета именно стреловидности – для увеличения максимальной скорости полета при сохранении хороших взлетно- -посад очных характеристик.
Истребитель-бомбардировщик Рипаблик F-105D «Тандерчиф»
Экспериментальный самолет Белл Х-5 с крылом изменяемой стреловидности
Схема самолета Х-5
В 1951 г. КИС было впервые испытано в США на экспериментальном реактивном самолете Белл Х-5. Однако на этом самолете консоли крыла поворачивались целиком, что требовало одновременно продольного перемещения крыла (для компенсации смещения аэродинамического фокуса при изменении стреловидности). Лишь к концу 1950-х годов, после того, как американцы провели испытания еще одного экспериментального самолета – Грумман XF-10F, а англичане выполнили исследования по проекту «Суоллоу», в США была изобретена схема КИС с так называемыми «значительно разнесенными шарнирами поворота». В новой схеме консоли крыла поворачивались не целиком – корневые части оставались неподвижными и играли роль дестабилизаторов, устраняя необходимость в продольном смещении крыла. Именно эта схема оказалась практически работоспособной и была реализована на ряде западных и российских самолетов. Но первой серийной машиной с КИС стал, как уже говорилось, F-111. Причем ВВС США, выдвигая противоречивые требования к новому самолету, собственно, закладывали применение уже известной им новой схемы КИС в полном соответствии с Марксом, писавшим, что новые задачи, как правило, рождаются тогда, когда готовы средства для их решения. Или выражаясь языком рыночной экономики наших дней: спрос формируется предложением.
Большие надежды возлагались и на применение двухконтурного ТРД, который благодаря своей экономичности должен был существенно повысить крейсерскую дальность полета.
Смена в США администрации еще более усложнила требования к самолету. Р.Макнамара, пришедший к руководству министерством обороны в составе команды Дж.Кеннеди, был ярым приверженцем критерия «стоимость-эффективность» и считал, что в целях уменьшения военных расходов необходимо сократить до минимума число типов вновь разрабатываемых самолетов. 16 февраля 1961 г. Макнамара рекомендовал ВВС изучить возможность выполнения самолетом TFX непосредственной авиационной поддержки наземных войск в интересах армии и решения задачи ПВО флота в интересах ВМС (вместо программы дозвукового перехватчика Дуглас F6D «Миссайлир» и начавшейся следом за ней программы истребителя FADS). Требование непосредственной авиационной поддержки для армии было впоследствии снято, но указание о необходимости использования самолета также в ВМС было повторено в июне 1961 г. и 8 сентября 1961 г., было принято решение о создании нового самолета в вариантах для ВВС и ВМС под пересмотренные объединенные требования SOR 183. Это первый в США случай проектирования самолета с самого начала в вариантах наземного и корабельного базирования. Взлетная масса варианта для ВВС должна была составить около 27,2 т (примерно на 9,1 т меньше, чем предполагалось ранее), варианта для ВМС – около 25,0 т.
Схема механизма изменения стреловидности крыла на самолете X-5. Предусмотрено одновременное продольное перемещение крыла для компенсации смещения аэродинамического фокуса
Схема самолета по проекту «Суоллоу» («Ласточка»)
Один из первых F-111А в полете со сложенным крылом
29 сентября 1961 г. 10 фирмам (Боинг, Чанс-Воут, Дуглас, Дженерал Дайнэмикс, Грумман, Локхид, Макдоннелл-Дуглас, Норт Америкен, Нортроп и Рипаблик) было направлено ТЗ, в феврале 1962 г. фирмы Боинг и Дженерал Дайнэмикс, представившие проекты самолетов с КИС и ТРДЦ Пратт -Уитни TF30, получили контракты на проведение дополнительных проектных исследований самолета (получившего в декабре 1961 г. обозначения F-111A в варианте для ВВС и F-111B в варианте для ВМС). 24 ноября 1962 г. после рассмотрения четвертого варианта предложений от каждой фирмы было объявлено о выборе проекта фирмы Дженерал Дайнэмикс. Важную роль при выборе сыграла большая (более 80% в сравнении с 60%) общность конструкции модификаций F-111А и F-111B по проекту фирмы Дженерал Дайнэмикс. Фирма Дженерал Дайнэмикс затратила более 2 млн чел-ч на подготовку предложений по проекту, в том числе провела испытания в АДТ объемом около 5000 ч. 21 декабря 1962 г. с фирмой Дженерал Дайнэмикс был заключен контракт на постройку 23 опытных самолетов (18 F-111A и 5 F-111B), а в ноябре 1963 г. фирма Дженерал Дайнэмикс выдала субконтракт на разработку и производство самолетов F-111B фирме Грумман.
Опытный самолет F-111B для ВМС США
Истребитель Грумман F-14 «Томкэт» взлетает с палубы авианосца
Су-24М выруливает на старт на российской авиабазе в Польше
Первый полет первого опытного самолета F-111A состоялся 21 декабря 1964 г. (ему предшествовали испытания в АДТ общим объемом около 21000 ч), F-111B – 18 мая 1965 г. Первый серийный самолет F-111А совершил первый полет 12 февраля 1967 г., начало поступления на вооружение – октябрь 1967 г. Первая эскадрилья самолетов достигла боеготовности в марте 1968 г., а первое авиакрыло – в июле 1971 г. По планам 1965г. ВВС и ВМС США предусматривали закупку 1350 самолетов F-111А и 350 самолетов F-111B. Но в июле 1968 г. работы по F-111В были прекращены в связи с его чрезмерной взлетной массой (31300 кг у первого опытного самолета и 34020 кг у первого серийного вместо расчетных 25000 кг) и неудовлетворительными характеристиками. Объем производства самолетов F-111А был значительно уменьшен в связи с возникшими техническими проблемами: недостаточное согласование характеристик воздухозаборников и двигателей, осложнения в ходе прочностных испытаний и т.д. Большую роль сыграл и существенный рост массы самолета и стоимости его программы.
В качестве примера расскажем подробнее о прочностных проблемах. Первой из них стала недостаточная усталостная долговечность тяги управления цельноповоротным стабилизатором. В разделе по боевому применению F-111 подробнее рассказано, что этот недостаток бь!л обнаружен в начале 1968 г. и стал причиной потери как минимум двух машин.
Западноевропейский истребитель-бомбардировщик Панавиа «Торнадо»
Предполетная подготовка самолета F-111D
В августе этого же года выявилась значительно более серьезная проблема: усталостное растрескивание балки, несущей шарниры поворота крыла, близ одного из болтовых отверстий. Это стало полной неожиданностью для разработчиков, поскольку, стремясь уменьшить риск, в качестве материала для балки они приняли хорошо известный и давно использовавшийся материал – высокопрочную сталь D6AC. Фирме пришлось пойти на дорогостоящую операцию – на всех построенных к тому времени машинах крылья были отстыкованы, балка центроплана вскрыта и усилена накладками, что увеличило ее массу почти на 230 кг. До упрочнения крыла перегрузка самолетов в полете была ограничена величиной 3,5 ед. «Консервативный» выбор стали для изготовления этой балки позволил, кстати, фирме Дженерал Дайнэмикс набрать дополнительные очки в конкуренции с Боингом, который предполагал выполнить балку из титанового сплава – менее апробированного в то время в авиации по сравнению со сталью. Время титана наступило позже, при проектировании последующих самолетов с крылом изменяемой стреловидности: в США бомбардировщика Рокуэл В-1 и истребителя Грумман F-14, в Западной Европе – истребителя-бомбардировщика Панавиа «Торнадо». Широко используется титан и в российском Су-24 – аналоге F-111.
