Излюпването на Пепелянката - Част IIКогато му дойде времето Под повърхността на усилията на „Изтребителната мафия” и леденото отношение на Пентагона към тях обаче се крие малко по-различна картина. Жанрът „лек изтребител” въобще не е забравен. Така например още през 1965 г. ВВС на САЩ за кратко разглеждат проекта Advanced Day Fighter (ADF – модерен дневен изтребител), а в различните самолетостроителни компании в САЩ работата по леките изтребители не е спирала, тъй като са по-подходящи за експорт.

Статията е публикувана в сп. АЕРО бр. 65 (януари 2014 г.)

Към част 1

Голямата промяна по темата лек изтребител обаче идва по чисто финансови причини в края на 1970 г. След години на огромно раздуване на военния бюджет на САЩ, свързано най-вече с войната във Виетнам, администрацията на новия президент Ричърд Никсън взима курс за намаляване на военните разходи. Изправен пред намаляващия военен бюджет, секретарят по отбраната Малвин Лиърд дава благословията си през февруари 1971 г. да бъде изготвен доклад на тема възможност за покупка на модерни леки изтребители. Докладът става известен като „Проучването на Саймън” по името на Алън Саймън, цивилен служител на Пентагона, който е натоварен със задачата. В рамките на проучването компаниите General Dynamics и Northrop получават по $149 000, за да предоставят предварителните си оценки за това, дали може да се създаде лек изтребител с маса до 11 350 kg и летателни характеристики, превъзхождащи тези на F-4. Впоследствие пари са отпуснати и на други компании – Lockheed, Boeing и Ling-Temco-Vought (LTV).

Раздаването на пари за реална изследователска работа превръща блянът за лек изтребител в нещо напълно реалистично буквално за една нощ. През май 1971 г. Пентагонът създава проучвателна комисия, в която влиза полковник Джон Бойд. Програмата получава названието Lightweight Fighter (LWF – лек изтребител). През септември 1971 г. пред Конгреса на САЩ е презентиран проектът LWF, чиято цел е създаването на изтребител с единична цена от $3 млн. Планът предвижда финансиране на предварителните проекти на няколко самолетостоителни компании, като резултатите от „Проучването на Саймън” трябва да послужат за основа на техническите изисквания към LWF. Пентагонът нарочно не разписва стриктни изисквания за проекта, а се задоволява с по-общи с цел да се даде максимална свобода на компаниите. Смята се, че това ще доведе до най-големи технологични иновации в бъдещите предложения. Предварителните проекти ще бъдат проучени и оценени, след което ще бъдат избрани два от тях. Те ще бъдат допълнително финансирани, за да бъдат създадени летящи прототипи за сравнителни летателни изпитания. На тяхна база ще бъде избран победител, който да бъде взет на въоръжение във ВВС и ВМС на САЩ.

Излюпването на Пепелянката - Част IIПрез 60-те години на ХХ век американската авиационна индустрия продължава да произвежда леки изтребители, като този F-5E, но те са основно за експорт

Това обаче е само политическата теоретична обосновка на проекта. В действителност нито ВВС, нито ВМС имат желание да купуват леки изтребители, защото смятат, че това е трик на политическото ръководство да намали бройките на F-15 и F-14.

На 6 януари 1972 г. е пуснато запитване за предоставяне на проекти в рамките на програмата LWF до девет самолетостроителя. Запитването е едва с обем 21 страници и съдържа най-вече насоки като например очакваните бойни възможности и цена, отколкото конкретни изисквания. Едни от малкото конкретни предварително зададени параметри са максимална излетна маса от 11 500 kg, максимално претоварване от 6,5 единици, добра трансзвукова управляемост, висока тяговъоръженост и опростена авионика, предназначена единствено за изпълнения на задачи „въздух-въздух”. Изискването е отговорите да бъдат в рамките на 50 страници, които да описват проекта, неговите характеристики и резултатите от обдухването му в аеродинамична тръба. Отделно в рамките на 10 страници трябва да се опишат цените и сроковете, с които ще се обвърже проектът. Пет компании  – General Dynamics, Northrop, Lockheed, Boeing и Ling-Temco-Vought (LTV) – отговарят, че имат интрес и ще предоставят предварителни проекти в рамките на крайния срок, който изтича на 18 февруари 1972 г. Grumman, Fairchild, McDonnell Douglas и Rockwell отказват да участват. Претендентите Както вече стана дума, американските самолетостроителни компании въобще не са спирали работа по различни проекти за създаване на леки изтребители, което практически им помага да извадят готови проекти в толкова кратки срокове.

Компанията LTV заявява участие със своя V-1100. Моделът представлява развитие на V-1000, който от своя страна е сухопътна и олекотена версия на успешния еднодвигателен палубен изтребител F-8 Crusader. Самолетът носи чертите на своя предшественик, но има сериозно изменена задна част за поставяне на двигателя Pratt & Whitney F100, ново крило за по-добра маневреност и кабина с подобрена видимост.

Излюпването на Пепелянката - Част IILTV V-1100

Lockheed също изважда претоплена версия на вече съществуващ изтребител. Компанията предлага CL-1200 Lancer, който започва да се разработва още в края на 60-те, като развитие на концепциите, заложени в F-104 Starfighter. Lancer и Starfighter си приличат сериозно, но CL-1200 е по-голям самолет с 53% по-голямо крило, двигател TF30-P-100, удължен фюзелаж, който побира 56% повече гориво, променени въздухозаборници и хоризонтален стабилизатор с променлива позиция. CL-1200 е създаден първоначално за участие в програмата International Fighter Aircraft (IFA), в рамките на която се избира изтребител, който да бъде продаван на съюзници на САЩ в рамките на програмата за взаимопомощ. През 1970 г. проектът е спечелен от F-5E/F, след което от Lockheed продължават да опитват да продадат проекта си, а през 1972 г. го предлагат в рамките на LWF.

Излюпването на Пепелянката - Част IILockheed CL-1200 Lancer

Конструкторите на Boeing също работят усилено на частни начала в областта на изтребителната авиация, въпреки че по това време компанията е доста далеч от този бизнес. През 60-те, 70-те и 80-те години на ХХ век под общото название Model 908 има създадени десетки проекти за изтребители. В края на 60-те компанията работи върху Model 908-618 с излетна маса 7200 kg и един двигател F100. Това е долноплощник със стреловидно крило, въздухозаборник под кабината и опростено оборудване за дневни полети. На тази база е създаден Model 908-909, който е малко по-голям изтребител, с кабина, осигуряваща подобрена видимост, и въздухозаборник с променена конструкция и правоъгълно напречно сечение. Проектът на Boeing е много сходен като обща компановка с проекта на General Dynamics и бъдещия F-16.

Излюпването на Пепелянката - Част IIBoeing Model 908-909

Northrop през 60-те години са царете на леките изтребители в САЩ. Изключително успешният F-5 се продава отлично, произвежда се по лиценз в Канада и Холандия. Компанията не щади сили и средства в развитието на успешната конструкция и още през 1966 г. работи по проекта N-300 – F-5 с удължен фюзелаж, наплави на крилото и по-мощни двигатели GE15-J1A1. Година по-късно N-300 еволюира в проекта P-530. В първоначалния му вид той все още има много общо с F-5/N-300, но вече е горноплощник с  въздухозаборници под крилото. През 1968–1969 г. актуалният проект се води P-530-2, има два вертикални стабилизатора, по-голям наплав на крилото и сериозно увеличени размери. Интересно е да се отбележи, че по това време в Northrop изпадат в почти маниакално състояние по отношение на използване на наплави на крилото, даващи възможност за полети с по-голям ъгъл на атака и повишаване на подемната сила, при това без да се променя площта на самото крило. Така всички конструкции на компанията от този период са доминирани от големите наплави. През 1970 г. проектът е окончателно оформен под името P-530 Cobra. Той има излетна маса от 10 500 kg, размах на крилото 10,5 m, дължина 16,6 m и височина от 4,3 m. Самолетът активно започва да се предлага за експорт и от Northrop очакват, че е въпрос на време с него да се реализират поръчки най-вече в страните от НАТО. През 1971 г. пълномащабен макет на изтребителя е показан на изложението в Бурже.

Излюпването на Пепелянката - Част IIP-530 Cobra

Когато започва да се оформя проектът LWF, от компанията решават допълнително да подобрят проекта си, за да пасне най-точно на изискванията на военните. P-600 до голяма степен повтаря проекта Cobra и се задвижва от два двигателя YJ101-GE-100. P-610, обаче е еднодвигателен изтребител, задвижван от един двигател F100, което налага използването на един въздухозаборник под фюзелажа. Въпреки леките колебания от Northrop решават да влязат в конкурса LWF с двудвигателния си проект. Модел 401 Инженерите на General Dynamics (GD) не правят изключения и също активно работят по различни проекти за леки изтребители през втората половина на 60-те години. Компанията през по-голямата част от историята си няма общо с аерокосмическия бранш, но през 1946 г. купува канадската държавна фирма Canadair, а през 1953 г. придобива и Convair, като тя става основа на аерокосмическия отдел на General Dynamics. Най-известният проект на GD в тези години е изключително модерният, но и точно толкова спорен ударен самолет F-111.

Излюпването на Пепелянката - Част IIДва от леките изтребителя, които Хилейкър проектира в General Dynamics. На заден план е проект от 1965 г., а на преден от 1970 г., който заляга в основата на бъдещия F-16

Водещ конструктор в GD в областта на леките изтребители по онова време е Хари Хилейкър (1920–2009 г.). Още от 1941 г. той влиза в авиационния бранш, започвайки кариерата си на конструктор в компанията Consolidated Aircraft. Две години по-късно компанията се обединява с Vultee Aircraft и се преименува на Convair. Хилейкър е назначен във филиала на компанията във Форт Уърт, Тексас, където в следващите години усилено работи по проектите B-36, B-58 и F-111. Още през 1962 г. Хилейкър се запознава с майор Джон Бойд и между тях възниква приятелство. Двамата често и надълго обсъждат конструкциите на последните американски бойни самолети и открито критикуват някои недомислици в тях. Във втората половина на 60-те Хилейкър става неофициален член на „Изтребителната мафия”, като подкрепя, доколкото може, усилията на Бойд, Спрей и по-късно Ричиони. По това време Хилейкър е открито разочарован от развитието, което програмата F-X (F-15) получава. За разлика от „мафиотите”, той не е възмутен от масата и сложността на самолета, а от липсата на достатъчно амбиция в него да се заложат голям брой авангардни технологии като например електродистанционното управление. Приживе Хилейкър дори определя F-15 като скромна стъпка напред в сравнение с предшественика му F-4.

Излюпването на Пепелянката - Част IIХари Хилейкър по времето, когато конструира F-16

Хилейкър разказва в едно от най-пространните си интервюта, дадени през 1991 г. пред фирменото списание на General Dynamics, че при създаването на бъдещия F-16 той се е стремил да намери баланса между три фактора – тяговъоръженост, натоварване на крилото и масата на горивото. В същото време този баланс не трябва да нарушава други два важни фактора – масата и челното съпротивление. Високата маневреност се определя основно от голямата тяговъоръженост и ниското натоварване на крилото. Това ниско натоварване се постига с малка маса и голямо крило, но голямото крило от своя страна повишава челното съпротивление. Високата тяговъоръженост пък изисква по-голям горивен разход и това повишава масата, при положение че  се гони прилична далечина на полет. Хилейкър заявява, че първо той не е започнал да изгражда аеродинамичната компановка на своя изтребител, а се е заел да дефинира точно необходимите и излишните характеристики на машината. Ключ към всички тези параметри за Хилейкър играят малките размери. Те от своя страна водят до малка маса, малко челно съпротивление и по-трудна забележимост. Малката маса, от своя страна, сваля цената и повишава тяговъоръжеността, а малкото челно съпротивление подобрява динамиката (ускоряемостта) и понижава горивния разход на крайсерски режими.

Според конструктора на F-16 най-сериозното влияние, което Джон Бойд е оказал на проекта, е било чрез неговата теория OODA Loop (observe, orient, decide, and act) или „Кръгът НОРД”. Според Бойд чрез него може да се опише постоянното състояние, в което се намира изтребителният пилот по време на бой. В този кръг са включени четири елемента, които непрекъснато се повтарят, а именно Наблюдение (пилотът наблюдава ситуацията), Ориентация (пилотът се ориентира и възприема положението), Решение (пилотът взима решение съобразно моментното положение) и Действие (реакция на пилота към ситуацията). Според Бойд, колкото по-бързо летецът работи в този затворен кръг, в толкова по-сложно положение ще поставя противника си, който ще реагира на ситуация, която вече се е изменила, и неминуемо ще се окаже в неравностойна позиция при воденето на въздушния бой.

Хилейкър вкарва „Кръгът НОРД” в концепцията си за лек изтребител, като отчита няколко задължителни фактора, за да може пилотът да работи по-бързо по тази схема. Първо и най-важно, това е бързината на преминаване от един режим на полет в друг, второто е запазване на енергията по най-ефективен начин при всички режими на полета, прецизно управление за най-пълно възползване от тези параметри, отлична видимост за пилота и намаляване на ефекта от големите претоварвания върху неговото тяло.

За да се постигнат тези фактори, Хилейкър се фокусира върху няколко ключови технологии.

•    Максимално използване на леки материали като неметални композити (крилната механизация, както и други елементи, е изградена от въглепласти), титан и панели с пълнеж тип „пчелна пита”. •    Мощна крилна механизация, съставена от предкрилки, задкрилки и флаперони, които променят профила на крилото за постигане на максимална подемна сила във всеки един режим на полета. Предкрилките се управляват автоматично от електродистанционната система за управление на полета. •    Наплави на крилото, които също повишават подемната сила, като в същото време образуват мощни вихри, спомагащи за запазване на устойчивостта и управляемостта при големи ъгли на атака •    Олекотен нерегулируем въздухозаборник, изтеглен максимално назад под фюзелажа. Това осигурява нужния дебит на въздушния поток при полет на големи ъгли на атака, а липсата на механизъм за регулирането му намалява масата. При това въздухозаборникът остава ефективен дори на скорости М 2. •    Авангардна пилотска кабина с фанар без предна рамка, максимално повдигнат летец за подобрена видимост, обзор от -30 градуса напред, катапултна седалка с облегалка на 30 градуса назад, подобрява понасянето на високите претоварвания, малък джойстик, разположен отдясно в кабината като основен орган за управление по тангаж и крен, и индикатор на челното стъкло (HUD) с максимално много информация за параметрите на полета, сензорите и оръжието. Всички тези черти дават възможност на пилота да наблюдава пространството на боя и реагира най-бързо на променящите се фактори, включително и при постоянно високо претоварване. •    Електродистанционна система за управление (ЕДСУ или fly-by-wire на английски). Хилейкър залага на ЕДСУ, подтикнат най-вече от желанието да олекоти изтребителя възможно най-много, защото тази авангардна система дава възможност за отказ от тежките хидравлични системи за управление. При нея пилотът подава команди, които се приемат от бордния компютър и се обработват съобразно конкретния режим на полет, като предава обработените команди на управляващите повърхности. ЕДСУ в очите на Хилейкър повишава безопасността на полетите, повишава оцеляемостта и дава възможност за по-пълно използване на енергията на изтребителя •    Статична неустойчивост. При F-16 е нарушен един от основните закони на самолетостроенето, а именно, че аеродинамичният фокус на самолета трябва да бъде зад центъра на тежестта. Ако това правило е изпълнено, самолетът е статично устойчив и може да поддържа праволинеен полет сам, като не се влияе от смущенията на въздушния поток. При конструкцията на Хилейкър обаче аеродинамичният фокус е изместен напред и самолетът е статично неустойчив (устойчивостта се нарушава при всяка смущение на въздушния поток), което изисква постоянно подаване на команди към управляващите повърхности, за да се запази режимът на полета, зададен от пилота. Статичната неустойчивост дава много важно предимство – самолетът може много по-лесно да промени режима на полета при подаване на команда от пилота, тоест може да влезе в маньовър по-бързо от една устойчива конструкция. •    Интегрална аеродинамична схема. Това е сливане на фюзелажа и крилото в едно, а не ясно отсичане на едното от другото, както при по-старите конструкции. Тази схема повишава подемната сила и увеличава вътрешния обем при минимално покачване на челното съпротивление

Излюпването на Пепелянката - Част IIModel 401 с два вертикални стабилизатора

Всички тези конструктивни особености подлежат на стриктно дефиниране в рамките на стотици часове в аеродинамичните тунели на GD. Общо 78 различни конфигурации на Model 401 са обдухвани с общото време 1272 часа. Първоначално Model 401 има два вертикални стабилизатора, но това създава проблеми при големи ъгли на атака и се преминава на един стабилизатор.

Окончателният проект на General Dynamics и Хари Хилейкър е с индекс Model 401F-16E. След като тази конфигурация прекарва 126 часа в аеродинамичните тръби, се стига до извода, че именно това ще е предложението на компанията за проекта LWF.

Излюпването на Пепелянката - Част IIModel 401F-10, един от последните варианти обдухван в аеродинамична тръба Първият сблъсък На 18 февруари 1972 г. петте компании предават своите отговори. На 18 март комисия председателствана от генерал-лейтенант Джеймс Стюард, излиза с предварителните оценки на проектите. Компаниите са подредени в следния ред (от най-добро към най-лошо предложение) – Boeing, General Dynamics, Northrop, LTV и Lockheed.

Предложенията на Lockheed и LTV са отхвърлени най-вече на база на това, че представляват развитие на съществуващи изтребители, които не предлагат достатъчно ниво на техническа иновация. Комисията се оттегля за допълнително преглеждане на останалите три предложения.

От Boeing, General Dynamics и Northrop трябва да се изберат само две компании. Историята за това, как така Boeing Model 908-909 от предварително оценен като най-добър проект се оказва изхвърлен от състезанието, не е напълно ясна до ден днешен. Смята се, че факторите за това са били два. От една страна, Boeing е компания с нулев реален опит в проектирането на изтребители. По онова време самолетостроителите от Сиатъл са съсредоточени в производството на пътнически и товарни самолети, като дори производството на бомбардировачи е останало далеч назад в историята. Секретарят на ВВС (с ранг на заместник-министър на отбраната) Робърт Сиймънс директно си позволява публичен коментар, че Boeing никога не е правил самолет с форсаж. Вторият фактор е огромното сходство, което има предложението на Boeing с това на General Dynamics. Практически двата самолета имат сходна аеродинамична компановка: и двата са еднодвигателни, с един вертикален стабилизатор, въздухозаборник под фюзелажа и прочие. А една от основните идеи зад LWF е да се проверят различни подходи към създаването на леки изтребители. От тази гледна точка е по-добре да се тества предложението на Northrop.

Така на 13 април 1972 г. комисията излиза с окончателното си решение, че договор за построяването на два прототипа и тяхното сравнително изпитание ще се даде на General Dynamics с техния Model 401 и Northrop с P-600. На двата проекта са присвоени съответно индекси YF-16 и YF-17. На GD са отпуснати $37 943 000, а на Northrop – $39 878 715, като разликата във финансирането идва от факта, че YF-17 е двудвигателен.

Излюпването на Пепелянката - Част IIПълномащабен макет на YF-16

Промяна на мнението Точно когато GD и Northrop се залавят да създават поръчаните им прототипи, позицията на ВВС на САЩ относно програмата LWF започва леко да се променя. От една страна, намалените бюджети започват да притискат ВВС, от друга – на въоръжение има прекалено много F-4 Phantom, които повече или по-малко се ползват като многоцелеви платформи. В края на 70-те и началото на 80-те тези F-4 трябва да се заменят с нещо, а реален проект за това няма. Подобен е и проблемът в редовете на Въздушната национална гвардия и Резерва, където се лети на стари изтребители с ограничени бойни възможности.

Друг проблем, който ВВС забелязват, е, че F-15 е голям и скъп самолет, който ще е по вкуса на много малко от американските съюзници по света. Скромната перспектива за експорт не притеснява ВВС от чисто финансова гледна точка, а от гледна точка на търсене на съвместимост със съюзни ВВС. Един по-лек и евтин самолет може да стане значително по-масов, което ще е добре.

Единственото притеснение на ВВС е дали двата кандидата в проекта LWF ще демонстрират достатъчно високи летателни характеристики, защото лекият и прост дневен изтребител трябва да се преработи в сравнително високотехнологична многоцелева платформа, която да задоволи желанията на ВВС за заместник на F-4. Така ВВС на САЩ се самопоставят в ситуация, от която не могат да загубят. Ако победителят в проекта LWF им хареса, то те ще го вземат демонстративно на въоръжение, обирайки не малко политически дивиденти, съобразявайки се с Пентагона и общото желание за намаляване на разходите. Ако победителят не им хареса, то винаги може да се изиграе картата, че проектът LWF е изследователски в своята същност и ВВС нямат задължение да поръчват бройки от победилия дизайн.

Паралелно с това Робърт Сиймънс в края на 1972 и началото на 1973 г. успява до голяма степен да парира страховете на ВВС, че проектът LWF е планиран да замени част от поръчаните F-15.

Към част 3

Коментари

blog comments powered by Disqus