North American XB-70 Valkyrie

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
XB-70 Valkyrie
англ. North American XB-70 Valkyrie
XB-70A «Валькирия» (сер. № 62-0001)
XB-70A «Валькирия» (сер. № 62-0001)
Тип стратегический бомбардировщик
Разработчик Флаг США North American Aviation
Производитель "Норт Американ"[3]
Первый полёт 21 сентября 1964 года
Начало эксплуатации 1969
Конец эксплуатации 4 февраля 1969 года
Статус проект закрыт
Эксплуатанты ВВС США
НАСА
Единиц произведено 2
Стоимость программы разработки $1,5 млрд[1]
Стоимость единицы $250 млн[2]
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Норт Аме́рикан XB-70 «Вальки́рия»[4] (англ. XB-70 Valkyrie — Вэлкири) — проект американского сверхзвукового высотного бомбардировщика 1950-х годов. Был задуман Стратегическим авиационным командованием США как самолёт, который должен был летать со скоростью, соответствующей М=3 на высоте 21 км.

Два самолёта были построены и выполняли испытательные полёты в 1960-е годы.[5]

История проекта

[править | править код]

В октябре 1954 года Стратегическое авиационное командование выпустило техническое задание на «Систему оружия 110» и объявило конкурс предварительных проектов. По заданию бомбардировщик должен был иметь дальность полёта 11 тыс. км без дозаправки на крейсерской скорости, максимально возможную скорость на максимально возможной высоте при прорыве в воздушное пространство противника на расстояние 1600—1900 км. Будущий бомбардировщик также должен был иметь возможность взлетать с обычных аэродромов.

Предполагалось, что новый самолет заменит B-52 и будет состоять на вооружении в 1965—1975 годах. Первоначальный заказ для ВВС США составлял 50 бомбардировщиков. Поставки намечались на 1963 год.

После рассмотрения предварительных проектов 11 ноября 1955 получили заказы на продолжение своих разработок две фирмы: North American и Boeing.

Проект самолета North American предполагал максимальный взлётный вес 340 тонн и конструирование машины связано с рядом больших технических трудностей. Проект был отклонён. Предложение фирмы Boeing также не удовлетворило заказчика.

Разработчики внесли ряд изменений, уменьшили взлётный вес и перепроектировали самолёты на бороводородное топливо (пентаборан), обладающее значительно большей энергией сгорания, чем традиционное углеводородное топливо (69 МДж/кг у пентаборана против 43 МДж/кг для керосина). Проекты обещали хорошие технические характеристики, например, крейсерское число Маха между 1,5 и 2,0. В конструкции был учтён опыт последних исследований НАСА в сверхзвуковой аэродинамике — на треугольном крыле появились отклоняемые законцовки.

Проект компании North American Aviation XB-70 был признан перспективным и 23 декабря 1957 года она была объявлена победителем. Имя «Валькирия» было выбрано в результате большого конкурса.

Предполагалось, что «Валькирию» в полете будет сопровождать сверхзвуковой перехватчик XF-108 «Рапира», который предназначался также и для обороны от ожидаемых аналогичных советских бомбардировщиков. Ради экономии средств ряд систем и двигатели самолётов были одинаковыми.

Однако, затем выявился ряд обстоятельств, заставивший правительство сократить проект до исследовательского: бороводородное топливо оказалось токсичным и дорогим; развивалось ракетное оружие, ставившее под вопрос саму необходимость в пилотируемых бомбардировщиках; у СССР появились зенитно-ракетные комплексы, делающие XB-70 уязвимым даже на большой высоте, что продемонстрировало уничтожение U-2 под Свердловском 1 мая 1960 года. Поэтому жизнеспособность программы создания высотных скоростных тяжелых бомбардировщиков оказалась под вопросом, и она была изменена в сторону исследовательской для изучения аэродинамики, двигателей и других вопросов, связанных с большим сверхзвуковым самолётом.

Министерство обороны решило, что эффект от проекта не оправдывает его стоимость и вместо планировавшихся трёх исследовательских самолётов в июле 1964 ограничило программу созданием двух двухместных испытательных самолётов. Предлагались также варианты переоборудования «Валькирии» в пассажирский и транспортный самолёты.

Конструкция

[править | править код]
Окончательный проект-предложение компании North American Aviation WS-110A (1957 год), который строился как B-70. Здесь BLC boundary layer control – управление пограничным слоем – всасывание, использованное для сглаживания воздушного потока на входе в воздухозаборники.
XB-70 «Валькирия» в полёте (законцовки крыла опущены).

Самолёт выполнен по схеме «бесхвостка с передним горизонтальным оперением (ПГО)» и двумя килями. ПГО использовалось на сверхзвуковых скоростях для балансировки машины (оно свободно отклонялось на дозвуковых скоростях и жестко фиксировалось на сверхзвуковых).

Катапультируемая капсула экипажа XB-70 во время испытаний.

При полёте со скоростью М=3 в результате кинетического нагрева температура носовой части фюзеляжа и передних кромок крыла достигала 330 °С, при этом температура остальных участков составляла порядка 246 °С. Для работы при таких температурах в конструкции ХВ-70 были широко использована нержавеющая сталь марки PH15-7 Mo (Armco Steel Corp.) в виде сотовых панелей, на долю которой приходилось 68 процентов массы конструкции. Суммарная площадь панелей на каждом XB-70A составляла порядка 1900 квадратных метров. Сотовые панели использовались в наиболее теплонапряжённых участках фюзеляжа и в носках крыла. Каждая панель состояла из двух тонких листов нержавеющей стали, соединённых с противоположных сторон с внутренним сотовым заполнителем методом пайки. Толщина обшивки сотовых панелей в отдельных случаях составляла всего 0,50 мм. В перечне реализованных свойств этого материала компанией NAA указаны[6]:

  • небольшая масса;
  • высокая прочность;
  • гладкая поверхность (для аэродинамики);
  • низкая теплопередача от обшивки конструкции при температурах 230-340 °C;
  • стабильная прочность при высоких температурах;
  • сопротивление усталости;
  • жёсткость.

Вторая марка стали H-11 (Allegheny Ludlum Steel Corp., массовая доля в конструкции 17 процентов) - высокопрочная хромомолибденованадиевая инструментальная сталь с уровнем прочности σB= 210…220 кгс/мм2. Из неё выполнены многие ответственные элементы конструкции, в том числе шасси, механизмы отклонения законцовок крыла, главные лонжероны передней части фюзеляжа и центроплана над отсеками двигателей. Использованы также нержавеющая сталь АМ-355 (массовая доля 4 процента) — соединительные элементы и силовые приводы, и никелевый сплав Рене-41[англ.] (массовая доля 2 процента) — для изготовления критических элементов в отсеке двигателей.

Вторыми по значению жаропрочными материалами были три титановых сплава Ti-6Al-4V, Ti-4Al-3Mo-1V и Ti-7Al-4Mo. На долю титановых сплавов приходилось от 8 до 9 процентов массы конструкции планера. Первый в основном применялся в виде листа толщиной от 0,76 до 1,78 мм, из него выполнена обшивка передней части фюзеляжа длиной 18 метров. Второй сплав применён в элементах внутреннего набора передней части фюзеляжа, из третьего сплава Ti-7Al-4Mo изготовлены различные поковки и прессованные элементы. На долю листового титана приходилось 50 процентов общей массы титана, 25 процентов приходилось на плиты толщиной от 19 до 25 мм, остальное на поковки и прессованные детали[6].

Помимо использования этих материалов, для охлаждения критических элементов конструкции применялось циркулирующее топливо, служившее теплопоглотителем. Нагретое топливо подавалось непосредственно в двигатели[7].

В конструкции треугольного крыла и переднего горизонтального оперения использовались сотовые панели из нержавеющей стали, а также названные титановые сплавы.

Края крыла отклонялись на 65 градусов вниз. Они удерживали под крылом сверхзвуковую ударную волну, при этом служили ещё и килями. Они были спроектированы так, чтобы увеличивать давление под крылом за счёт скачков уплотнения.

Исследования в аэродинамической трубе показывали, что отклоняемые законцовки треугольного крыла позволяют на высоких скоростях увеличить отношение подъёмной силы к сопротивлению воздуха, и этот эффект лёг в основу конструкции крыла «Валькирии» — считается, что такое решение позволило увеличить аэродинамическое качество на 30 процентов[8]. Однако компрессионная подъёмная сила остаётся противоречивой теорией, и на сегодняшний день «Валькирия» — единственный самолёт такого размера, когда-либо использовавший отклоняемые вниз законцовки крыла.

Передняя часть фюзеляжа и кабина

[править | править код]
Положение лобового остекления (козырька) кабины при высокоскоростном полёте. Козырёк находится в поднятом положении.
Кабина «Валькирии». Лобовое стекло находится практически в горизонтальном положении.
Козырёк остекления кабины опущен вместе с верхней панелью носового обтекателя. Режим взлёта и посадки.

Подобно другим тяжёлым машинам с треугольным крылом, рассчитанным на полёт с высокими сверхзвуковыми скоростями, на XB-70 использованы решения, обеспечивающие отклонение элементов конструкции и переднего остекления кабины пилотов, позволяющие пилотам вести наблюдение при взлёте и посадке машины.

В отличие от Конкорда и Ту-144, использующих отклоняемый вниз носовую часть фюзеляжа (носовой обтекатель) англ. Droop-nose, конструкция носовой части XB-70 предусматривала отклонение вниз лишь верхней части обтекателя – его верхней панели (которая заходила внутрь нижней части неподвижного обтекателя), а также изменение угла установки лобового остекления. Последнее занимало близкое к вертикальному положение, наклон 24 градуса.

Система катапультирования предполагала смещение кресел пилотов назад перед выброской их из самолёта[источник не указан 2305 дней].

Опытные лётные характеристики XB-70[9]
Максимальная продолжительность полёта: 3:40 часа (6 января 1966)
Максимальная скорость: 3250 км/час (12 января 1966)
Максимальная высота: 23 000 м (19 марта 1966)
Максимальное число Маха: М=3,08 (12 апреля 1966)
Длительность полёта при М=3: 33 минуты (19 мая 1966)
Суммарная длительность полётов при М=3: 108 минут/ в 10 полётах

«Валькирия» на базе ВВС США. Характерная белая окраска бомбардировщика — внешняя обшивка покрыта термостойкой эмалью с улучшенной отражательной способностью в расчёте на действие светового/теплового излучения ядерного взрыва. Планировалось включение в состав наступательного вооружения ядерные бомбы мощностью 20 Мт.
XB-70 вид со стороны хвостовой части на авиабазе Райт-Паттерсон[англ.]. Развитая механизация крыла.

Первый полёт самолет «Валькирия» № 1 совершил 21 сентября 1964 года. В нём сразу же обнаружились различные неполадки и проявились изъяны, например, разрушение сотовых панелей крыла, которые в изготовлении оказались сложнее, чем ожидали проектировщики. На самолёте постоянно случались утечки в гидравлической и топливной системах, а также возникли проблемы с необычно сложной конструкцией шасси. 7 мая 1965 во время полёта передняя кромка разделителя половинок воздухозаборника разрушилась и её обломки попали в двигатели. Все 6 двигателей были списаны.

14 октября 1965 при первом полёте со скоростью выше M=3 давление сорвало с передней кромки левого полукрыла 60 см сотовых панелей. Было решено ввести для 1-го прототипа ограничение по числу Маха до M=2,5.

Проблемы ячеистой конструкции были почти полностью решены на самолёте № 2. Проблем с гидравликой на нём не возникало, а на № 1 они были постепенно устранены.

«Валькирия» № 2 совершила первый полёт 17 июля 1965, а 19 мая 1966 преодолела расстояние в 3900 км за 91 минуту, поддерживая скорость M=3 в течение 33 минут полёта.

XB-70 «Валькирия» после столкновения с F-104

Программа испытаний проходила успешно до 8 июня 1966, когда «Валькирия» № 2 попала в катастрофу во время показательного полёта для рекламного ролика производителя двигателей Дженерал Электрик.

В 8:27 утра свои места в кабине XB-70A заняли Эл Уайт – лётчик-испытатель, выполнивший первые полёты на обоих прототипах, и майор Карл Кросс. Это был 46-й полет самолета № 2 и первый полет Кросса. Один из самолетов сопровождения – F-104 «Старфайтер» пилотировал ведущий лётчик-испытатель NASA Джозеф Уокер – рекордсмен программы X-15. Когда самолеты, пробив облачность, выстроились для съемки, F-104, летевший справа от "Валькирии", задел крылом за опущенную законцовку правого крыла бомбардировщика, перевернулся через его фюзеляж, отбив ему оба киля, ударился о левую консоль и взорвался. Пилоты бомбардировщика не сразу поняли, что произошло. 71 секунду после столкновения «Валькирия» ещё продолжала прямолинейный полет, затем потеряла равновесие, перевернулась через крыло, вошла в штопор и упала. Спастись удалось только Уайту, который успел катапультировать свою капсулу буквально в последние секунды перед падением. Его лежащий на земле парашют заметили со спасательного вертолета в 20 километрах от обломков XB-70A. Приземление капсулы с полураскрытым парашютом произошло очень грубо. Уайт получил серьезные травмы и три дня не приходил в сознание. От самого бомбардировщика мало что осталось. Носовую часть, в которой находился Кросс (считается, что он потерял сознание от перегрузок), разорвало на несколько частей. Вероятно, машина взорвалась еще в воздухе. Уайт поправился, но больше никогда не летал.

Первый самолёт с ограниченными возможностями технической эксплуатации продолжил испытания и выполнил 33 полёта.
Программа была закрыта и 4 февраля 1969 «Валькирия» № 1 перелетела в Национальный музей ВВС США на базе ВВС Райт-Паттерсон[англ.] в Дейтоне, штат Огайо.

  • Макет в натуральную величину построен в феврале 1959.
  • XB-70A № 1 — (NA-278) 62-0001, 83 полёта, общей длительностью 160 ч. 16 мин. — Хранится в Национальном Музее ВВС США
  • XB-70A № 2 — (NA-278) 62-0207, 46 полётов, общей длительностью 92 ч. 22 мин. — Потерпел катастрофу 8 июня 1966 к северу от Барстоу, шт. Калифорния, погиб пилот ВВС майор Карл С. Кросс.
  • XB-70B № 3 — (NA-274) 62-0208 изначально должен был стать первым самолётом модели YB-70A в марте 1961, был самым передовым прототипом, не достроен в связи с отменой программы в марте 1964.
  • YB-70A — планировавшиеся 10 дополнительных улучшенных прототипов отменены в декабре 1960. Они должны были быть после окончания тестов модифицированы до модели B-70A.
  • B-70A — планировался флот из 50 работающих бомбардировщиков (с топливными баками на крыльях), проект отменён в декабре 1959.
  • RS-70 — альтернативный проект флота из 50 бомбардировщиков-разведчиков (с возможностью дозаправки в воздухе) рассматривался в феврале 1959.

Ответ СССР

[править | править код]

В начале 1960-х годов Совет Министров СССР, а также Министерство обороны СССР были сильно обеспокоены разработкой в США сверхзвукового стратегического бомбардировщика межконтинентальной дальности. Сверхзвуковая скорость, стратосферная высота (до 30 км) делали этот самолёт практически недосягаемым для советской ПВО. Изучив возможную опасность такого бомбардировщика, правительство и Министерство обороны СССР выдвинули задание на проектирование сверхзвукового высотного истребителя-перехватчика, способного перехватывать и уничтожать подобные бомбардировщики на высотах до 30000 метров и скорости до 3200 км/ч. Задание на разработку такого истребителя перехватчика получило КБ Микояна-Гуревича. Проект нового истребителя получил обозначение Е-155. Первый опытный образец нового истребителя-перехватчика был готов к декабрю 1963 года. Первые испытания изделия Е-155 начались в начале 1964 года. Позднее новый истребитель-перехватчик получил обозначение МиГ-25. Испытания и доводка МиГ-25 проводились ускоренными темпами, так как уже тогда в СССР серьёзно относились к возможностям машин типа XB-70. МиГ-25 был принят на вооружение в 1970 году, и хотя проект «Валькирии» к тому времени был уже закрыт, сыграл решающую роль в судьбе всего этого класса бомбардировщиков. Спецслужбы США знали о появлении в СССР нового истребителя-перехватчика, способного противостоять машинам типа XB-70 в любом диапазоне высот и скоростей полёта. Разработки советского сверхзвукового стратегического бомбардировщика в 1950-х—1960-х годах вылились в постройку опытного бомбардировщика (М-50). Ряд других проектов (А-57, М-56, Ту-135) так и не дошёл до стадии постройки натурных образцов.

Тактико-технические характеристики

[править | править код]

Приведённые характеристики соответствуют модификации XB-70A (AV-1, s/n 62-0001). Источник данных: Standard Aircraft Characteristics [10]

Технические характеристики
  • Экипаж: 2 пилота
  • Длина: 59,74 м
  • Размах крыла: 32,0 м
  • Высота: 9,36 м
  • Площадь крыла: 585,0 м²
  • Стреловидность по линии 1/4 хорд: 58°
  • Коэффициент удлинения крыла: 1,75
  • Средняя аэродинамическая хорда: 23,94 м
  • Колея шасси: 7,07 м
  • Масса пустого: 104 877 кг
  • Максимальная взлётная масса: 236 347 кг
  • Максимальная посадочная масса: 134 396 кг
  • Масса в бою: 154 718 кг
  • Масса топлива во внутренних баках: 123 859 кг
  • Объём топливных баков: 165 218 л
  • Силовая установка: 6 × ТРДФ General Electric YJ93-GE-3
    • Бесфорсажная тяга: 6 × 88,52 кН (9026 кгс) (максимальная)
      • нормальная: 6 × 78,73 кН (8028 кгс)
    • Форсажная тяга: 6 × 124,55 кН (12700 кгс)
    • Длина двигателя: 6,0 м
    • Диаметр двигателя: 1,375 м
    • Сухая масса двигателя: 2368 кг
Лётные характеристики
Вооружение
  • Боевая нагрузка: 29 480 кг (до 14 ядерных бомб свободного падения в бомбоотсеке)

Примечания

[править | править код]
  1. Knaack, 1978, p. 573.
  2. Knaack,1978,p593
  3. https://www.popularmechanics.com/military/aviation/a34788426/xb-70-valkyrie-bomber-mach-3-passenger-jet-air-force-plan/
  4. «Норт Американ» // Авиация: Энциклопедия / Гл. ред. Г. П. Свищёв. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1994. — С. 384. — ISBN 5-85270-086-X.
  5. Sandboxx News. Meet the XB-70: The Supersonic Bomber Design to Nuke Russia (амер. англ.). 19FortyFive (28 марта 2022). Дата обращения: 12 мая 2022. Архивировано 12 мая 2022 года.
  6. 1 2 North American XB-70A Valkyrie - WarbirdTech Vol. 34 by Dennis R. Jenkins, Tony Landis. Specialty Press, 2002, PP. 32-33. ISBN 978-1580071772
  7. Mach 3 Legend: The North American XB-70 Valkyrie. Дата обращения: 9 января 2017. Архивировано 13 января 2017 года.
  8. NASA Technical Reports Server (NTRS) - System Exception Encountered. Дата обращения: 15 марта 2010. Архивировано 3 января 2006 года.
  9. Pace, Steve. North American XB-70 Valkyrie, second edition. Blue Ridge Summit, Pennsylvania: TAB Books, 1990, pp. 76-82. ISBN 0-8306-8620-7.
  10. Standard Aircraft Characteristics. XB-70A Valkyrie. — The Secretary of the Air Force, Jan 1972. — (AFG-2, Vol-1, Addn 52). Архивировано 14 октября 2011 года..
  11. Walker, Harold J. «Performance Evaluation Method for Dissimilar Aircraft Designs.» Архивная копия от 14 мая 2010 на Wayback Machine NASA, RP 1042, September 1979.

Литература

[править | править код]
  • Ильин В., Кудишин И. Стратегические бомбардировщики и ракетоносцы зарубежных стран. М., 2002
  • Чечин А., Околелов Н. Быстрее пули. Стратегический бомбардировщик XB-70 «Валькирия» // Авиация и Время : журнал. — Киев: АэроХобби, 2003. — № 4 (66). — С. 15—24.
  • Knaack, Marcelle. Vol. 2 Post-World War II Bombers, 1945-1973. // Encyclopedia of US Air Force aircraft and missile systems. — Washington, D.C.: Office of Air Force History United States Air Force, 1988. — 619 p. — ISBN 0-912799-59-5. Архивная копия от 25 октября 2007 на Wayback Machine