North American XB-70 Valkyrie

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
XB-70 Valkyrie
North American XB-70 above runway ECN-792.jpg
XB-70A «Валькирия» (сер. № 62-0001)
Тип

стратегический бомбардировщик

Разработчик

Флаг США North American Aviation

Производитель

North American Aviation

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

$750 млн[2]

Commons-logo.svg Изображения на Викискладе
Кабина «Валькирии»

Норт Аме́рикен XB-70 «Вальки́рия» (англ. XB-70 Valkyrie — Вэлкири) был задуман для Стратегического авиационного командования США в 1950-е годы как высотный бомбардировщик, который должен был летать со скоростью, соответствующей М=3 (то есть в 3 раза превышающей скорость звука) на высоте 21 км. Два самолёта были построены и выполняли испытательные полёты в 1960-е годы.

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. Он должен был взлетать с обычных аэродромов, заменить B-52 и состоять на вооружении в 1965—1975 годах. Поставки намечались на 1963 год.

После рассмотрения предварительных проектов 11 ноября 1955 North American и Boeing получили заказы на продолжение своих разработок. В те годы, кроме того, что двигатели были малоэффективны, проектировщики не имели многих средств современного проектирования, да и просто данных, поэтому, согласно первому проекту, самолёт North American имел максимальный взлётный вес 340 тонн (у построенной XB-70 — только 250 тонн, но даже такой самолёт тогда был гигантским), с рядом прочих технических трудностей и был отклонён, как и боинговский.

Разработчики внесли ряд изменений, уменьшили взлётный вес и перепроектировали самолёты на бороводородное топливо (пентаборан), обладающее значительно большей энергией сгорания, чем традиционное углеводородное топливо. 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 был признан перспективным и 23 декабря 1957 года она была объявлена победителем. Имя «Валькирия» было выбрано в результате большого конкурса.

Предполагалось, что «Валькирию» сопровождал бы сверхзвуковой перехватчик XF-108 «Рапира», который предназначался ещё и для обороны от ожидаемых аналогичных советских бомбардировщиков. Ради экономии 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; появились мобильные зенитно-ракетные комплексы, что делало XB-70 уязвимым. После прекращения полётов U-2 жизнеспособность программы 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 (а первоначально — 50 боевых) в июле 1964 ограничило программу созданием двух двухместных испытательных самолётов. Также предлагались 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.

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).

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[3]:

  • 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 (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[3].

Помимо использования этих материалов, для охлаждения критических элементов конструкции применялось циркулирующее топливо, служившее теплопоглотителем. Нагретое топливо подавалось непосредственно в двигатели[4].

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.

XB-70 «Валькирия» в полёте (законцовки крыла опущены).

Опытные лётные характеристики XB-70[5]
Максимальная продолжительность полёта: 3:40 часа (6 января 1966)
Максимальная скорость: 3250 км/час (12 января 1966)
Максимальная высота: 23000 м (19 марта 1966)
Максимальное число Маха: М=3,08 (12 апреля 1966)
Длительность полёта при М=3: 32 минуты (19 мая 1966)
Суммарная длительность полётов при М=3: 108 минут/в 10 полётах

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[6]. Однако компрессионная подъёмная сила остаётся противоречивой теорией, и на сегодняшний день «Валькирия» — единственный самолёт такого размера, когда-либо использовавший отклоняемые вниз законцовки крыла.

Шасси весьма сложной конструкции.

Система катапультирования предполагала смещение кресел пилотов назад перед выброской их из самолёта.

Полёты[править | править код]

«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 Wright-Patterson AFB. Развитая механизация крыла.

Первый полёт «Валькирия» № 1 совершила 21 сентября 1964. В нём сразу же начались различные неполадки и проявились изъяны, например, разрушение сотовых панелей крыла, которые в изготовлении оказались сложнее, чем ожидали проектировщики. На первом 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 куски 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 - 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 3 Мах в течение 33 минут полёта.

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

Программа шла удачно, однако 8 июня 1966 «Валькирия» № 2 попала в катастрофу во время показательного полёта для рекламного ролика производителя двигателей Дженерал Электрик. Самолёты летели в очень близком строю и сблизившийся F-104, пилотируемый Джозефом Уокером, засосало турбулентным потоком и ударило о Валькирию, разрушив ей один из килей, часть оперения и обшивки. Машина некоторое время продолжала лететь нормально, потом начались проблемы с устойчивостью, далее она вошла в плоский штопор, упала на землю и полностью разрушилась. Из самолёта не смог катапультироваться майор Кросс (из-за плоского штопора и большой длины фюзеляжа на пилота и его кресло действовала настолько большая центробежная сила, что система катапультирования не смогла сместить кресло Кросса назад для выброски). Пилот Эл Уайт смог катапультироваться за секунды до столкновения с землёй, однако его парашют не успел раскрыться, и он врезался в землю на большой скорости, испытав огромную перегрузку. Тем не менее, Уайт обошёлся без серьёзных травм, и уже через три месяца снова сел за штурвал. Пилот F-104 погиб при столкновении.
Точные причины столкновения до сих пор являются предметом споров.

Первый самолёт, с ограниченными возможностями, продолжил испытания и выполнил 33 полёта. 4 февраля 1969 № 1 ушёл на покой и перелетел в Национальный музей ВВС США на базе ВВС Райт-Паттерсон в Дейтоне (штат Огайо).

Самолёты[править | править код]

  • 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 [7]

Технические характеристики
  • Экипаж: 2 пилота
  • Длина: 6,63 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)

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Knaack, 1978, p. 573.
  2. Knaack,1978,p593
  3. 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
  4. Mach 3 Legend: The North American XB-70 Valkyrie
  5. Pace, Steve. North American XB-70 Valkyrie, second edition. Blue Ridge Summit, Pennsylvania: TAB Books, 1990, pp. 76-82. ISBN 0-8306-8620-7.
  6. http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19950002360_1995102360.pdf
  7. Standard Aircraft Characteristics. XB-70A Valkyrie. — The Secretary of the Air Force, Jan 1972. — (AFG-2, Vol-1, Addn 52)..
  8. Walker, Harold J. «Performance Evaluation Method for Dissimilar Aircraft Designs.» 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» (рус.) // 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.

Ссылки[править | править код]