WikiDer > Lockheed XF-104 Истребитель

Lockheed XF-104 Starfighter

XF-104 Истребитель
Реактивный истребитель в металлической схеме с Т-образным оперением и короткими крыльями, летящий над пустыней и черными конструкциями.
Первый прототип XF-104 53-7786
РольПерехватчик прототип
ПроизводительLockheed Corporation
ДизайнерКларенс Л. "Келли" Джонсон
Первый полет4 марта 1954
Количество построенных2
ВариантыLockheed F-104 Истребитель
Локхид NF-104A
Canadair CF-104
Aeritalia F-104S
CL-1200 Lancer / X-27

В Lockheed XF-104 Истребитель был однодвигательный, высокопроизводительный, сверхзвуковой перехватчик прототип для ВВС США (USAF) серия легких и простых истребителей. Всего было построено два самолета; один самолет использовался в основном для аэродинамический Research, а другой служил испытательным стендом вооружения, оба самолета были уничтожены в результате несчастных случаев во время испытаний.[1] XF-104 были предшественниками производства более 2500 Lockheed F-104 Starfighters.

Во время войны в Корее пилоты-истребители ВВС США уступали советским пилотам на МиГах. Инженеры Lockheed во главе с Келли Джонсон, разработал и представил ВВС новый дизайн, отличающийся своей гладкостью, особенно тонкими крыльями и ракетной формой фюзеляжа, а также новой системой катапультирования пилотов.

Летные испытания XF-104 начались с первого полета в марте 1954 года, когда возникло несколько проблем, некоторые из которых были решены; однако характеристики XF-104 оказались лучше оценок, и, несмотря на то, что оба прототипа были потеряны в результате несчастных случаев, ВВС США заказали 17 опытных / предсерийных YF-104A. Серийные истребители Starfighter оказались популярными как в ВВС США, так и во всем мире, работая с рядом стран, в том числе Иордания, индюки Японии.

Разработка

Первоначальное требование

Кларенс Л. "Келли" Джонсон, главный инженер Локхид Скунс Работает, посетил Корея в декабре 1951 г. и поговорили с летчиками-истребителями о том, какой самолет им нужен. В то время пилоты ВВС США противостояли МиГ-15 "Фагот" в их Североамериканские F-86 Sabers, и многие пилоты считали, что МиГи превосходили более крупные и сложные американские конструкции. Пилоты запросили небольшой и простой самолет с отличными характеристиками.[2] В частности, один пилот, полковник Габби Габрески был процитирован как высказывание; «Я бы предпочел зрение с кусочком жевательной резинки, застрявшим на лобовом стекле», - сказал Джонсон, что радар «был пустой тратой времени».[2]

Четыре эскизных чертежа самолета
Оригинальный эскиз Джонсона

По возвращении в США Джонсон сразу же приступил к проектированию именно такого самолета, понимая, что вскоре будет опубликовано официальное требование. В марте 1952 года его команда была собрана, и они сделали наброски нескольких различных предложений самолетов, от небольших конструкций весом 8000 фунтов (3,6 т) до довольно больших - 50 000 фунтов (23 т). L-246 в том виде, в котором стала известна конструкция, оставался по существу идентичным «Звездному истребителю модели L-083» в том виде, в каком он был в конечном итоге поставлен.[3]

Конкурс на исполнение

Проект был представлен ВВС в ноябре 1952 года, которые были достаточно заинтересованы в создании нового предложения и пригласили к участию несколько компаний. Были получены три дополнительных дизайна: Республика АП-55, улучшенная версия своего прототипа XF-91 Thunderceptor; то североамериканский NA-212, который в конечном итоге превратился в F-107; и Northrop N-102 Клык, новый General Electric J79-мощный дизайн.

Выбранный дизайн

Хотя все это было интересно, Lockheed имела непреодолимое преимущество и в марте 1953 года получила контракт на разработку.[3] Данные испытаний из более ранней Локхид Х-7 Программа беспилотных ПВРД оказалась неоценимой для аэродинамических исследований, поскольку XF-104 будет разделять общую конструкцию крыла и оперения X-7.[4][5] Опыт, полученный Douglas X-3 Стилет также использовался на этапе проектирования XF-104.[6] Было запущено более 400 излишков инструментальных артиллерийских ракет для испытания различных профилей крыла и оперения; из которого на парашюте были восстановлены пленка камеры и телеметрия.[7]

Прототипы

Деревянный макет был готов к проверке в конце апреля, а работы над двумя прототипами начались в конце мая. Двигатель J79 еще не был готов, поэтому оба прототипа были разработаны для использования Райт J65, лицензионная версия Армстронг Сиддели Сапфир. Строительство первого прототипа XF-104 (Серийный номер в США 53-7786, Номер Живой ленты FG-786) началось летом 1953 года на заводе Lockheed. Бербанк, Калифорния фабрика.[8] Этот самолет был оснащен недожигание Бьюик- построен турбореактивный двигатель Wright J65-B-3. Первый прототип был закончен к началу 1954 года и начал полеты в марте. Общее время от присуждения контракта до первого полета составляло всего один год, очень короткий срок даже тогда и неслыханный сегодня, когда 10–15 лет более типичны.[5] Строительство второго прототипа (з / п 53-7787) продолжалось более медленными темпами.[8]

F-104 производство

Основная статья: Lockheed F-104 Истребитель

Официальное одобрение конструкции XF-104 привело к заключению контракта на поставку 17 служебных испытательных самолетов YF-104A и серийное производство более 2500 самолетов, построенных как в Соединенных Штатах, так и по лицензии во всем мире.[9]

Видимые отличия от XF-104 до серийных версий Starfighter включают более длинный фюзеляж (для размещения J79 двигатель и дополнительное внутреннее топливо) и убирающееся вперед переднее шасси (кроме двухместных версий) для увеличения зазора для выдвигающегося вниз сиденья. Во время программы испытаний YF-104A был добавлен брюшной плавник для повышения стабильности. Впускные ударные конусы и хребет фюзеляжа обтекатель между козырьком и плавником, в котором находился топливопровод, были добавлены дополнительные элементы.[3][10][11] Серийный самолет также будет иметь измененную конструкцию оперения с использованием нержавеющая сталь лонжероны чтобы устранить проблему флаттера.[12]Поскольку внутренний запас топлива был низким, что ограничивало полезную дальность полета самолета, на более поздних версиях была предусмотрена дополнительная емкость за счет удлинения передней части фюзеляжа.[9]

Дизайн

Чтобы добиться желаемых характеристик, Lockheed выбрала минималистский подход: дизайн, обеспечивающий высокую производительность за счет упаковки самых легких, самых аэродинамически эффективный планер возможно вокруг одного мощного двигателя. Акцент был сделан на минимизации тащить и масса.[13]

Конструкция крыла

XF-104 имел радикальную конструкцию крыла. В большинстве сверхзвуковых самолетов используется прокатился или же дельта крыло. Это позволяет достичь разумного баланса между аэродинамическими характеристиками, поднимать, и внутреннее пространство для топлива и оборудования. Однако наиболее эффективная форма для высоких скоростей, сверхзвуковой полет оказался маленьким, прямым, посередине, трапециевидный крыло с малым удлинением и высоким нагрузка на крыло. Крыло было очень тонким, толщиной доаккорд соотношение всего 3,4%.[14] В передние кромки крыла были настолько тонкими (0,016 дюйма / 0,41 мм) и настолько острыми, что представляли опасность для наземных экипажей, поэтому во время наземных операций приходилось устанавливать защитные ограждения. Тонкость крыльев означала, что топливные баки и шасси должен был содержаться в фюзеляже. В гидравлический приводы вождение элероны имели толщину всего один дюйм (25 мм), чтобы поместиться в доступное пространство и были известны как Пикколо приводов из-за их сходства с этим музыкальным инструментом. Крылья имели переднюю и заднюю кромки с электроприводом. закрылки для увеличения подъемной силы на низкой скорости. XF-104 не имел Система контроля пограничного слоя серийного самолета.[15]

Черно-белая фотография мужчин, работающих над деревянным макетом реактивного самолета
Деревянный макет

Хвостовой плавник

После обширных аэродинамическая труба тестирование, стабилизатор был установлен в верхней части киля для обеспечения оптимальной устойчивости и контроля над плавником. подача ось.[15] Поскольку вертикальный хвостовой стабилизатор был лишь немного короче длины каждого крыла и был почти таким же аэродинамически эффективным, он мог действовать как крыло на руль приложение (явление, известное как "Голландский ролл"). Чтобы компенсировать этот эффект, крылья были наклонены вниз, чтобы получить 10 ° собор. Руль управлялся вручную и дополнялся небольшим Демпфер рыскания поверхностный монтаж в нижней части ребра.[15]

Фюзеляж

В фюзеляж XF-104 имел высокий коэффициент тонкости, то есть резко сужающийся к носу, и небольшая лобная площадь в 25 квадратных футов (2,3 м2).[16] Фюзеляж был плотно упакован, в нем находились кабина, авионика, пушка, все внутреннее топливо, шасси и двигатель.[13] Воздухозаборники, дизайн Бен Рич, имели фиксированную геометрию без входные конусы, поскольку самолет с двигателем J65 не мог Мах 2 спектакль. Они были похожи на те, что у F-94 Starfire, установленный немного в стороне от фюзеляжа, с внутренним разделительная пластина для пограничный слой стравить воздух. Комбинация этих характеристик обеспечивала чрезвычайно низкое сопротивление, за исключением высоких угол атаки, в этот момент индуцированное сопротивление стал очень высоким.

Катапультное сиденье

XF-104 отличался необычной системой выброса вниз. Стэнли Б. сиденье. Были опасения, что современные конструкции катапультных кресел не будут обладать достаточной взрывной мощностью, чтобы пробить высоко Т-образное хвостовое оперение. В случае, если сиденье не стреляло, можно было вручную открыть нижний люк фюзеляжа и затем покинуть самолет под действием силы тяжести. Самолеты серии F-104 позже были преобразованы в сиденья с выбросом вверх, но люк в фюзеляже был сохранен в качестве полезной функции обслуживания.[1]

История эксплуатации

Тестирование и оценка

Пилот в черном костюме сидит на носу реактивного самолета
Тони Левье позирует на XF-104. Обратите внимание на баки с законцовками крыла.

Первые полеты

Первый XF-104 (Lockheed 083-1001, з / н 53-7786) был доставлен в Эдвардс AFB в обстановке повышенной секретности в ночь с 24 на 25 февраля, где летчик-испытатель Lockheed Тони Левье было провести первоначальное тестирование.[3] 28 февраля 1954 года XF-104 совершил запланированный прыжок на высоте около пяти футов над землей во время высокоскоростного такси, но его первый официальный полет состоялся 4 марта.[17] Во время этого полета шасси не убиралось, и Левье приземлился после 20-минутного полета на малой скорости.[8] Доработки и дальнейшие полеты обнаружили, что проблема заключалась в низком давлении в гидравлической системе.[8] Плохая погода продержала XF-104 на земле до 26 марта, после чего дальнейшие полеты выполнялись при штатном убирании шасси.[8]

Второй прототип (Lockheed 083-1002, з / п 53-7787), оснащенный форсажной камерой J65 с самого начала, первый полет состоялся 5 октября. Поскольку это должен был быть стенд для испытаний вооружения, он был оснащен 20-мм (0,79 дюйма) M61 Вулкан орудие и оснащалось системой управления огнем AN / ASG-14T-1.[10] XF-104 № 2 достиг максимальной скорости 1,79 Маха на высоте 60 000 футов (18 000 м) 25 марта 1955 года, пилотируемый летчиком-испытателем Lockheed Дж. Рэем Гуди. Это была самая высокая скорость, достигнутая XF-104.[8][13]

Спектакль

XF-104 №1 был дозвуковым в горизонтальном полете, когда работал на двигателе без форсажа J65, но Мах 1 можно было легко превзойти при небольшом снижении. В июле 1954 года J65-B-3 был заменен на форсажный ТРД J65-W-7. С установкой этого двигателя характеристики XF-104 были значительно улучшены. Максимальная горизонтальная скорость составляла 1,49 Маха на высоте 41000 футов (12000 м), а высота 55000 футов (17000 м) можно было достичь при наборе высоты с увеличением, а 1,6 Маха можно было достичь при пикировании. Первый XF-104 был принят ВВС США в ноябре 1955 года.[8]

Семиствольная поворотная пушка на металлической платформе
M61 Вулкан

Огневые испытания

Первоначальные воздушные стрельбы из пушки Vulcan на втором самолете прошли успешно, но 17 декабря произошел взрыв во время стрельбы очередью.[9] и двигатель J65 сильно пострадал остановка компрессора. Тони Левье немедленно выключил двигатель и скользнул назад, чтобы добиться успеха. посадка с мертвой хваткой в Роджерс Драй Лейк. Позже расследование показало, что одна из 20-мм пушек раунды взорвался в казенная часть, дует болт из задней части пушки и через конструкцию в топливный элемент передней части фюзеляжа. Топливо для реактивных двигателей просочилось в орудийный отсек и вылилось из уплотнителей двери отсека в левый воздухозаборник двигателя. Двигатель сразу залился топливом, в результате чего компрессор заглох.[18]

Сбои

XF-104 53-7786 погиб в результате крушения 11 июля 1957 г., когда у него образовался неконтролируемый плавник. трепетать во время погони на летных испытаниях F-104A. Вся хвостовая группа была оторвана от планера, и летчик-испытатель Lockheed Билл Парк был вынужден катапультироваться. Флаттер плавников был известной проблемой, и самолет был ограничен скоростью не более 0,95 Маха во время аварии. Тони Левье попытался вывести самолет из режима полета и поместить в музей, утверждая, что его летно-технические характеристики не подходят для целей погони.[9][12][19]

XF-104 53-7787 был потерян 14 апреля 1955 г., накопив более 1000 часов налета.[9][20] когда летчик-испытатель Герман Лосось был вынужден катапультироваться во время стрельбы из пушки на высоте 50 000 футов (15 000 м). Во время пробной стрельбы пушка вышла из строя, и начались сильные вибрации, которые вырвали катапультируемый люк под кабиной. Давление в кабине был потерян с лососем скафандр надувая и закрывая лицо, чтобы он не мог видеть. Вспоминая мучительный опыт Левье со взорвавшимся снарядом орудия в декабре прошлого года, Сэлмон полагал, что с ним случилось то же самое, и у него не было другого выбора, кроме как катапультироваться. Позже он узнал, что мог спасти 53-7787 снизив его до более низкого высота и ждет, пока его скафандр спустится. С потерей вооружения испытательная площадка, Инженеры Lockheed были вынуждены искать альтернативу, и испытания вооружения продолжились на модифицированном Lockheed F-94C Starfire.[21] Два XF-104 налетали примерно 2500 часов.[8]

Выводы тестирования

Летные испытания показали, что оценки характеристик были точными и что даже с маломощным двигателем J65 XF-104 летел быстрее, чем другие. Серия века истребители, разрабатываемые в то время. Потолок XF-104 на высоте 60 000 футов (18 000 м) был на 7 000 футов (2100 м) выше прогнозируемого, а также превышал расчетные значения скорости и сопротивления на два-три процента.[22] Однако было отмечено, что низкая тяга двигателя J65 не позволяла полностью реализовать потенциал этого типа.[9]

Пять самолетов припаркованы на рампе для черно-белой фотосессии
XF-104 s / n 53-7786 с ранними моделями F-100, F-101, F-102 и F-105

Обнаружился ряд мелких проблем, но их легко исправить. В Демпфер рыскания XF-104 оказался неэффективным, а руль направления не центрировался; эти проблемы были исправлены путем доработки системы управления рулем направления.[21] Руль направления без привода не обеспечивал адекватного управления по курсу на высоких скоростях полета, и эта проблема была решена за счет использования гидравлической энергии на всех последующих версиях F-104; и некоторая озабоченность была выражена по дозвуковой маневренность на больших высотах.[21]

Во время более позднего интервью Келли Джонсон спросили, что он думает о самолете. «Это соответствовало моим разработкам? С точки зрения производительности - да. Что касается двигателя, мы столкнулись с множеством проблем с двигателем, не с J65, а с J79».[23] За участие в разработке планера F-104 Джонсон был совместно награжден премией Кольер Трофи в 1958 году, разделив эту честь с General Electric (двигатель) и ВВС США (Flight Records).[24]

Технические характеристики (XF-104)

Чертежи, показывающие вид самолета сверху, сбоку и спереди

Данные из Боуман и Дрендель.[1][25]

Общие характеристики

  • Экипаж: 1
  • Длина: 49 футов 2 дюйма (14,99 м)
  • Размах крыльев: 21 футов 11 дюймов (6,68 м)
  • Высота: 13 футов 6 дюймов (4,11 м)
  • Площадь крыла: 196 квадратных футов (18,2 м2)
  • Аэродинамический профиль: Двояковыпуклые 3,36%[26]
  • Пустой вес: 11500 фунтов (5216 кг)
  • Вес брутто: 15700 фунтов (7,121 кг)
  • Электростанция: 1 × Райт J65-W-6 турбореактивный двигатель, тяга 7800 фунтов силы (35 кН)

Спектакль

  • Максимальная скорость: 1324 миль / ч (2131 км / ч, 1151 кН)
  • Скорость сваливания: 160 миль / ч (260 км / ч, 140 узлов)
  • Классифицировать: 800 миль (1300 км, 700 миль)
  • Практический потолок: 50 500 футов (15 400 м)

Вооружение

  • Оружие: 1 × T171 Вулкан 20-мм (0,79 дюйма) пушка (только XF-104083-1002)[1]

Смотрите также

Связанная разработка

Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи

Связанные списки

Рекомендации

Примечания
  1. ^ а б c d Боумен 2000, стр. 33.
  2. ^ а б Боумен 2000, стр. 26.
  3. ^ а б c d Боумен 2000, стр. 32.
  4. ^ Рид 1981, стр. 10.
  5. ^ а б Аптон 2003, стр. 13.
  6. ^ Боумен 2000, стр. 27.
  7. ^ Аптон 2003, стр. 14.
  8. ^ а б c d е ж грамм час Дженкинс и Лэндис 2008, стр. 168.
  9. ^ а б c d е ж Боумен 2000, стр. 35.
  10. ^ а б Аптон 2003, стр. 38.
  11. ^ Ганстон, У. Л., изд. «F-104: обладатель абсолютных рекордов скорости и высоты». Международный рейс, 30 мая 1958 г., стр. 743. Дата обращения: 29 июня 2011.
  12. ^ а б Аптон 2003, стр. 45.
  13. ^ а б c Боумен 2000, стр. 29.
  14. ^ «F-104: обладатель абсолютных рекордов скорости и высоты». Международный рейс. 30 мая 1958 г. Архивировано с - 0723.html оригинал Проверять | url = ценить (помощь) 3 июля 2012 г.. Получено 6 июля 2011.
  15. ^ а б c Боумен 2000, стр. 28.
  16. ^ Аптон 2003, стр. 17.
  17. ^ Pace 1992, стр. 17.
  18. ^ Ганстон. W. L., изд. "Starfighter: истребитель Lockheed Mach 2 для США". Международный рейс, 20 апреля 1956 г., стр. 442. Дата обращения: 28 июня 2011.
  19. ^ Pace 1992, стр. 22.
  20. ^ Кинзей 1991, стр. 6.
  21. ^ а б c Pace 1992, стр. 20.
  22. ^ Кинзей 1991, стр. 4.
  23. ^ Рид 1981, стр. 13.
  24. ^ Гринфилд, ст. «Победители Collier Trophy, 1950–1959 годы». В архиве 11 декабря 2008 г. Wayback Machine Национальная ассоциация аэронавтики. Дата обращения: 26 июня 2011.
  25. ^ Дрендель 1976, стр. 10.
  26. ^ Ледничер, Дэвид. «Неполное руководство по использованию аэродинамического профиля». m-selig.ae.illinois.edu. Получено 16 апреля 2019.
Библиография
  • Боуман, Мартин В. Lockheed F-104 Истребитель. Рамсбери, Мальборо, Уилтшир, Великобритания: The Crowood Press Ltd., 2000. ISBN 1-86126-314-7.
  • Дрендель, Лу. Истребитель F-104 в действии (Самолет № 27). Кэрролтон, Техас: Squadron / Signal Publications, 1976. ISBN 0-89747-026-5.
  • Дженкинс, Деннис Р. и Тони Р. Лэндис. Экспериментальные и прототипы реактивных истребителей ВВС США. Норт-Бранч, Миннесота: Specialty Press, 2008. ISBN 978-1-58007-111-6.
  • Кинзи, Берт Истребитель F-104 в деталях и масштабе. Саммит Blue Ridge, Пенсильвания: TAB books, 1991. ISBN 1-85310-626-7.
  • Пейс, Стив. F-104 Starfighter: проектирование, разработка и эксплуатация во всем мире первого боевого истребителя Mach 2. Сент-Пол, Миннесота: Motorbooks International, 1992. ISBN 0-87938-608-8.
  • Пейс, Стив. X-Fighters: экспериментальные и опытные истребители ВВС США, от XP-59 до YF-23. Сент-Пол, Миннесота: Motorbooks International, 1991. ISBN 0-87938-540-5.
  • Рид, Артур. Истребитель F-104 - современный боевой самолет 9. Лондон: Ian Allan Ltd., 1981. ISBN 0-7110-1089-7.
  • Аптон, Джим. Warbird Tech - истребитель Lockheed F-104. Норт-Бранч, Миннесота: Specialty Press, 2003. ISBN 1-58007-069-8.

внешняя ссылка