North American Aviation XB-70 Valkyrie — это снятый с производства прототип запланированного сверхзвукового стратегического бомбардировщика дальнего действия B-70 с ядерным вооружением для Стратегического авиационного командования ВВС США . Разработанный в конце 1950-х годов компанией North American Aviation (NAA) для замены B-52 Stratofortress и B-58 Hustler [1] , шестимоторный самолет Valkyrie с дельтаобразным крылом [2] мог преодолевать тысячи миль со скоростью 3 Маха и выше на высоте 70 000 футов (21 000 м).
На таких скоростях ожидалось, что B-70 будет практически неуязвим для перехватчиков — единственного эффективного оружия против бомбардировщиков в то время. Бомбардировщик проводил лишь короткое время над определенной радиолокационной станцией, выходя из ее зоны действия, прежде чем диспетчеры успевали разместить свои истребители в подходящем месте для перехвата. Его высокая скорость делала самолет трудноразличимым на дисплеях радаров, а его высотные и скоростные возможности не могли сравниться ни с одним современным советским перехватчиком или истребителем.
Появление первых советских ракет класса «земля-воздух» в конце 1950-х годов поставило под сомнение почти неуязвимость B-70. В ответ ВВС начали выполнять свои миссии на малой высоте, где линия обзора ракетного радара была ограничена рельефом местности. В этой роли проникновения на малой высоте B-70 предлагал мало дополнительных характеристик по сравнению с B-52 , который он должен был заменить, будучи при этом намного дороже и имея меньшую дальность полета. Были предложены альтернативные миссии, но они имели ограниченный масштаб. С появлением межконтинентальных баллистических ракет (МБР) в конце 1950-х годов пилотируемые ядерные бомбардировщики все чаще считались устаревшими.
В конечном итоге ВВС США отказались от борьбы за его производство, и программа B-70 была отменена в 1961 году. Затем разработка была передана исследовательской программе по изучению эффектов длительного высокоскоростного полета. В результате было построено два прототипа самолета, обозначенных как XB-70As; эти самолеты использовались для сверхзвуковых испытательных полетов в 1964–1969 годах. В 1966 году один прототип разбился после столкновения с меньшим самолетом во время полета в тесном строю; оставшийся бомбардировщик Valkyrie находится в Национальном музее ВВС США недалеко от Дейтона, штат Огайо.
В ответвлении от проекта Boeing MX-2145 с пилотируемым планирующим бомбардировщиком, Boeing наняла RAND Corporation в январе 1954 года, чтобы исследовать, какой тип бомбардировщика понадобится для доставки различных видов ядерного оружия, находившихся в разработке. В то время ядерное оружие весило несколько тонн, и необходимость нести достаточно топлива для перелета этого груза из континентальной части Соединенных Штатов в Советский Союз требовала больших бомбардировщиков. Boeing и RAND также пришли к выводу, что самолету понадобится сверхзвуковая скорость, чтобы избежать взрыва своих бомб. [3]
Авиационная промышленность изучала эту проблему в течение некоторого времени. С середины 1940-х годов появился интерес к использованию самолетов с ядерными двигателями в качестве бомбардировщиков. [4] [5] [N 1] В обычном реактивном двигателе тяга обеспечивается за счет нагрева воздуха с помощью реактивного топлива и его ускорения через сопло. В ядерном двигателе тепло подается реактором, расходные материалы которого служат месяцами, а не часами. Большинство конструкций также несли небольшое количество реактивного топлива для высокоэнергетических частей полета, таких как взлеты и высокоскоростные рывки. [4]
Другой возможностью, изучавшейся в то время, было использование обогащенного бором « зажигательного топлива », которое увеличивает плотность энергии реактивного топлива примерно на 40 процентов [6] и может использоваться в модифицированных версиях существующих конструкций реактивных двигателей. [6] Зажигательное топливо, по-видимому, обеспечивало достаточное улучшение характеристик для создания стратегического бомбардировщика со сверхзвуковой скоростью.
Военно-воздушные силы внимательно следили за этими разработками и в 1955 году выпустили Общие эксплуатационные требования № 38 для нового бомбардировщика, сочетающего полезную нагрузку и межконтинентальную дальность полета B-52 с максимальной скоростью 2 Маха самолета Convair B-58 Hustler . [7] [N 2] Ожидалось, что новый бомбардировщик поступит на вооружение в 1963 году. [8] Рассматривались ядерные и обычные конструкции. Бомбардировщик с ядерным двигателем был организован как « Система оружия 125A » и разрабатывался одновременно с версией с реактивным двигателем «Система оружия 110A». [9]
В требовании Командования исследований и разработок ВВС США (ARDC) для WS-110A требовался химический бомбардировщик с крейсерской скоростью 0,9 Маха и «максимально возможной» скоростью при входе и выходе из цели на расстоянии 1000 морских миль (1200 миль; 1900 км). Требование также предусматривало полезную нагрузку в 50 000 фунтов (23 000 кг) и боевой радиус в 4000 морских миль (4600 миль; 7400 км). [11] В 1955 году ВВС сформировали аналогичные требования для межконтинентальной разведывательной системы WS-110L, но позже, в 1958 году, они были отменены из-за лучших вариантов. [12] [13] [14] В июле 1955 года были выбраны шесть подрядчиков для участия в тендере на исследования WS-110A. [9] Компании Boeing и North American Aviation представили предложения, и 8 ноября 1955 года были заключены контракты на разработку Фазы 1. [13]
В середине 1956 года обе компании представили первоначальные проекты. [15] [16] Топливо Zip должно было использоваться в форсажных камерах для увеличения дальности полета на 10–15 процентов по сравнению с обычным топливом. [17] Оба проекта имели огромные топливные баки на законцовках крыльев, которые можно было сбрасывать, когда топливо заканчивалось перед сверхзвуковым рывком к цели. Баки также включали внешние части крыла, которые также сбрасывались, чтобы получить меньшее крыло, подходящее для сверхзвуковых скоростей. [15] Оба самолета стали трапециевидными после катапультирования, что на тот момент было самой высокопроизводительной формой плана из известных. Они также имели гладкие кабины для поддержания максимально возможного коэффициента тонкости , несмотря на его влияние на видимость. [18]
Оба проекта имели взлетный вес около 750 000 фунтов (340 000 кг) с большой загрузкой топлива. Военно-воздушные силы оценили проекты и в сентябре 1956 года посчитали их слишком большими и сложными для эксплуатации. [18] Генерал Кертис Лемей отнесся к ним пренебрежительно, заявив: «Это не самолет, это группа из трех кораблей». [19] ВВС США завершили разработку Фазы 1 в октябре 1956 года и поручили двум подрядчикам продолжить проектные исследования. [16] [18] [20]
Пока изучались первоначальные предложения, достижения в области сверхзвукового полета продвигались быстро. Узкая дельта утвердилась как предпочтительная форма плана для сверхзвукового полета, заменив более ранние конструкции, такие как стреловидное крыло и трапециевидные компоновки, которые можно было увидеть в таких проектах, как Lockheed F-104 Starfighter и более ранних концепциях WS-110. Двигатели, способные справляться с более высокими температурами, также находились в стадии разработки, что позволяло поддерживать сверхзвуковые скорости. [18]
Эта работа привела к интересному открытию: когда двигатель был оптимизирован специально для высокой скорости, он сжигал, возможно, в два раза больше топлива на этой скорости, чем когда он работал на дозвуковой скорости. Однако самолет летел бы в четыре раза быстрее. Таким образом, его самая экономичная крейсерская скорость, с точки зрения топлива на милю, была его максимальной скоростью. Это было совершенно неожиданно и означало, что не было никакого смысла в концепции тире; если самолет мог достичь 3 Маха, он мог бы также выполнить всю свою миссию на этой скорости. Оставался вопрос, была ли такая концепция технически осуществимой, но к марту 1957 года разработка двигателя и испытания в аэродинамической трубе продвинулись достаточно, чтобы предположить, что это так. [18]
WS-110 был переделан для полета на скорости 3 Маха в течение всей миссии. Топливо Zip было сохранено для форсажной камеры двигателя для увеличения дальности. [18] [21] И North American, и Boeing вернули новые проекты с очень длинными фюзеляжами и большими треугольными крыльями. Они различались в основном компоновкой двигателей; проект NAA разместил свои шесть двигателей в полукруглом канале под задней частью фюзеляжа, в то время как проект Boeing использовал отдельные двигатели в гондолах, расположенные индивидуально на пилонах под крылом, [17] как у Hustler.
North American прочесали доступную литературу, чтобы найти какие-либо дополнительные преимущества. Это привело их к малоизвестному отчету двух экспертов NACA по аэродинамическим трубам , которые написали отчет в 1956 году под названием «Конфигурации самолетов, развивающие высокие коэффициенты подъемной силы и сопротивления на высоких сверхзвуковых скоростях». [22] Сегодня известная как компрессионная подъемная сила , идея заключалась в использовании ударной волны, генерируемой носом или другими острыми точками самолета, в качестве источника воздуха высокого давления. [23] Тщательно позиционируя крыло по отношению к скачку уплотнения, высокое давление скачка уплотнения могло быть захвачено на нижней части крыла и генерировать дополнительную подъемную силу. Чтобы максимально использовать этот эффект, они перепроектировали нижнюю часть самолета, чтобы она имела большую треугольную область впуска далеко впереди двигателей, лучше расположив скачок уплотнения по отношению к крылу. Шесть индивидуально размещенных двигателей были перенесены, по три в каждый из двух отдельных воздуховодов, под фюзеляжем. [24]
North American улучшила базовую концепцию, добавив набор свисающих панелей законцовок крыла, которые опускались на высокой скорости. Это помогло захватить ударную волну под крылом между опущенными законцовками крыла. Это также добавило больше вертикальной поверхности самолету для поддержания курсовой устойчивости на высоких скоростях. [23] Решение NAA имело дополнительное преимущество, так как оно уменьшало площадь поверхности задней части крыла, когда панели перемещались в положение высокой скорости. Это помогло компенсировать естественное смещение назад центра давления , или «средней точки подъема», с увеличением скорости. В нормальных условиях это вызывало увеличение дифферента носа вниз, который приходилось компенсировать перемещением поверхностей управления, увеличивая сопротивление . Когда законцовки крыла опускались, подъемная площадь крыльев уменьшалась, перемещая подъемную силу вперед и уменьшая сопротивление дифферента . [25]
Необходимо было решить проблему накопления тепла из-за трения обшивки во время длительного сверхзвукового полета . Во время полета на скорости 3 Маха самолет достигал в среднем 450 °F (230 °C), при этом передние кромки достигали 630 °F (330 °C), а в отсеках двигателей — до 1000 °F (540 °C). NAA предложила построить свою конструкцию из сэндвич-панелей , каждая из которых состояла бы из двух тонких листов нержавеющей стали, припаянных к противоположным поверхностям ячеистого сердечника из фольги. Дорогой титан будет использоваться только в высокотемпературных областях, таких как передняя кромка горизонтального стабилизатора и нос. [26] Для охлаждения салона XB-70 перекачивал топливо по пути к двигателям через теплообменники. [27]
30 августа 1957 года ВВС решили, что по проектам NAA и Boeing имеется достаточно данных, чтобы можно было начать конкурс. 18 сентября ВВС выпустили эксплуатационные требования, в которых говорилось о крейсерской скорости от 3,0 до 3,2 Маха, высоте полета над целью 70 000–75 000 футов (21 000–23 000 м), дальности полета до 10 500 миль (16 900 км) и общем весе, не превышающем 490 000 фунтов (220 000 кг). Самолет должен был использовать ангары, взлетно-посадочные полосы и процедуры обслуживания, используемые B-52. 23 декабря 1957 года предложение North American было объявлено победителем конкурса, а 24 января 1958 года был выдан контракт на разработку Фазы 1. [14]
В феврале 1958 года предложенный бомбардировщик был обозначен как B-70 , [14] а прототипы получили обозначение экспериментального прототипа «X» . Название « Valkyrie » стало победившей заявкой в начале 1958 года, выбранной из 20 000 заявок на конкурс ВВС США «Назовите B-70». [28] В марте 1958 года ВВС одобрили 18-месячное ускорение программы, которое перенесло первый полет на декабрь 1961 года. [14] Но в конце 1958 года служба объявила, что это ускорение будет невозможно из-за отсутствия финансирования. [29] В декабре 1958 года был выдан контракт на Фазу II. Макет B-70 был рассмотрен ВВС в марте 1959 года. После этого были запрошены положения о ракетах класса «воздух-поверхность» и внешних топливных баках. [30] В то же время North American разрабатывала сверхзвуковой перехватчик F-108 . Чтобы сократить расходы на программу, F-108 должен был использовать два двигателя, спасательную капсулу и некоторые меньшие системы с B-70. [31] В начале 1960 года North American и ВВС США представили общественности первый чертеж XB-70. [32]
Планировалось, что B-70 будет использовать высокоскоростной подход к бомбардировке с большой высоты, который следовал тенденции к тому, что бомбардировщики летали все быстрее и выше с начала использования пилотируемых бомбардировщиков. [33] В тот же период только два вида оружия оказались эффективными против бомбардировщиков: истребители и зенитная артиллерия (AAA). Полет выше и быстрее усложнял задачу для обоих; более высокие скорости позволяли бомбардировщику быстрее выходить из зоны действия оружия, в то время как большие высоты увеличивали время, необходимое истребителям для подъема к бомбардировщикам, и значительно увеличивали размер зенитного оружия, необходимого для достижения этих высот. [34]
Еще в 1942 году немецкие командиры зенитных орудий пришли к выводу, что зенитные ракеты будут по сути бесполезны против реактивных самолетов, и начали разработку управляемых ракет для выполнения этой роли. [34] Вскоре после этого большинство вооруженных сил пришло к такому же выводу, и США, и Великобритания начали программы разработки ракет еще до окончания войны. [35] Британская система Green Mace была одной из последних попыток разработать полезное высотное зенитное оружие, но ее разработка завершилась в 1957 году. [36]
Самолеты-перехватчики с постоянно улучшающимися характеристиками оставались единственным эффективным оружием против бомбардировщиков к началу 1950-х годов, и даже у них были проблемы с тем, чтобы идти в ногу с новейшими разработками; советские перехватчики в конце 1950-х годов не могли перехватить высотный разведывательный самолет U-2 , [37] несмотря на его относительно низкую скорость. Позже было обнаружено, что более быстрый полет также значительно затруднял обнаружение радаром из-за эффекта, известного как отношение «отметка-скан» , и любое снижение эффективности слежения еще больше мешало бы работе и наведению истребителей. [38]
Появление первых эффективных зенитных ракет к концу 1950-х годов кардинально изменило эту картину. [39] Ракеты могли быть готовы к немедленному запуску, устраняя операционные задержки, такие как время, необходимое для того, чтобы пилот попал в кабину истребителя. Наведение не требовало широкополосного слежения или расчета курса перехвата: простое сравнение времени, необходимого для полета на высоту цели, возвращало требуемое отклонение . Ракеты также имели большую высотную способность, чем любой самолет, и улучшение этого для адаптации к новым самолетам было малозатратным путем разработки. США знали о советских работах в этой области и сократили ожидаемый эксплуатационный срок службы U-2, зная, что он станет уязвимым для этих ракет по мере их усовершенствования. В 1960 году U-2, которым управлял Гэри Пауэрс, был сбит одной из самых ранних советских управляемых ракет ПВО, С-75 Двина , известной на Западе как SA-2 Guideline. [40]
Столкнувшись с этой проблемой, военная доктрина уже начала отходить от сверхзвуковой бомбардировки на большой высоте к проникновению на малой высоте . Радар находится в зоне прямой видимости, поэтому самолеты могли значительно сократить расстояние обнаружения, пролетая близко к Земле и скрываясь за рельефом местности. [41] Ракетные площадки, расположенные так, чтобы перекрываться по дальности при атаке бомбардировщиков на больших высотах, оставляли большие пробелы между их охватом для бомбардировщиков, летящих на более низких высотах. При наличии соответствующей карты ракетных площадок бомбардировщики могли летать между и вокруг оборонительных сооружений. Кроме того, ранние ракеты обычно летели неуправляемыми в течение некоторого периода времени, прежде чем радиолокационные системы могли отслеживать ракету и начинать посылать ей сигналы наведения. С ракетой SA-2 эта минимальная высота составляла примерно 2000 футов (600 м). [42]
Полет на низкой высоте также обеспечивал защиту от истребителей. Радары той эпохи не имели возможности смотреть вниз (см. look-down/shoot-down ); если радар самолета на большой высоте был направлен вниз для обнаружения целей на меньшей высоте, отражение земли подавляло бы сигнал, возвращаемый от цели. Перехватчик, летящий на нормальной высоте, был бы фактически слеп для бомбардировщиков, находящихся намного ниже него. Перехватчик мог бы снижаться на меньшие высоты, чтобы увеличить количество видимого неба, но это ограничило бы его дальность действия радара так же, как и у ракетных площадок, а также значительно увеличило бы расход топлива и, таким образом, сократило бы время выполнения задания. Советский Союз не представил бы перехватчик с возможностью смотреть вниз до 1972 года с радаром High Lark в МиГ-23М , и даже эта модель имела очень ограниченные возможности. [43]
Стратегическое авиационное командование оказалось в неудобном положении; бомбардировщики были настроены на эффективность на высоких скоростях и высотах, производительность, которая была приобретена за большие деньги как в инженерном, так и в финансовом отношении. До того, как B-70 должен был заменить B-52 в роли дальнего радиуса действия, SAC представил B-58 Hustler , чтобы заменить Boeing B-47 Stratojet в роли среднего радиуса действия. Hustler был дорогим в разработке и покупке и требовал огромного количества топлива и обслуживания по сравнению с B-47. Было подсчитано, что его эксплуатация стоила в три раза дороже, чем гораздо более крупный и дальнобойный B-52. [44]
B-70, разработанный для еще более высоких скоростей, высот и дальности, чем B-58, пострадал еще больше в относительном выражении. На больших высотах B-70 был в четыре раза быстрее B-52, но на малых высотах он был ограничен всего лишь 0,95 Маха, лишь скромно быстрее, чем B-52 на тех же высотах. Он также имел меньшую бомбовую нагрузку и меньшую дальность полета. [10] Его единственным серьезным преимуществом была бы его способность использовать высокую скорость в районах без ракетного прикрытия, особенно на длительном пути из США в СССР. Ценность была ограничена; доктрина ВВС США подчеркивала, что основной причиной сохранения бомбардировочных сил в эпоху МБР было то, что бомбардировщики могли оставаться в воздухе на больших расстояниях от своих баз и, таким образом, были бы неуязвимы для внезапной атаки. [45] В этом случае более высокая скорость использовалась бы только в течение короткого периода времени между районами сосредоточения и советским побережьем.
В дополнение к проблемам, программа zip-топлива была отменена в 1959 году. [6] После сгорания топливо превращалось в едкие и абразивные жидкости и твердые частицы, которые увеличивали износ движущихся компонентов турбинного двигателя и были токсичными, что затрудняло обслуживание. [N 3] Хотя B-70 был предназначен для использования zip только в форсажных камерах, и таким образом избегал этой проблемы, огромная стоимость программы zip для таких ограниченных выгод привела к ее отмене. Это само по себе не было фатальной проблемой, поскольку были доступны недавно разработанные высокоэнергетические топлива, такие как JP-6, чтобы компенсировать часть разницы. Большая часть дальности, потерянной при переходе с zip-топлива, была восстановлена путем заполнения одного из двух бомбовых отсеков топливным баком. [47] Другая проблема возникла, когда программа XF-108 была отменена в сентябре 1959 года, что положило конец совместной разработке, которая принесла пользу программе B-70. [31]
На двух секретных совещаниях 16 и 18 ноября 1959 года председатель Объединенного комитета начальников штабов генерал ВВС Натан Твининг рекомендовал план ВВС по разведке и нанесению ударов по советским МБР на железнодорожных путях, но начальник штаба ВВС генерал Томас Уайт признал, что Советы «смогут поразить B-70 ракетами» и потребовал понизить статус B-70 до «минимумной программы исследований и разработок» в размере 200 миллионов долларов на 1960 финансовый год (что эквивалентно 2,1 миллиарда долларов сегодня). Президент Эйзенхауэр ответил , что миссия по разведке и нанесению ударов была «безумной», поскольку ядерная миссия заключалась в атаке на известные производственные и военные комплексы, и подчеркнул, что он не видит необходимости в B-70, поскольку МБР является «более дешевым и эффективным способом сделать то же самое». Эйзенхауэр также определил, что B-70 не будет запущен в производство раньше, чем «через восемь-десять лет» и «сказал, что он думал, что мы говорим о луках и стрелах во времена пороха, когда мы говорили о бомбардировщиках в ракетную эпоху». [48] В декабре 1959 года ВВС объявили, что проект B-70 будет сокращен до одного прототипа, и большинство запланированных подсистем B-70 больше не будут разрабатываться. [49]
Затем интерес возрос из-за политики президентской кампании 1960 года . Центральным пунктом кампании Джона Ф. Кеннеди было то, что Эйзенхауэр и республиканцы были слабы в обороне, и он указал на B-70 в качестве примера. Он сказал аудитории в Сан-Диего около объектов NAA: «Я полностью поддерживаю пилотируемый самолет B-70». [50] Кеннеди также сделал похожие предвыборные заявления относительно других самолетов: около завода Boeing в Сиэтле он подтвердил необходимость B-52, а в Форт-Уэрте он похвалил B-58. [51]
ВВС изменили программу на полноценную разработку оружия и заключили контракт на прототип XB-70 и 11 YB-70 в августе 1960 года. [49] [52] В ноябре 1960 года программа B-70 получила ассигнования в размере 265 миллионов долларов (что эквивалентно 2,7 миллиардам долларов сегодня) от Конгресса на 1961 финансовый год. [53] [54] Никсон, отстающий в своем родном штате Калифорния, также публично одобрил B-70, а 30 октября Эйзенхауэр помог республиканской кампании, пообещав выделить дополнительно 155 миллионов долларов (1,6 миллиарда долларов сегодня) на программу разработки B-70. [55]
Вступив в должность в январе 1961 года, Кеннеди был проинформирован о том, что разрыв в ракетах был иллюзией. [56] [N 4] 28 марта 1961 года [57] после того, как на программу B-70 было потрачено 800 миллионов долларов (что эквивалентно 8,2 миллиардам долларов сегодня), Кеннеди отменил проект как «ненужное и экономически неоправданное» [55], поскольку «у него было мало шансов успешно преодолеть оборону противника». [58] Вместо этого Кеннеди рекомендовал «продолжить программу B-70, по сути, для изучения проблемы полета со скоростью, в три раза превышающей скорость звука, с планером, потенциально полезным в качестве бомбардировщика». [55] После того, как Конгресс одобрил 290 миллионов долларов (3 миллиарда долларов сегодня) «дополнительных» фондов B-70 к измененному президентскому бюджету 1961 финансового года от 12 мая 1960 года, администрация приняла решение о «запланированном использовании» только 100 миллионов долларов (1020 миллионов долларов сегодня) из этих фондов. Министерство обороны впоследствии представило Конгрессу данные о том, что B-70 мало что добавит к производительности за высокую стоимость. [59]
Став новым начальником штаба ВВС в июле 1961 года, Кертис Лемей усилил свою пропаганду B-70, включая интервью для статей Reader's Digest в августе и Aviation Week в ноябре, а также разрешил провести тур General Electric 25 февраля , на котором прессе были представлены художественные концепции и другая информация о B-70. Конгресс также продолжил ассигнования на B-70, чтобы возродить разработку бомбардировщиков. После того, как министр обороны Роберт Макнамара снова объяснил Комитету по вооруженным силам Палаты представителей (HASC) 24 января 1962 года, что B-70 не имеет оправдания, Лемей впоследствии выступил за B-70 как в комитетах Палаты представителей, так и в сенатском комитете, и был отчитан Макнамарой 1 марта. К 7 марта 1962 года HASC, 21 из членов которого работали над B-70 в своих округах, написал законопроект об ассигнованиях, чтобы «направить» — по закону — Исполнительную власть использовать все почти 500 миллионов долларов (что эквивалентно 5 миллиардам долларов сегодня), выделенных на RS-70 (см. Варианты). Макнамара не добился успеха с обращением к HASC 14 марта, но 19 марта 1962 года соглашение в Розовом саду Белого дома между Кеннеди и председателем HASC Карлом Винсоном отменило формулировку законопроекта [60] , и бомбардировщик остался отмененным. [61]
XB-70 предназначались для использования в углубленном изучении аэродинамики , тяги и других предметов, связанных с большими сверхзвуковыми транспортными самолетами. Экипаж был сокращен до двух пилотов, поскольку штурман и бомбардир не были нужны для этой исследовательской роли. [62] Заказ на производство был сокращен до трех прототипов в марте 1961 года [63], причем третий самолет должен был включать улучшения предыдущего прототипа. [64] Позднее заказ был сокращен до двух экспериментальных XB-70A, названных Air Vehicle 1 и 2 (AV-1 и AV-2). XB-70 № 1 был завершен 7 мая 1964 года [65] и выкатан 11 мая 1964 года в Палмдейле, Калифорния . [66] [67] [68] В одном отчете говорилось, что «ничего подобного нигде не существовало». [69] [70] AV-2 был завершён 15 октября 1964 года. Производство третьего прототипа (AV-3) было отменено в июле 1964 года до его завершения. [70] Первый XB-70 совершил свой первый полёт в сентябре 1964 года, и за этим последовало ещё множество испытательных полётов. [71]
Данные испытательных полетов XB-70 и разработки аэрокосмических материалов были использованы в более поздней программе бомбардировщика B-1 , американской программе сверхзвукового транспортного самолета (SST) и, посредством шпионажа, в советской программе Ту-144 SST. [72] [N 5] [N 6] Разработка разведывательных самолетов Lockheed U-2 и SR-71 Blackbird , а также XB-70, побудила советских аэрокосмических инженеров спроектировать и разработать свой высотный и высокоскоростной перехватчик МиГ-25 . [73] [74]
Valkyrie был разработан как высотный бомбардировщик со скоростью 3 Маха с шестью двигателями. Харрисон Стормс спроектировал самолет [75] с поверхностью «утка» и треугольным крылом , которое было построено в основном из нержавеющей стали , сэндвич-панелей из сот и титана . XB-70 был разработан для использования сверхзвуковых технологий, разработанных для Mach 3 SM-64 Navaho , а также модифицированной формы инерциальной системы наведения Navaho . [76]
XB-70 использовал компрессионный подъем , который возникал из-за ударной волны , генерируемой передней кромкой воздухозаборника двигателя под вершиной крыла. [77] На крейсерской скорости 3 Маха ударная волна изгибается назад примерно на 65 градусов, и крыло накладывается на ударную систему, которая имеет давление на 40 фунтов на квадратный фут (1,9 кПа) выше под самолетом, чем перед ударной волной. Компрессионный подъем обеспечивал пять процентов от общей подъемной силы. [78] Прогиб был добавлен к передней кромке крыла внутри складных законцовок для улучшения дозвуковой управляемости и снижения сверхзвукового сопротивления. Внешние части крыльев были шарнирно закреплены для поворота вниз на 65 градусов, действуя как тип устройства законцовки крыла с изменяемой геометрией . Это увеличило курсовую устойчивость самолета на сверхзвуковых скоростях, сместило центр давления в более выгодное положение на высоких скоростях и заставило ударную волну, возникающую на впускном рассекателе, отразиться от вертикальной поверхности законцовки, что дало дополнительную подъемную силу сжатия. [79]
Как и ряд других самолетов с дельта-крылом, разработанных для сверхзвуковых скоростей (Concorde, Tu-144, FD2), Valkyrie требовалась функция для улучшения обзора пилота во время полета с высоко поднятым носом на малой скорости и на земле. Внешнее лобовое стекло и рампа, которые можно было опустить, были предусмотрены для обеспечения обзора через фиксированное лобовое стекло кабины. С поднятым в положение высокой скорости рампой носовая часть становилась более обтекаемой. Удаление дождя и противообледенительная обработка лобового стекла достигались за счет использования воздуха, отбираемого от двигателей при температуре 600 °F (320 °C). [80] Нижняя передняя часть включала отсек радара , а серийные машины должны были быть оснащены заправочным приемником на верхней поверхности передней части фюзеляжа. [81]
XB-70 был оснащен шестью турбореактивными двигателями General Electric YJ93 -GE-3 , которые использовали реактивное топливо JP-6 , специально разработанное для требований миссии. Двигатель был заявлен как «30 000-фунтовый класс», но фактически выдавал 28 000 фунтов силы (120 кН) с форсажной камерой и 19 900 фунтов силы (89 кН) без форсажной камеры. [82] [83] Valkyrie использовал топливо для охлаждения; оно прокачивалось через теплообменники , прежде чем попасть в двигатели. [27] Чтобы уменьшить вероятность самовоспламенения , во время заправки в JP-6 впрыскивался азот, а « система наддува и инертизации топлива » испаряла 700 фунтов (320 кг) жидкого азота , чтобы заполнить вентиляционное пространство топливного бака и поддерживать давление в баке. [84]
Первый полет XB-70 состоялся 21 сентября 1964 года. [85] В первом испытательном полете между Палмдейлом и авиабазой Эдвардс один двигатель пришлось выключить вскоре после взлета, а предупреждение о неисправности шасси означало, что полет был выполнен с выпущенными шасси в качестве меры предосторожности, ограничив скорость до 390 миль в час (630 км/ч) — примерно половину запланированной. [86] Во время посадки задние колеса основного шасси левого борта заблокировались, шины лопнули, и начался пожар. [87] [88]
Valkyrie впервые достигла сверхзвуковой скорости (1,1 Маха) в третьем испытательном полете 12 октября 1964 года и пролетела выше 1 Маха в течение 40 минут во время следующего полета 24 октября. Законцовки крыла также были частично опущены в этом полете. XB-70 № 1 превзошел 3 Маха 14 октября 1965 года, достигнув 3,02 Маха на высоте 70 000 футов (21 000 м). [89] Первый самолет имел недостатки в сотовых панелях, в первую очередь из-за неопытности в изготовлении и контроле качества этого нового материала. [7] В двух случаях сотовые панели выходили из строя и отрывались во время сверхзвукового полета, что потребовало установления ограничения на самолет в 2,5 Маха. [90]
Недостатки, обнаруженные на AV-1, были почти полностью устранены на втором XB-70, который впервые поднялся в воздух 17 июля 1965 года. 3 января 1966 года XB-70 № 2 достиг скорости 3,05 Маха на высоте 72 000 футов (22 000 м). AV-2 достиг максимальной скорости 3,08 Маха и поддерживал ее в течение 20 минут 12 апреля 1966 года. [91] 19 мая 1966 года AV-2 достиг скорости 3,06 Маха и пролетел на скорости 3 Маха в течение 32 минут, преодолев 2400 миль (3900 км) за 91 минуту общего полета. [92]
Совместная исследовательская программа NASA/USAF проводилась с 3 ноября 1966 года по 31 января 1967 года для измерения интенсивности и сигнатуры звуковых ударов для Национальной программы по звуковому удару. Тестирование было запланировано для охвата диапазона избыточных давлений звукового удара на земле, аналогичных, но более высоким, чем те, которые ожидались от предлагаемого американского SST . [94] В 1966 году AV-2 был выбран для программы и был оснащен испытательными датчиками. Он совершил первый испытательный звуковой удар 6 июня 1966 года, достигнув скорости 3,05 Маха на высоте 72 000 футов (22 000 м). [95] Два дня спустя AV-2 потерпел крушение после столкновения в воздухе с F-104 во время полета в строю из нескольких самолетов. [96] Звуковой удар и последующие испытания продолжились с XB-70A № 1. [97]
Вторая программа летных исследований (NASA NAS4-1174) изучала «управление структурной динамикой» с 25 апреля 1967 года до последнего полета XB-70 в 1969 году. [98] [99] На большой высоте и высокой скорости XB-70A испытывал нежелательные изменения высоты. [100] Испытания NASA с июня 1968 года включали два небольших лопасти на носу AV-1 для измерения реакции системы повышения устойчивости самолета. [99] [101] AV-1 совершил в общей сложности 83 полета. [102]
Последний сверхзвуковой полет XB-70 состоялся 17 декабря 1968 года. 4 февраля 1969 года AV-1 совершил свой последний полет на авиабазу Райт-Паттерсон для музейной экспозиции (ныне Национальный музей ВВС США ). [103] Во время этого дозвукового полета были собраны данные о полете. [104] North American Rockwell завершила четырехтомный отчет о B-70, который был опубликован NASA в апреле 1972 года. [105]
7 мая 1965 года 3-футовый (1 м) кусок вершины крыла отломился в полете и нанес значительный ущерб пяти из шести двигателей. Они были отправлены в GE и отремонтированы. Шестой двигатель был осмотрен и повторно установлен на самолете. [112]
14 октября 1965 года AV-1 превзошел скорость 3 Маха, но жара и напряжение повредили сотовые панели, оставив 2 фута (60 см) передней кромки левого крыла без вести. Первый самолет впоследствии был ограничен скоростью 2,5 Маха. [90]
8 июня 1966 года XB-70A No. 2 находился в тесном строю с четырьмя другими самолетами ( F-4 Phantom , F-5 , T-38 Talon и F-104 Starfighter ) для фотосессии по заказу General Electric, производителя двигателей всех пяти самолетов. Шестой самолет, Learjet 23 , был нанят General Electric для фотографирования строя. [1] [113]
После фотосессии F-104 врезался в правый кончик крыла XB-70, перевернулся и перевернулся над верхней частью Valkyrie, прежде чем ударить по вертикальным стабилизаторам бомбардировщика и левому крылу. Затем F-104 взорвался, уничтожив вертикальные стабилизаторы Valkyrie и повредив его левое крыло. Несмотря на потерю обоих вертикальных стабилизаторов и повреждение крыльев, Valkyrie летел прямо в течение 16 секунд, прежде чем вошел в неуправляемый штопор и разбился к северу от Барстоу, Калифорния . Главный летчик-испытатель NASA Джо Уокер (пилот F-104) и Карл Кросс (второй пилот XB-70) погибли. Эл Уайт (пилот XB-70) катапультировался, получив серьезные травмы, включая раздавливание руки закрывающейся капсулой спасательного экипажа , похожей на раковину , за несколько минут до катапультирования. [114] [115]
В сводном отчете ВВС США о расследовании катастрофы говорилось, что, учитывая положение F-104 относительно XB-70, Уокер, пилот F-104, не мог видеть крыло XB-70, за исключением неудобного взгляда назад через левое плечо. В отчете говорилось, что Уокер, вероятно, сохранял свое положение, глядя на фюзеляж XB-70, впереди своей позиции. По оценкам, F-104 находился в 70 футах (21 м) сбоку от фюзеляжа XB-70 и в 10 футах (3,0 м) ниже. В отчете сделан вывод, что из этого положения, без соответствующих визуальных ориентиров, Уокер не мог должным образом воспринимать свое движение относительно Valkyrie, что привело к тому, что его самолет дрейфовал в крыло XB-70. [101] [116] Расследование аварии также указало на вихревой след от правого крыла XB-70 как на причину внезапного переворота F-104 и столкновения с бомбардировщиком. [116]
Фотосессия General Electric не была разрешена ВВС. После катастрофы полковник Альберт В. Кейт был уволен со своей должности, а полковник Джо Коттон, полковник Джеймс Г. Смит и Джон С. Макколлом получили выговор. [117] [113] [118]
Valkyrie AV-1 (AF Ser. No. 62-0001) экспонируется в Национальном музее ВВС США на авиабазе Райт-Паттерсон недалеко от Дейтона, штат Огайо . Самолет был доставлен в музей 4 февраля 1969 года после завершения программы испытаний XB-70. [119] Valkyrie стал фирменным самолетом музея, появляясь на бланках музея и даже выступая в качестве главного элемента дизайна ресторана музея, Valkyrie Cafe . [120] В 2011 году XB-70 был выставлен в ангаре для исследований и разработок музея вместе с другими экспериментальными самолетами. [121] После завершения строительства четвертого ангара в главном кампусе музея, XB-70 был перемещен туда в конце октября 2015 года. [122]
Данные из Pace, [123] Информационный листок ВВС США XB-70, [107] Исследование самолета B-70, [124] и другие [125] [83]
Общая характеристика
Производительность
Сопутствующее развитие
Самолеты сопоставимой роли, конфигурации и эпохи
Связанные списки
РАССЕКРЕЧЕНО ... 4/10/79
РАССЕКРЕЧЕНО ... 18 января 1981 г.
РАССЕКРЕЧЕНО ... 4/10/79
{{cite tech report}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )РАССЕКРЕЧЕНО ... 23 августа 1979 г.
{{cite tech report}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )РАССЕКРЕЧЕНО ... 18 января 1981 г.
{{cite tech report}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )РАССЕКРЕЧЕНО ... 01/06/78
{{cite tech report}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )