[ezup]

Война в Корее в очередной раз наглядно продемонстрировала и без того очевидную истину. Для обеспечения превосходства над противником военная техника должна не только иметь лучшие характеристики. Зачастую необходимо использовать новые технологии и новые решения. Без этого вряд ли удастся добиться успеха. В контексте авиации начала пятидесятых годов прошлого века это означало большие скорости и высоты полета, а также лучшую маневренность. Надо заметить, в то время авиация только-только начала осваивать сверхзвуковые скорости и диапазон скоростей М>1 был скорее загадочной новинкой, нежели привычной «обстановкой». Именно штурмовать большую скорость в начале 50-х надумали инженеры компании Lockheed. По их задумке, новый самолет должен был в два раза обгонять звук и, как потом окажется, весь проект будет подчинен именно этой цели.

Рождение «Звездного бойца»

Идея создания двухмахового истребителя была предложена главой локхидовского отдела по секретным разработкам Кларенсом «Келли» Джонсоном еще в начале 1950 года. Однако в то время будущий отдел Skunk Works – это название появится лет через десять – был занят другими проектами и новый истребитель начали создавать только через полтора года. Дело в том, что поначалу идея Джонсона казалась руководству и военным слишком смелой. Но к середине Корейской войны стало понятно, что на имеющейся технике больше не повоюешь и истребительная авиация просто обязана менять свой облик. В то же время, команде Джонсона не запретили проводить исследования на предмет перспектив истребителей. Позже это благоприятно сказалось на сроках воплощения концепции.

Погоня за скоростью обусловила ряд основных особенностей конструкции самолета L-246 (таким было обозначение проекта в конструкторском бюро). Для достижения скорости в M=2 конструкторы «Локхида» одновременно стали воплощать две идеи. Первая касалась установки двигателя максимально возможной мощности, а вторая подразумевала обеспечение минимального сопротивления планера. Поскольку создание двигателя для двухмахового L-246 не входило в обязанности конструкторской группы Келли Джонсона, мы пока остановимся только на аэродинамической и весовой стороне проекта. Как в первые годы авиации, конструкция L-246 делалась максимально легкой, естественно, без потери прочности. Похожим образом старались сделать и внешние обводы самолета. Так, на поверхности фюзеляжа и крыльев конструкторы постарались оставить только минимально необходимое количество технических лючков и т.д. Более крупные агрегаты, такие как фюзеляж, крыло или хвостовое оперение, делались в виде своеобразного компромисса между минимальным сопротивлением и эффективной работой. Поэтому крыло нового истребителя в итоге оказалось непривычно малым. Впоследствии это приведет к появлению прозвища «The missile with a man in it» («Ракета с человеком внутри»).

Надо заметить, подобный подход к аэродинамике самолета не стал исключительно положительным. Да, скоростной потенциал истребителя стал гораздо выше, чем у «традиционных» для того времени самолетов. Но высокая максимальная скорость плохо сказалась на маневренности. Правда, заказчик в лице ВВС США был не против. Предполагалось, что L-246 станет перехватчиком в классическом понимании этого термина. Он будет взлетать, быстро выходить в район перехвата, быстро атаковать цель и возвращаться на базу. Маневренный воздушный бой в эту концепцию входил исключительно в качестве небольшого и далеко не основного дополнения. Так что военные не возмущались по поводу специфических характеристик создаваемого самолета.

Сравнительно плохие маневренные качества L-246 имели несколько причин. Главная из них касалась крыла. Несколько экспериментальных самолетов серии «X» и ряд испытаний в NACA к началу создания нового истребителя позволили выяснить особенности полета со скоростью, в два раза превышающей скорость звука. Среди прочего, на таких скоростях теряло эффективность стреловидное крыло. Более удобными и перспективными выглядели треугольные или трапециевидные плоскости. Большие скорости также требовали еще более тонкого крыла, чем раньше. В итоге конструкторы «Локхида» остановились на трапециевидном крыле с удлинением около 2,45 и тончайшим для того времени профилем – всего 3,4%. Малая толщина крыла привела к тому, что радиус кривизны носка крыла не превышал 0,5 миллиметра. Все это требовало новых материалов и новых технологий, способных обеспечить должную точность изготовления деталей. Впоследствии техникам строевых частей приходилось даже накрывать крылья самолетов F-104 специально изготовленными брезентовыми чехлами с мягкими вставками. Без них запросто можно было повредить кромку крыла и даже получить травму. Однако тонкое крыло малого удлинения эффективно только на высоких скоростях. Для обеспечения нормальных взлетно-посадочных характеристик Джонсону сотоварищи пришлось оборудовать крыло отклоняемыми носками по всей длине и щелевыми закрылками большой площади.

Экономия объемов фюзеляжа потребовала от инженеров оснастить F-104 Т-образным хвостовым оперением. Других способов дать самолету цельноповоротный стабилизатор просто не было. Стоит отметить тот факт, что эффективность стабилизатора, выполнявшего функции руля высоты, была достаточной для парирования момента на пикирование, который возникает в трансзвуковом диапазоне скоростей. Одновременно с этим склонность к пикированию в некоторой мере компенсировалась высокой тяговооруженностью – самолет мог быстро «проскочить» через опасный диапазон скоростей и далее лететь более стабильно. Руль направления разместили в задней части киля. По своим размерам он не представлял чего-либо примечательного.

В качестве силовой установки для будущего F-104 был выбран двигатель General Electric J79-GE-3. Этот форсированный турбореактивный двигатель создавался одновременно с самолетом. Расчетная тяга ТРД превышала 4500 кгс, что в сочетании с расчетной взлетной массой истребителя порядка десяти тонн давало достаточно неплохую тяговооруженность. Разработка двигателя шла достаточно трудно, из-за чего в ходе испытаний самолета возникло несколько проблем, но о них немного позже.

Вооружение проекта L-246 имело в своем составе одну шестиствольную автоматическую пушку M61 Vulcan и два узла для подвески управляемых ракет. Подразумевалось, что двух ракет будет достаточно для перехвата самолетов противника. По современным меркам этого мало, но в начале 50-х посчитали, что две ракеты и двухмаховая скорость вполне приемлемы для перспективного перехватчика. В конце концов, пушка «Вулкан» имела огромную для того времени скорострельность в четыре тысячи выстрелов в минуту. В свете отсутствия достойных серийных ракет «воздух-воздух» сочетание всего двух управляемых боеприпасов и скорострельной пушки выглядело наилучшим решением с заделом на несколько лет вперед.

Наконец, в соответствии с последними требованиями к безопасности авиационной техники, команда Джонсона предусмотрела на L-246 катапультное кресло. Поскольку облик средств спасения в 50-х годах еще не был отработан, выброс кресла с летчиком происходил не вверх, как принято сейчас, а вниз. Такой способ спасения пилота был выбран по нескольким причинам. Во-первых, катапультирование вниз было проще в техническом плане; во-вторых, по причине невозможности столкновения кресла с хвостовым оперением можно было уменьшить скорость выброса, а в-третьих, летчик почти не рисковал получить компрессионную травму позвоночника. Только все три плюса компенсировались довольно серьезными минусами. Так, при отстреле кресла вниз пилот испытывал немалую отрицательную перегрузку, что само по себе далеко не полезно для здоровья и самочувствия. Кроме того, перед раскрытием парашюта кресло с летчиком теряло не менее 400-450 метров высоты. Таким образом, на взлете или при посадке серьезная авария ставила пилота перед непростым выбором: катапультироваться и быть «выстреленным» в землю либо упасть вместе с самолетом. И хорошо, если была возможность спланировать и жестко сесть на брюхо...

Строевые летчики вряд ли бы одобрили такую особенность системы спасения. Но военное руководство США, видя результаты воздушных боев над Кореей, больше внимания уделяло летным характеристикам и тактическим преимуществам нового самолета, нежели катапультированию летчика. Осенью 52-го проект L-246 был одобрен комиссией ВВС и 12 марта 1953 года от Lockheed потребовали построить два опытных экземпляра истребителя XF-104. Вместе с армейским обозначением новый самолет получил и собственное имя – Starfighter («Звездный боец»). На сборку первых двух экземпляров теперь уже F-104 ушло менее года. При этом еще до начала испытаний Пентагон – по-видимому, оценив перспективы истребителя – сделал заказ на еще 17 предсерийных самолетов YF-104 и шести серийных F-104 версии «А». В целом, господа из Пентагона относились к проекту с большим оптимизмом. К примеру, планировалось, что первые «Старфайтеры» пойдут в войска уже в 59-м году. В компании Lockheed этот оптимизм не разделяли. Проблемы начались еще на стадии сборки опытных экземпляров. Когда первый XF-104 был в достаточно высокой степени готовности, выяснилось, что «Дженерал Электрик» не успевают доделать новый двигатель к ранее оговоренному сроку. Поскольку в «Локхид» не хотели срывать сроки, пусть даже и по чужой вине, в срочном порядке пришлось переделывать конструкцию опытных самолетов для установки двигателей Armstrong Siddeley Sapphire. Он имел немного более низкие характеристики, чем J79-GE-3, но выбирать было почти не из чего.

От теории к практике

В феврале 1954-го, как и оговаривалось, первый XF-104 был доставлен на авиабазу Эдвардс. 27 февраля начались рулежки. Всего через несколько дней – 4 марта – пилот Т. Левье впервые потянул ручку на себя и поднял «Старфайтер» в воздух. Радость первого полета была омрачена сразу двумя неполадками. Сначала не удалось убрать шасси, а затем начались перебои в работе топливного насоса. Самолет был тщательно исследован и причины проблем, вроде бы, исчезли. Тем не менее, в течение следующих нескольких полетов время от времени неполадки с шасси и насосом давали о себе знать. На полную их ликвидацию ушло несколько месяцев. Одновременно с этим устранялись и другие дефекты конструкции. В результате при помощи неродного двигателя от «Армстронг-Сиддли» самолет XF-104 25 марта 55-го забрался на высоту 15 километров и развил скорость, в 1,79 раз превышающую скорость звука.

В апреле 54-го были начаты испытания оружия. 20-мм шестиствольная пушка подавала большие надежды. Пока не начались стрельбы. Во время первого же залпа выяснилось, что гильзы вылетают из горловины гильзосброса со слишком большой скоростью. После нескольких очередей гильзы пробили в обшивке истребителя немаленькую дыру. По счастливому стечению обстоятельств топливопровод, проходивший в этом месте конструкции, не пострадал. После этого инцидента была усилена обшивка в «зонах риска». Усиление помогло, но опытный самолет все равно был потерян. Во время вылета на полигон 25 апреля 1954 года при стрельбе от огромной отдачи пушка M61 сорвалась с креплений. Пока летчик Г. Саломон отреагировал и отпустил гашетку, орудие успело буквально разнести носовую часть самолета. Надежды на спасение машины не было и летчик катапультировался. Именно так и начался печальный список потерь, который потом будут ставить в вину F-104.

После потери опытного самолета испытания были приостановлены почти на десять месяцев. В течение этого периода теперь уже YF-104 получил «родной» двигатель J79-GE-3, а также регулируемые конусы воздухозаборников. На XF-104 они были стационарными и, как оказалось, неспособными обеспечить стабильную работу двигателя на всех режимах полета. Подвижные конусы имели специфическую конфигурацию и оригинальный механизм перемещения. Из-за этого во время торжественной выкатки первого истребителя YF-104 (16 февраля 56-го) входные устройства воздухозаборников были закрыты специальными чехлами из металла. Также YF-104 имел более длинный фюзеляж. Дело в том, что для установки ТРД «Сапфир» пришлось значительно пересмотреть конструкцию самолета. Этот двигатель имел меньшие размеры – для установки GE J79-GE-3 пришлось «нарастить» фюзеляж почти на два метра. Помимо ряда других внешних изменений (новые лючки для обслуживания и т.д.) экстерьер самолета изменился из-за размещения на законцовках крыла пилонов для управляемых ракет или подвесных топливных баков.

Испытания YF-104 полностью подтвердили правильность выбора двигателя, хотя характеристики перехватчика все же были недостаточными. Прежде всего, вопросы вызывала слишком большая взлетно-посадочная дистанция. Здесь пригодилась недавно появившаяся система сдува пограничного слоя с закрылков. От компрессора двигателя отбирался воздух и перенаправлялся на закрылки. Эффективность их работы значительно выросла: посадочная скорость снизилась на 20% до 260-270 км/ч, а посадочная дистанция сократилась на четверть. Во время испытаний пришлось потратить много сил и времени на доводку не только самолета. Двигатель от General Electric все еще был достаточно «сырым».

На заводе фирмы «Локхид» собирали предсерийную партию самолетов YF-104, а Пентагон уже делал заказ на 155 истребителей, 18 разведчиков и 26 учебных самолетов на основе проекта F-104. При этом последние версии все еще находились на ранних стадиях разработки. Такой «жирный» контракт был подписан в декабре 55-го, за два месяца до первого полета YF-104. Следует заметить, что это было не самой лучшей идеей и военные довольно быстро это поняли. После начала испытания бортовой электроники нового самолета многие инженеры и военные перестали скрывать свои сомнения в перспективах F-104. Так, бортовая РЛС к началу полетов уже не соответствовала требованиям Пентагона, а радиодальномер прицела на высоких скоростях начинал допускать слишком большие ошибки. В сочетании с плохой маневренностью на сверхзвуковых скоростях это не позволяло нормально атаковать противника при помощи встроенного «Вулкана». Кроме того, были проблемы и непосредственно с пушкой. Большая отдача плохо действовала на конструкцию самолета, пороховые газы попадали в воздухозаборник, а на скорости больше М=1,5 при определенных обстоятельствах самолет мог буквально догнать собственные снаряды. В результате серийные F-104A лишились встроенной пушки, а на ее место был установлен груз для сохранения балансировки. Таким образом, все вооружение первых серийных «Старфайтеров» состояло только из двух управляемых ракет.

В строю

До конца 1957 года 52 построенных самолета использовались в ходе испытаний на базе Эдвардс. Первоначальные планы о начале поставок в 56-м году были сорваны, но даже через год после этого срока истребитель все еще не был готов. Особенности управления, вооружение и эксплуатационные показатели F-104 уже не в полной мере устраивали военных. В результате Starfighter перестал рассматриваться в качестве основного перехватчика на ближайшие несколько лет. Теперь он стал только лишь временной мерой в ожидании F-106 Delta Dart. В конце зимы 57-го Пентагон отказался от закупки разведывательного RF-104. Заказ на F-104, в свою очередь, сократился до 146 машин. О старых планах на 650-700 машин уже не вспоминали.

26 января 1958 года можно считать началом карьеры «Старфайтера». В этот день состоялась торжественная церемония передачи первых строевых самолетов 83-й эскадрилье ПВО. Летчики отнеслись к новой технике с энтузиазмом. Правда, вскоре оптимизм пропал: в течение пары месяцев было потеряно полдесятка машин. F-104 оказался слишком строгим даже для опытных военных летчиков. Причем, как отмечали те, кому посчастливилось не разбиться вместе с самолетом, Starfighter никак не «предупреждал» о неправильном пилотировании. Он сразу же сваливался в штопор. Из-за аварий в 58-й эскадрилье с апреля по июнь 58-го года полеты на F-104 были приостановлены. Тем не менее, производство новых самолетов продолжалось и они по-прежнему уходили в части. В прочих соединениях освоение нового самолета тоже было далеко не простым. Истребители регулярно бились и порой уносили жизни пилотов. Вероятность гибели летчика увеличивала и катапульта. Поскольку переделывать ее было уже поздно, летчикам при полетах на малой высоте рекомендовалось перевернуть самолет «кверху брюхом» и катапультироваться. Само собой, не всегда была возможность проделать этот маневр.

Армейские острословы быстро придумали «Старфайтеру» новые прозвища. На разных базах F-104 стали называть то «Летающим гробом» («Flying Coffin»), то «Оставляющим вдов» («Widowmaker»). На этом фоне кличка «Беременная булавка» («The Pregnant Hatpin») выглядела не так уж обидно. А тем временем фирма «Локхид» предлагала новые варианты использования и оснащения самолета. К примеру, была начата разработка ракеты «воздух-воздух» с ядерной боевой частью. Однако ракета с килотонной боеголовкой не позволяла подвешивать ее на крылья. Под фюзеляжем «Старфайтера» она сильно мешала на взлете и не позволяла садиться, не сбросив ее. Зато были созданы и серийно производились несколько модификаций истребителя:
- F-104A. Базовая версия;
- F-104B. Учебный двухместный истребитель. За исключением дополнительной кабины и некоторой электроники аналогичен варианту «А»;
- F-104C. Представляет собой базовый «Старфайтер» с новым двигателем GE J79-GE-7, новой прицельной аппаратурой и подфюзеляжным пилоном для подвески вооружений;
- F-104D. Модернизированный учебный F-104B;
- F-104G, F-104J, F-104S – экспортные варианты F-104A, предназначенные для поставок в Германию, Японию и Италию соответственно. Друг от друга и от исходного истребителя отличаются составом бортового оборудования.

В середние 60-х годов перспективы «Старфайтера» были достаточно понятными. Поэтому на 22 серийных самолетах были демонтированы некоторые части БРЭО, а взамен их установлены телекамеры и аппаратура дистанционного управления. Под индексом QF-104 эти самолеты использовались на испытаниях зенитных ракет в качестве радиоуправляемых мишеней.

Несмотря на то, что F-104 дослужили до самой Вьетнамской войны, особых успехов в бою они не имели. В 1965 году 476-е крыло было отправлено в Южный Вьетнам. По имеющимся данным, там были F-104C с возможностью атаки наземных целей. Подробности применения никогда не публиковались, из чего часто делается вывод об отсутствии каких-либо успехов. Пару месяцев американские летчики поработали во Вьетнаме, после чего их перевели на Тайвань работать в ПВО острова. 20 сентября один из F-104 случайно (по официальной американской версии) вошел в воздушное пространство КНР, где был сбит китайским МиГ-19. Американский пилот погиб.

В то время, когда 476-е крыло работало на Тайване, модификации F-106A и F-106B начали сниматься с вооружения. Их работу теперь доверяли вариантам «C» и «D» соответственно. Именно на этих самолетах летала та часть 476-го крыла, которую в 66-м снова отправили во Вьетнам. Базировавшиеся в Таиланде самолеты в течение года участвовали в налетах. Примечательно, что известно только количество вылетов и общий налет. Насчет эффективности этих полетов или потерь данных нет. Низкую пользу косвенно подтверждает тот факт, что после возвращения в 67-м домой в Штаты все «Старфайтеры» эскадрильи были отправлены на хранение. В 1975 году их списали и утилизировали.

Самолеты 476-го авиакрыла были последними F-104 в США. За несколько лет эксплуатации из почти трехсот серийных F-104 была потеряна четверть. Погибло два десятка летчиков. В 1966 году серийное производство для собственных нужд было прекращено.

За рубежом

Вскоре после начала полноценного серийного производства самолета F-104A новым истребителем заинтересовалась Канада. По запросу официальной Оттавы на «Локхиде» начали работы над переделкой самолета под канадские нужды. 19 сентября 61-го впервые взлетел опытный экземпляр CF-104. По своим возможностям он представлял собой нечто среднее между F-104A и F-104C. На CF-104 не было пушки (на ее месте установили бак для топлива), другая РЛС и БРЭО, специализированное для работы по наземным целям. Первоначальный контракт Канады и «Локхида» подразумевал строительство опытных машин и серии из 38 истребителей. Далее производство было развернуто в Канаде. Для собственных нужд эта страна собрала 200 истребителей и еще 140 было продано в третьи страны.

Похожая ситуация сложилась и с экспортным F-104G, с той разницей, что его заказала ФРГ. С 1962 года в немецкие части стали поступать первые F-104G, собранные на территории Германии. За полтора года на новую технику «пересадили» 12 полков ВВС ФРГ. Отличия F-104G от изначального Starfighter были почти такими же, как и у CF-104. На основе F-104G, практически без изменений в конструкции и оборудовании, была создана модификация F-104J для Японии. Как и другие страны, Япония получила несколько самолетов из США, а остальные сделала своими силами.

Помимо продажи специальных модификаций для дружественных стран США торговали подержанной авиационной техникой. К примеру, в 65-м Пакистан получил пару десятков «б/у» F-104A. В том же году Пакистан попытался применить полученные самолеты в боях с Индией. Особых успехов, правда, пакистанские летчики не достигли. На каждый сбитый индийский самолет приходилось по сбитому «Старфайтеру».

Служа за пределами Соединенных Штатов, F-104 разных модификаций сохраняли свою высокую аварийность. Так, из имевшихся у ФРГ 900 с лишним машин было потеряно почти триста. Разбилось 116 летчиков. В свое время в Германии был крупный скандал по поводу целесообразности использования столь опасного истребителя. Активным и последовательным противником «Старфайтеров» был известный немецкий летчик Э. Хартманн. Однако большое количество и экономическая сторона замены не позволила разом снять с вооружения все F-104 и поставить на их место что-то более безопасное. Куда меньше повезло канадским пилотам. На момент снятия истребителей с вооружения недосчитались 45% машин. Именно служба в Канаде стала «рекордной» для F-104. При этом нельзя не отметить, что ни один из 20 испанских F-104G (за 7-8 лет все вмести налетали 17 тысяч часов) не был потерян.

***

Истребитель Lockheed F-104 Starfighter был прорывным для своего времени. Он первым в мире смог достичь двух скоростей звука, он имел уникальное для своего времени крыло и т.д. Но высокие требования к самолету в итоге привели к серьезным проблемам. Интересно, что подобное было с большинством самолетов фирмы «Локхид», разработанных в отделе Кларенса Джонсона. Группа конструкторов, ныне именуемая Skunk Works, всегда умела совершать невозможное. Только почти всегда все это делалось достаточно большой ценой. Так, разведчик U-2 с превосходными показателями высоты и дальности был крайне неудобным на взлете и посадке. SR-71 летал в три раза быстрее звука, но эксплуатация была чрезвычайно дорогой и сложной. Наконец, F-104 удовлетворял летным требованиям из изначального техзадания, но летать на нем было очень трудно и опасно.

Мораль этой истории проста. Оценка техники по максимальным характеристикам – в корне неверный метод. Оценка по характеристикам и параметру «стоимость-эффективность» тоже не всегда бывает полезной. Дело в том, что F-104 на стадии проектирования сумел обойти несколько самолетов-конкурентов по ценовым показателям. Американские военные и конструкторы в погоне за скоростью забыли об удобстве использования. Все вместе это и стало причиной того, что F-104 остался в истории мировой авиации не только «Старфайтером», но и «Оставляющим вдов».


По материалам сайтов:
http://airwar.ru/
http://nf104.com/
http://brazd.ru/
http://aero-web.org/
http://b737.org.uk/

Автор Рябов Кирилл

[ezup]

Истребитель F-104 Starfighter (США)

История создания F-104 Starfighter началась зимой 1951 г., когда ведущий инженер фирмы Lockheed Кларенс Джонсон (Clarence L. Johnson) прилетел в Корею для анализа катастрофической ситуации, в которую попала истребительная авиация США. Американские летчики жаловались Джонсону, что их сложные и дорогие машины проигрывают простым истребителям МиГ-15. В беседах с боевыми пилотами Джонсон пытался выяснить их взгляд на облик идеального боевого самолета. Коллективный разум рисовал легкий и дешевый самолет, превосходящий противника в скорости, скороподъемности и высоте полета.

Вернувшись в США, Джонсон смог убедить руководство фирмы в необходимости начать проектирование нового самолета, несложного и легкого, способного выиграть воздушный бой в схватке с советскими истребителями. Первые наброски такой машины Джонсон сделал вместе с руководителем департамента разработки «Локхид» Хэллом Хайбардом (Hall Hibbard). Затем к работе подключился главный аэродинамик Фил Колман (Phil Colman), сотрудники его отдела и Ирв Кулвер (Irv Culver) - главный разработчик экспериментального самолета Х-7. По существу, Кулвер стал лидером группы эскизного проектирования. Он предложил использовать в проекте прямое трапециевидное крыло, с небольшой относительной толщиной. Такое крыло было довольно хорошо исследовано во время работ по экспериментальному Х-7, который предназначался для полетов на скоростях от 2М до 4М и оснащался прямоточным двигателем. Крыло для него разработал именно Кулвер.

В ноябре 1952 г, когда эскизное проектирование уже подходило к концу, Джонсон обратился в Пентагон за финансовой поддержкой и познакомил военных со своими проектами. Расчеты и чертежи рассматривали генерал Дон Ятес и п-к Брюс Холловзй (Don Yates, Bruce Holloway). Они одобрили концепцию Джонсона и разработали требования ВВС к новому легкому сверхзвуковому истребителю. Но напрямую дать деньги они не могли. В декабре военные объявили конкурс на разработку такой машины. Формально она предназначалась для замены истребителя F-100. Программа получила название WS-303A (Weapon System - система оружия). В техническом задании от ВВС указывалось, что новый истребитель должен был летать на скорости 2М и обладать практическим потолком не менее 18300 м, что на 1500 м больше, чем у F-100. Конструкторам рекомендовалось вооружить истребитель двумя 30-мм пушками, а также установить на него РЛС. Кроме фирмы Lockheed, свои предложения выдвинули North American, Northrop и Republic.

«Норд Америкэн» разработала самолет под названием проект NA-212. Он представлял собой глубокую модернизацию истребителя F-100, а его главной особенностью стал надфюзеляжный воздухозаборник. Позднее самолет получил военное обозначение F-107. «Нортроп» предложила новый проект N-102 Fang. Этот одноместный истребитель с треугольным крылом малого удлинения, с относительной толщиной 5% отличался подфюзеляжным воздухозаборником. Крыло имело очень большую площадь, и по аэродинамической схеме N-102 вполне мог бы быть бесхвосткой, но конструкторы все же снабдили его хвостовым оперением для повышения маневренности на больших высотах и скоростях. «Рипаблик» выдвинула на конкурс проект АР-55, являвшийся развитием тяжелого перехватчика F-91 Thunderceptor с комбинированной силовой установкой, состоявшей из турбореактивного и жидкостного ракетного двигателей.

«Локхид» завершила эскизное проектирование своего истребителя весной 1953 г Самолету присвоили рабочее обозначение Lockheed L-246 или Model 83. Расчетная масса пустого самолета составляла всего 5448,0 кг, что было чуть ли не в половину меньше находившихся на вооружении истребителей F-100 и F-102. По своим расчетным характеристикам он превосходил машины конкурентов, и 12 марта 1953 г фирму «Локхид» объявили победителем. Ей выделили средства на постройку и летные испытания двух прототипов истребителя с военным обозначением XF-104.

Главной новацией проекта XF-104 стало ультратонкое прямое крыло малого удлинения с симметричным профилем и большим сужением (хорда у корня - 3,4 м, на законцовках -1,5 м). Его размах составлял всего 6,5 м, что при длине фюзеляжа около 17 м делало самолет похожим на пилотируемую ракету. Профиль крыла имел относительную толш,ину всего 3,4%. Удельная нагрузка достигала небывало высокой величины - более 500 кг/м. Конструкторы хотели сделать его низкорасположенным, чтобы получить как можно больший свободный объем фюзеляжа. Однако продувки в аэродинамической трубе показали, что при нижнем расположении крыла сопротивление самолета будет на 12% больше, чем при среднем, и крыло установили посередине. Площадь небольшой консоли крыла была вполне сравнима с площадью вертикального оперения, и при отклонении руля направления возникал значительный момент в поперечном канале. Поэтому для обеспечения приемлемой угловой скорости кренения крылу придали большое отрицательное поперечное «V» -10°.

Радиус округления передней кромки крыла составлял всего 0,4 мм, а задняя кромка была острой, как нож. Чтобы предохранить их от повреждений, а обслуживающий персонал - от случайных ранений, пришлось разработать чехлы. Были также опасения, что во время полета сквозь дождь или град кромки крыла получат повреждения, но испытания их не подтвердили. Для улучшения несущих характеристик крыла во время маневрирования и на посадке его носок почти по всему размаху, мог отклоняться на 20°. Крыло также оснастили закрылками и элеронами с большой хордой и малым размахом. По расчетам аэродинамиков коэффициент подъемной силы крыла без отклоненной механизации составлял 0,65, тогда как с механизацией он увеличивался до 1,3-1,4.

На самолете применили систему сдува пограничного слоя (СПС), которая позволяла затянуть срыв потока на верхней поверхности закрылка, что давало возможность безопасно отклонять их на большие углы. В результате посадочную скорость удалось уменьшить на 20%, а посадочную дистанцию - почти на 25%. Сжатый воздух для работы системы отбирался от компрессора двигателя и выдувался на верхнюю поверхность закрылка. Начало открытия клапана, пропускавшего воздух в систему, совпадало с отклонением закрылков на 15°. Его полное открытие соответствовало отклонению закрылка на 45°. F-104 станет первым серийным истребителем, оснащенным СПС.

Во время продувок в аэродинамической трубе обнаружилась проблема изгибно-крутильного флаттера тонкого крыла. Для выбора необходимых параметров жесткости крыла Джонсон решил провести серию натурных экспериментов. Идеальным вариантом была бы серия полетов с разными крыльями экспериментального Х-7, но это оказалось невозможно, потому что военные активно использовали самолет в программе разработки беспилотного перехватчика Bomarc. Тогда Джонсон придумал другой оригинальный и дешевый способ. Он распорядился изготовить несколько масштабных моделей XF-104 с разными конфигурациями аэродинамических поверхностей, а для их запуска использовать авиационные 127-мм неуправляемые ракеты HVAR. Но частным компаниям боевые ракеты не продавали.

Тогда Джонсон обратился за помощью к командованию ВВС, и военные передали «Локхид» 400 ракет, предназначенных для отправки на войну в Корею. Решение было не однозначным, и в ответ на критику один из генералов сказал: «Ничего не случится, если одно утро наши летчики не постреляют ракетами». Модели оснащались датчиками, а их поведение в полете фиксировалось кинокамерами, установленными в головной части ракет. Пуски позволили с высокой степенью достоверности исследовать практически весь спектр нагрузок в различных полетных режимах. В конечном итоге, флаттер был побежден. Большую роль в борьбе с этим явлением играли концевые топливные баки, масса и форма которых препятствовала развитию колебаний крыла. Именно поэтому на боевых F-104 Starfighter наличие баков или ракет на концах крыла во время полетов стало почти обязательным условием.

Конструкторы решили применить Т-образное хвостовое оперение. В этом случае стабилизатор работал как концевая шайба, что позволило уменьшить площадь киля. Все оборудование и топливные баки размещались в фюзеляже. В носовой части установили РЛС, далее находилась кабина летчика, за ней - отсек с оборудованием. Все свободное пространство фюзеляжа занимали топливные баки и встроенное пушечное вооружение. Внутренний запас топлива составлял около 2720 л. В подвесных баках находилось еще 1280 л. При этом расчетная дальность полета доходила до 1800 км.

Самолет рассчитывался под двигатель General Electric J79, который разрабатывался для сверхзвукового бомбардировщика В-58. Он должен был развивать тягу на форсаже около 6800 кгс, но готовых экземпляров такого ТРД еще не было, и в качестве временной меры конструкторы решили использовать менее мощный Wright J65 - лицензионную копию английского Armstrong Siddeley Saphire. С таким двигателем XF-104 не мог достигнуть сверхзвуковой скорости, но для проведения первой фазы летных испытаний он вполне годился. Воздух поступал к двигателю через полукруглые боковые воздухозаборники с регулированием при помощи подвижных полуконусов. По расчетам при скорости полета 2М скорость воздуха на входе в двигатель должна была составлять 0,7М.
Шасси самолета убиралось в фюзеляж. Шарнирные узлы основных стоек закреплялись на силовом шпангоуте, несущем двигатель. В выпущенном положении эти стойки имели большую длину и сравнительно короткий ход амортизации, что было связано с необходимостью обеспечить достаточный зазор между поверхностью аэродрома и ядерной бомбой, возможность подвески которой требовали военные. Высокая посадочная скорость (около 280 км/ч) предъявляла особенные требования к конструкции шасси и материалу пневматиков. Испытания и доводка шасси заняли достаточно много времени. Для этого на фирме построили специальный стенд, на котором проверяли работу шасси под нагрузкой.

У конструкторов возникло опасение, что при катапультировании на высокой скорости выстреливаемое вверх кресло не успеет перелететь через киль. Поэтому на самолет решили установить кресло, которое выстреливалось вниз. Для летчика разработали инструкцию по катапультированию. Так, при аварийном покидании ему сначала следовало сбросить давление в кабине, отклонить ручку управления вперед, чтобы та не мешала вылету кресла, запереть плечевые ремни и поставить ноги на специальные опоры, а уж потом тянуть ручки катапультирования. Перед вылетом кресла ноги летчика фиксировались металлическими скобами.

30 апреля 1953 г завершилась постройка полномасштабного деревянного макета самолета. Осмотрев его, комиссия ВВС сделала несколько замечаний, в основном касавшихся вооружения. По новым требованиям две 30-мм пушки нужно было заменить на одну шестиствольную Т-171 калибром 20 мм и предусмотреть возможность подвески на концах крыла двух ракет класса «воздух-воздух» GAR-1 Falcon. Кроме того, на борт требовалось установить новейшую систему управления оружием МА-10 с радаром типа AN/APG-34.

Летом 1953 г на заводе «Локхид» в Бербанке начали постройку первого опытного образца XF-104 (№ 53-7786). На самолет установили бесфорсажный двигатель J65-B-3 с тягой 3270 кгс. С ним самолет не мог развить высоких скоростей, поэтому воздухозаборники сделали нерегулируемыми. Самолет был готов в начале 1954 г Утром 25 февраля разобранный XF-104 (борт FG-786) двумя автомобилями перевезли на авиабазу Эдварде. Части самолета были завернуты в черную ткань, скрывавшую от посторонних глаз особенности конструкции. После сборки машины начались газовки двигателя. Хвостовая часть при этом не пристыковывалась, что позволяло визуально следить за работой механизмов двигателя, а в случае пожара быстрее потушить его.
27 февраля успешно прошли рулежные испытания. На следующий день во время скоростных пробежек летчик-испытатель фирмы «Локхид» ЛеВиер (А. W. «Топу» LeVier) совершил пробный подлет на высоту около двух метров, который показал достаточную управляемость, и самолет начали готовить к первому официальному полету.

4 марта ЛеВиер поднял машину в воздух. Шасси решили не убирать. Полет продлился около 20 минут Во втором полете, который состоялся в тот же день, ЛеВиер попытался убрать шасси, но сделать это не удалось. В ходе осмотра машины после посадки выяснилось, что отказ связан с низким давлением в гидросистеме. Неисправность устранили, но следующий полет пришлось отложить по погодным условиям. 26 марта погода улучшилась, и XF-104 опять поднялся в воздух. Следующие два полета прошли успешно, и испытатели приступили к проверке летных качеств самолета. Она показала, что машина не устойчива по рысканию, кроме того, ЛеВиеру было очень сложно найти педалями нейтраль. Эти две проблемы устранили регулировкой демпфера рыскания и заменой механизма триммирования руля направления. После доработок испытательные полеты продолжились, и в одном из них ЛеВиеру удалось даже превысить скорость звука на пикировании.

В июле «Локхид» получила двигатель J65-W-7 с форсажной камерой, развивавший тягу до 4600 кгс. Его немедленно установили на самолет и расширили скоростной диапазон летных испытаний до 1,4-1,6М. Выходить на большие скорости не позволял нерегулируемый воздухозаборник. С постройкой второго опытного XF-104 (№ 53-7787, борт FG-787) не спешили. Все выявляемые недостатки первого экземпляра старались устранить на этой машине. Кроме того, на нее установили полный комплект бортового оборудования, включая систему управления оружием и встроенную 20-мм шестиствольную пушку М61 Vulcan (новое обозначение пушки Т-171). По своим характеристикам она была эквивалентна пяти 20-мм пушкам М-24.

Первый полет второго опытного XF-104 состоялся 5 октября 1954 г Поначалу испытания шли гладко, но, когда приступили к стрельбе из пушки, проблемы посыпались, как из рога изобилия. Огромная сила отдачи и вибрации при стрельбе приводили к частым отказам самой пушки и авиационного оборудования, а 17 декабря очередные стрельбы закончились серьезной аварией. После нескольких очередей ЛеВиер почувствовал сильный удар по левому борту, и пушка прекратила стрельбу. С самолета сопровождения доложили, что из лючка пушечного отсека течет топливо. Попадание его в воздухозаборник грозило пожаром и взрывом, поэтому ЛеВиер решил остановить двигатель и немедленно идти на посадку. До аэродрома было около 70 км. Заложив крутой вираж, пилот развернул самолет и выпустил шасси. Высота стремительно падала, вместе с ней уменьшались и шансы на спасение, ведь катапультирование производилось вниз. Риск был огромным, но посадка на дно сухого озера Роджерс, которое использовалось на базе Эдварде в качестве аэродрома, прошла успешно. Осмотр машины показал, что один снаряд взорвался в казенной части и вырвал крепежный болт, который пробил переднюю перегородку топливного бака. После ремонта испытания продолжились.

14 апреля 1955 г на втором образце XF-104 произошла более серьезная авария, и опять виной всему оказалась пушка. В том полете летчик-испытатель Герман Салмон по прозвищу «Рыба» (Herman «Fish» Salmon) должен был проверить работу орудия на сверхзвуковой скорости и высоте 16000 м. Пушка работала со сбоями, и самолет сильно вибрировал. Внезапно амплитуда колебаний начала расти, и стреляющая пушка сорвалась с креплений. Снаряды повредили люк в нижней части самолета, через который производилось катапультирование летчика. Скоростным напором крышку вырвало, и давление в кабине резко упало. Высотно-компенсирующий костюм Салмона раздуло до такой степени, что он едва мог управлять самолетом. Салмон немедленно катапультировался. Расследование показало, что самолет все же можно было спасти, снизившись и подождав, пока костюм не примет прежнюю форму.

Потеря второго опытного образца серьезно повлияла на график летных испытаний системы вооружения. Чтобы наверстать упущенное, пушку установили на перехватчик F-94C Starfire, и всю оставшуюся программу по тестированию орудия «откатали» на нем. Первый образец XF-104 продолжал полеты. 15 марта под управлением летчика-испытателя Рая Гудли (Ray Goudley) он достиг максимальной скорости 1,79М на высоте 18300 м. Это была самая большая скорость, показанная опытными машинами за весь период испытаний. Самолет летал еще более двух лет и разбился 11 июля 1957 г. В тот день летчик Билл Парк (Bill Park) сопровождал на нем серийный F-104А, и на опытной машине возник флаттер хвостового оперения. Пилоту пришлось катапультироваться. Параллельно с испытаниями опытных машин на заводе в Бербанке разворачивалось производство предсерийной партии из 17 самолетов, получивших обозначение YF-104A. Во время их изготовления отрабатывался весь технологический процесс для массового производства истребителя.

В конструкцию этих самолетов было внесено немало изменений. Как раз к моменту начала работ над YF-104 фирма «Дженерал Электрик» выпустила опытную серию двигателей XJ79-JE-3 с тягой на форсаже 6700 кгс, которые немедленно решили установить на все 17 самолетов. Но двигатель J79 имел большие геометрические размеры, поэтому фюзеляж YF-104A пришлось удлинить на 1,65 м, за счет цилиндрической вставки за кабиной летчика. Больший диаметр двигателя не позволил сохранить прежнее положение проводки управления стабилизатором, рулем направления и воздушными тормозами, и конструкторы вынесли ее в небольшой гаргрот.

Следующие серьезные изменения коснулись воздухозаборников. Конструкторы изменили их форму и, наконец, установили систему регулирования. Кроме того, у входа в новый воздухозаборник появилась небольшая щель, которая направляла часть воздуха через двигательный отсек к форсажной камере. Этот воздух охлаждал ее и одновременно уменьшал донное сопротивление самолета. В состав оборудования YF-104A ввели радиотехническую систему ближней навигации TACAN и усовершенствовали систему управления огнем. Учитывая результаты испытаний XF-104 на устойчивость, предсерийные истребители оборудовали системой, предотвращавшей «перетягивание» ручки управления и выход машины на закритические углы атаки. По достижении заданного значения угла система вызывала энергичную тряску ручки, а если летчик продолжал тянуть ее на себя, то ручка принудительно отклонялась в обратном направлении, и стабилизатор переводился на пикирование.

На самолетах появилась возможность подвески вооружения под крылом на двух пилонах. Подфюзеляжный пилон изначально рассчитывался только на подвеску ядерной бомбы. В ходе эксплуатации серийных машин на него разрешат подвеску баков с напалмом и пушечных контейнеров. Доработки привели к возрастанию максимальной взлетной массы на 1444 кг
Первый YF-104А (N9 55-2955) выкатили из сборочного цеха в феврале 1956 г Его опять разобрали и, соблюдая секретность, перевезли на авиабазу Эдварде. 17 февраля летчик-испытатель Герман Салмон совершил первый облет самолета. За день до этого события на авиабазе Палмдейл (Palmdale) в Калифорнии для военных устроили закрытый показ второго YF-104A (№ 55-2956). Воздухозаборники машины скрывали временные обтекатели, чтобы не рассекречивать их систему регулирования.

Необычный вид самолета поразил даже видавших виды специалистов, и его мгновенно окрестили «ракетой с крыльями». Машину представляли Кларенс Джонсон и летчик-испытательТони ЛеВиер. Последний заявил, что скорость нового истребителя ограничивается только опасным перегревом конструкции, и на большой скорости ему приходилось больше обращать внимание не на указатель приборной скорости, а на указатель температуры. ЛеВиер не обошел вниманием и высокую скороподъемность истребителя. По его словам, начав подъем на высоте 9000 м при скорости 1М, самолет за несколько секунд забирается на 21000 м и при этом разгоняется до порядка 1,5М. По мнению летчика, такие характеристики приведут к полному изменению тактики воздушного боя, который сведется к преследованию противника и его перехвату на высокой скорости без какого-либо подобия маневренного боя.

На церемонии впервые объявили официальное название самолета Starfighter (с англ. - звездный боец). Первые официальные фотографии, сделанные во время показа, военные передали прессе только через месяц, а внешний вид воздухозаборников рассекретили в середине лета 1956 г. Все 17 предсерийных самолетов использовались для испытаний по различным программам. На них оценивались прочностные характеристики F-104, варианты конструкции системы управления пограничным слоем, ранние модификации двигателей J79 (-3, -ЗА, -ЗВ) и вооружение. По их результатам в конструкцию вносились новые изменения. Так, под фюзеляжем появился гребень длиной 1,5 м, улучшавший путевую устойчивость на сверхзвуковой скорости. Конструкцию фюзеляжа усилили для повышения максимальной эксплуатационной перегрузки до 7,3д. В составе вооружения появились ракеты AIM-9B Sidewinder с пусковыми устройствами на законцовках крыла.

На самолетах этой партии было установлено несколько мировых рекордов. 7 мая 1958 г м-р Говард Джонсон (Howard С. Johnson) установил абсолютный мировой рекорд, поднявшись на высоту 27811 м и превысив достижение французского самолета SO-9050 Trident на 3593 м. Через 9 дней к-н Уолтер Ирвин (Walter W. Irwin) установил еш,е одно достижение - абсолютный рекорд скорости 2259,94 км/ч. Большинство самолетов YF-104A было потеряно в различных авариях. Оставшиеся машины фирма доработала по стандарту серийных F-104A и передала ВВС. Один самолет (№ 55-2961) использовался в исследовательском центре NASA.

В 1960 г ВВС сняли с вооружения бывшие YF-104A. Четыре самолета (№№ 55-2956, 2957, 2969, 2971) переоборудовали в беспилотные мишени QF-104A, которые уничтожили в ходе учебных стрельб. До нашего времени сохранились только два предсерийных F-104 Starfighter. Попавший в NASA сейчас находится в Национальном аэрокосмическом музее в Вашингтоне, а самолет N° 55-2967 демонстрируется на мемориальной стоянке Академии ВВС в Колорадо Спрингс.

Легендарный американский истребитель F-104 Starfighter стал воплощением мечты послевоенных летчиков о больших скоростях и высотах. Он оказался первым серийным боевым самолетом в мире, способным летать в два раза быстрее скорости звука, а также первым самолетом, установившим мировые рекорды скорости и высоты полета одновременно. Серийное производство «Старфайтера» прекратилось в 1979 г Всего произвели 2579 самолетов, что делает F-104 одним из наиболее массовых сверхзвуковых самолетов на Западе. В течение почти двух десятилетий F-104 Starfighter как носитель тактического ядерного оружия был важной частью сил сдерживания NATO в Европе. Кроме США F-104 Starfighter состоял на вооружении в Дании, Нидерландах, ФРГ, Италии, Бельгии, Греции, Турции, Канаде, Испании, Норвегии, Иордании, Пакистане, Тайване и Японии.

Обладая передовыми летными характеристиками, F-104 Starfighter занимает достойное место в истории мировой авиации, разделяя его с такими знаменитыми машинами, как Mirage III и МиГ-21. Мало кто знает, что история «Старфайтера» не столь линейна. В самом своем начале она имеет совершенно неожиданный поворот. Когда самолет только начинал летные испытания, Кларенс Джонсон использовал фюзеляж F-104 Starfighter в качестве основы для конструкции своего знаменитого высотного разведчика U-2. Но это уже совсем другая история.

автор статьи: Александр Чечин
первоисточник: журнал "Авиация и время" 4-2016

Технические характеристики F-104 Starfighter

Экипаж: 1 чел
Макс. скорость: 2556 км/ч
Боевой радиус: 1368 км
Дальность полёта: 2414 км
Практический потолок: 17700 м
Скороподъёмность: 16459 м/мин
Длина: 16,698 м
Размах крыла: 6,68 м
Площадь крыла: 18,22 м
Масса
Пустой: 5790 кг
Снаряжённый: 10165 кг
Макс. взлётная: 12634 кг
Силовая установка
Двигатели: 1 ТРДФ General Electric J79-GE-7
Тяга (мощность): 1 x 4536 кгс
Вооружение
Стрелково-пушечное вооружение: 1 х 20мм, М61А-1 Vulcan
Боезапас: 750
Кол-во точек подвески: 5
Масса подвесных элементов: 907 кг
Подвесные вооружения 2 УР AIM-9;
на концах крыльев можно подвешивать обычные и ядерную бомбы;
УР класса воздух-воздух AIM-9 Сайдуиндер и воздух-поверхность AGM-12B Булпап;
НАР, управляемые бомбы, бомбовые кассеты, мины, баки с напалмом