[ezup]

В середине шестидесятых годов NASA запустило полномасштабную программу исследования концепции Lifting body. Она предусматривала строительство летательных аппаратов, лишенных традиционного крыла и оперения. Необходимая подъемная сила должна была создаваться за счет особой формы несущего фюзеляжа. В рамках этой программы было разработано, построено и испытано несколько экспериментальных образцов, в том числе машина под названием Northrop HL-10.

До 1964 года работы по исследованию Lifting body («несущий корпус / фюзеляж») осуществлялись группой ученых-энтузиастов при содействии исследовательских центров Dryden и Ames. Впоследствии об инициативных разработках узнало руководство НАСА, и вскоре проект получил официальный статус, а также требуемую финансовую и организационную поддержку. Одним из первых результатов такого изменения статуса программы стало подписание контракта с авиастроительной компанией Northrop. В ближайшем будущем с ее помощью планировалось построить два опытных летательных аппарата, необходимых для проверки новых идей и решений.

Northrop HL-10 на аэродроме

NASA и «Нортроп» подписали соглашение в середине 1964 года. По условиям этого контракта, специалисты исследовательской и проектной организации должны были совместными усилиями создать два экспериментальных образца. Один из них должен был стать дальнейшим развитием предыдущих разработок и потому получил название M2-F2. Второй предназначался для проверки иных идей, сформированных во время параллельно проводившихся работ, что привело к появлению иного названия.

Следует напомнить, что главной целью всей программы было изучение оригинального аэродинамического облика летательного аппарата, пригодного для использования в космической программе, а также при создании новых ракетно-ядерных вооружений. Суть концепции Lifting body заключалась в использовании полуконического корпуса, способного создавать требуемую подъемную силу. Такой корпус, к примеру, мог упростить посадку спускаемого аппарата с астронавтами на борту, но при этом не нуждался в отдельных плоскостях-крыльях, оказывавшихся мертвым грузом на прочих этапах полета.

С учетом подобных целей программы второй совместный проект NASA и Northrop получил название HL-10. Литеры HL означали Horizontal Landing («Горизонтальная посадка»), тогда как цифры указывали на номер изначального технического предложения, получившего развитие в рамках нового проекта. Не менее девяти других вариантов облика летательного аппарата, как следует из имеющихся данных, не продвинулись дальше предварительных проверок.

Схема опытной машины

Предыдущие проекты в рамках текущей исследовательской программы предусматривали изучение несущего фюзеляжа в виде полуконуса с прямой верхней поверхностью. В новом проекте предложили проверить на практике противоположный вариант аэродинамической компоновки, в котором плоским выполнялось днище. Подобная компоновка ранее испытывалась только на моделях, и поэтому будущий HL-10 должен был стать первым полноразмерным представителем своего подкласса, созданным и испытанным в Соединенных Штатах.

Несмотря на полученную поддержку руководства НАСА, летательный аппарат пришлось создавать с максимально возможной экономией. Как следствие, множество различных узлов и агрегатов заимствовалось у серийных самолетов, имевшихся в распоряжении организаций-разработчиков. При этом, однако, фюзеляж необычной конструкции пришлось разрабатывать с нуля и без прямого заимствования компонентов из других проектов.

Ракетоплан перед выходом на испытания

Проектом HL-10 предлагалось строительство цельнометаллического пилотируемого летательного аппарата. Он должен был иметь характерный внешний вид и необычную аэродинамическую компоновку. Как и параллельно создававшийся M2-F2, машина HL-10 должна была оснащаться жидкостным ракетным двигателем. При этом ее планировалось использовать как в конфигурации ракетоплана, так и в качестве безмоторного планера. В последнем случае двигатель мог использоваться в качестве средства дополнительного разгона на тех или иных этапах полета.

Фюзеляж новой экспериментальной машины должен был иметь необычную форму. Машину предлагалось оснастить полусферическим прозрачным носовым обтекателем, с которым плавно сопрягались борта, крыша и днище. Было решено сохранить ровную верхнюю поверхность, плавно переходящую в борта. При этом ее задняя часть устанавливалась с наклоном, из-за чего на продольной оси машины пришлось предусмотреть рудиментарную хвостовую балку, немного выступавшую над основной поверхностью.

В носовой части фюзеляжа борта располагались вертикально, после чего плавно изменяли свое положение. В центральной и хвостовой частях фюзеляжа бортовая обшивка располагалась с большим наклоном наружу. Использовалось спрямленное днище. Передняя его часть устанавливалась с наклоном назад, после чего днище поднималось вверх.

Левая боковая панель в кабине пилота

Компоновка внутренних объемов в этот раз вновь была максимально простой. Носовая часть несущего фюзеляжа отдавалась под кабину пилота. Позади нее находились те или иные приборы, а также ниши для уборки стоек шасси. В хвосте расположили жидкостный ракетный двигатель, а также баки для топлива и окислителя.

Машина получила хвостовое оперение в виде трех килей. Центральный находился на верхнем хвостовом выступе фюзеляжа и отличался сравнительно большой толщиной и стреловидной передней кромкой. В его задней части находился руль направления, выполненный в виде двух отдельных плоскостей. В зависимости от команд пилота, эти плоскости могли отклоняться синхронно в ту или иную сторону либо расходиться в разных направлениях. На хвостовой части бортов помещалась пара наклонных килей меньшей площади. В их задней части тоже имелись разрезные рули, предназначенные для использования в качестве воздушных тормозов. Из-за риска потери аэродинамического качества рули боковых килей могли использоваться только на высоких скоростях.

Прототип без ракетного двигателя. Хвост фюзеляжа закрыт щитком-заглушкой

Управление по тангажу и крену предлагалось осуществлять при помощи пары элевонов в хвостовой части фюзеляжа. Они могли отклоняться в пределах больших секторов и двигаться синхронно либо дифференцировано. Кроме того, в систему управления включили несколько газовых рулей, сопла которых были выведены в хвосте фюзеляжа.

В носовой части фюзеляжа помещалась кабина герметичная пилота с развитым остеклением. Хороший обзор и защита от набегающего потока обеспечивались крупным полусферическим лобовым обтекателем и верхним изогнутым стеклом. Последнее устанавливалось на подвижном основании и могло подниматься вверх, обеспечивая доступ в кабину. Пилоту предлагалось сидеть в незначительно доработанном катапультном кресле истребителя F-106. Перед ним находились приборная доска и боковые панели с набором необходимых приборов. Управление осуществлялось при помощи ручек контроля за самолетом и двигателем, а также пары педалей. В связи с предполагавшимися полетами на больших высотах кабина получила электрическую систему отопления.

В полете бортовая аппаратура могла собирать и записывать различные данные. Основная масса такой информации поступала от датчиков, установленных на вынесенной вперед штанге приемника воздушного давления. При этом до начала первых полетов летательный аппарат успел получить далеко не все требуемое оснащение.

Летчик-испытатель Джон Мэнке. На заднем плане - опытный HL-10

Непосредственно под кабиной находилась передняя стойка шасси. Этот агрегат заимствовали у учебно-тренировочного самолета T-39. В полете стойка, оснащенная парой небольших колес, убиралась поворотом назад. Пара основных стоек с колесами большего размера находилась в наиболее широкой части фюзеляжа. Они убирались поворотом внутрь. Уборка стоек производилась при помощи механизмов с ручными приводами. Выпуск осуществлялся пневматической системой.

Обе опытные машины, разработанные при участии «Нортроп», должны были получить одинаковые ракетные двигатели. В хвосте HL-10 поместили четырехкамерный жидкостный двигатель Reaction Motors XLR-10 тягой 3600 кгс. С его помощью можно было выполнять разгон до требуемых скоростей полета, в том числе для преодоления звукового барьера. Кроме того, на посадке такой двигатель позволял увеличить скорость и исключить сваливание на глиссаде.

Посадка после тестового полета

Как и другие летательные аппараты исследовательской программы, новый HL-10 не отличался выдающимися размерами или массой. Общая длина планера / ракетоплана составляла 6,45 м при максимальной ширине 4,15 м и стояночной высоте 2,92 м. Площадь несущей поверхности фюзеляжа равнялась 14,9 кв.м. Пустая машина весила чуть менее 2,4 т. Нормальный взлетный вес определялся на уровне 2,72 т. Максимальная масса – 4,54 т, из которых около 1600 кг приходилось на топливо и окислитель для жидкостного двигателя. По расчетам, максимальная скорость полета могла приблизиться к 2000 км/ч. Потолок превышал 27,5 км. Дальность планирующего полета, в том числе с дополнительным разгоном – до 72 км.

Ограниченный запас жидкого топлива не позволял экспериментальной машине взлетать самостоятельно и оставаться в воздухе в течение приемлемого времени. Из-за этого в проекте HL-10 вновь следовало использовать отдельный самолет носитель. В район старта и на заданную высоту опытная машина должна была доставляться специально переоборудованным бомбардировщиком B-52, ранее использовавшимся в некоторых других исследовательских проектах. После отцепки прототип должен был переходить в планирующий полет, либо разгоняться до требуемой скорости. Посадка во всех случаях должна была осуществляться по-планерному, но не без возможности дополнительного разгона двигателем.

Строительство опытного образца Northrop HL-10 завершилось в самом начале 1966 года, и вскоре машину доставили на авиабазу Эдвардс, где специалисты НАСА должны были провести необходимые испытания. Уже в январе начались те или иные наземные проверки, после чего стартовал этап вывозок опытного образца. HL-10 подвешивали на пилоне носителя. Тот взлетал, выполнял определенную полетную программу и возвращался на землю, не сбрасывая свою полезную нагрузку. В ходе таких вылетов были определены некоторые особенности новой машины, а кроме того, установлена возможность начала полноценных летных испытаний. Однако предварительные проверки и вывозки заняли достаточно много времени – они продолжались около года.

Экспериментальная машина в сопровождении самолета сопровождения

Необходимо отметить, что первые испытания проводились с использованием не полностью укомплектованной машины. На борту отсутствовали те или иные системы, такие как датчики пространственного положения, двигатель и т.д. Наиболее крупные из отсутствующих агрегаты на этом этапе были заменены весовыми имитаторами.

Только 22 декабря 1966 года опытный HL-10 под управлением летчика-испытателя Брюса Петерсона выполнил свой первый полет. Бомбардировщик-носитель поднялся на высоту 13,7 км и вышел на требуемый курс, после чего сбросил опытный планер. В свободном полете тот развил скорость 735 км/ч и плавно опустился на землю. Полет продолжался всего 3 минуты 8 секунд. Старт летных испытаний, безусловно, был важнейшим событием. Однако радость от начала таких проверок была омрачена результатами полета. Б. Петерсон вернулся на аэродром с плохими вестями.

Как выяснилось во время первого полета, экспериментальная машина имела недостаточную управляемость по крену. Планер не без труда входил в виражи, после чего эффективность элевонов резко падала. Все это затрудняло управление, а также могло приводить к повышенным рискам во время посадки. Продолжение летных испытаний имеющегося образца в существующей конфигурации посчитали невозможной. Проверки были приостановлены для проведения новых исследований и исправления выявленных недостатков.

Полет с использованием ракетного двигателя. 23 октября 1968 г.

Весь 1967 года специалисты NASA занимались исследованием макетов в аэродинамических трубах и теоретическими расчетами. По результатам таких работ было установлено, что существующие боковые кили неправильным образом формировали поток, проходящий рядом с элевонами, и это приводило к наблюдавшимся проблемам. Для исправления имеющихся недостатков пришлось разработать и изучить новую конструкцию хвостового оперения.

Перестройка имевшегося прототипа продолжалась до начала весны 1968 года. 15 марта пилот Джерри Джентри выполнил второй испытательный полет. После сброса с высоты 13,7 км опытный HL-10 оставался в воздухе чуть больше 4 минут и за это время развил скорость 684 км/ч. Первый полет после модернизации показал правильность предложенных доработок. Управляемость машины на всех режимах резко улучшилась. Элевоны показали расчетную эффективность.

С апреля по июнь 1968 года Джерри Джентри и Джон Мэнке выполнили еще семь испытательных полетов. Во всех случаях выполнялся планирующий полет без применения жидкостного двигателя. Максимальная продолжительность полета превысила четыре с половиной минуты, были получены скорости не более 639 км/ч. В целом, опытный HL-10 хорошо показал себя на подобных режимах, что позволило начать подготовку к полетам с использованием двигателя. Вскоре машина получила полноценный двигатель XLR-11 и его топливную систему.

Безмоторный полет

24 сентября Дж. Джентри выполнил первый полет на ракетоплане в полной проектной конфигурации. Тем не менее, во время этой проверки летчик не включал двигатель. Как следствие, продолжительность полета немного превысила 4 минуты, а максимальная скорость осталась на уровне 723 км/ч. В начале октября состоялась еще одна подобная проверка.

Только 23 октября ракетоплан, отсоединившись от носителя на высоте 12,1 км, впервые включил жидкостный двигатель. Тем не менее, двигатель не вышел на рабочий режим, из-за чего Дж. Джентри был вынужден сразу пойти на посадку. Полет происходил с обычными для предыдущих испытаний скоростями и продолжался чуть более 3 минут.

13 ноября в 13-м испытательном полете Дж. Мэнке смог запустить двигатель. После небольшого разгона он выключил силовую установку и перешел в планирующий полет. Затем двигатель включался еще дважды. Во время первого полноценного полета с двигателем удалось развить скорость 843 км/ч. Спуск с высоты 13 км занял 6 минут 25 секунд. Следующие три полета, выполненные в декабре 1968 года и весной 1969-го, так же выполнялись с использованием жидкостного двигателя.

Пилоты, участвовавшие в испытаниях Northrop HL-10. Слева направо: Джерри Джентри, Питер Хоаг, Джон Мэнке и Билл Дана

17-й полет состоялся 9 мая 1969 года. Пилот Дж. Мэнке поднялся на высоту более 16,2 км и смог развить скорость 1197 км/ч. Опытный HL-10 впервые преодолел звуковой барьер. В конце мая состоялся еще один сверхзвуковой полет, на этот раз со скоростью до 1312 км/ч.

Начиная с 21-го полета, выполненного 19 июня, экспериментальный летательный аппарат регулярно переходил через звуковой барьер. Из 17 последующих вылетов лишь в 3 скорость оставалась дозвуковой. Постепенно скорость и продолжительность полета росли. Так, запас энергии позволили приблизиться к условному барьеру в 7 минут, а затем и преодолеть его. 3 ноября 1969 года (28-й полет) машина оставалась в воздухе целых 7 минут 19 секунд. Следует отметить, что установлению такого рекорда поспособствовал профиль полета – некоторая часть траектории находилась на высоте 19,5 км.

34-й тестовый полет был назначен на 18 февраля 1970 года. Летчик-испытатель Питер Хоаг, правильным образом используя двигатель, достиг высоты 20,5 км и смог развить скорость 1976 км/ч. Это был самый быстрый полет не только в рамках проекта HL-10, но и для всей программы исследований Lifting body. 27 февраля Уильям Дана на опытном HL-10 смог подняться на высоту 27,5 км. Ранее экспериментальная машина не поднималась так высоко.

Летчики - серьезные люди. Когда не дурачатся

Последний 37-й полет единственного построенного летательного аппарата Northrop HL-10 состоялся 17 июля 1970 года. Он проходил с дозвуковой скоростью и без выхода на большие высоты. К этому времени все необходимые данные были собраны, из-за чего можно было отказаться от установления новых рекордов.

Примерно за три с половиной года единственный построенный прототип HL-10 совершил 37 полетов общей продолжительностью более 205 минут. Несмотря на ранние затруднения и длительный перерыв на переработку проекта, удалось получить весьма высокие характеристики и собрать массу сведений о поведении летательного аппарата необычной конструкции. Полученные данные можно было использовать в новых проектах экспериментальной авиационной техники или полноценных космических кораблей.

Сделав свое дело, опытный HL-10 больше не был нужен NASA. Он так и остался на авиабазе Эдвардс, хотя и отправился на хранение на одну из второстепенных площадок. Позже уникальную машину решили сделать выставочным образцом. После небольшого ремонта и реставрации ее установили на въезде в научный центр Armstrong Flight Research Center. Необычный экспериментальный образец стал памятником самому себе и всей исследовательской программе.

HL-10 в качестве памятника на въезде в Armstrong Flight Research Center

В начале семидесятых машина HL-10 стала «киногероем». В 1973 году начался показ телесериала The Six Million Dollar Man. Его главный герой до начала основных событий был летчиком-испытателем и пилотировал различные опытные машины. Одним из таких прототипов, появившихся на экране, оказался Northrop HL-10. В тех же сериях фигурировала и другая разработка компании «Нортроп»: документальные кадры крушения опытного образца M2-F2 были использованы в сцене аварии с участием главного героя, ставшей главным поводом для всех последующих событий.

Экспериментальный летательный аппарат NASA / Northrop HL-10 создавался в качестве очередной машины для практической проверки оригинальных идей и нестандартного облика несущих поверхностей. Несмотря на определенные затруднения на начальном этапе испытаний и некоторые неполадки в дальнейшем, машина успешно и безаварийно справилась со всеми проверками и помогла собрать необходимую информацию. После успешного завершения испытаний опытный образец отправился на заслуженный отдых в роли «памятника на проходной». Исследования многообещающего направления продолжились с использованием новых летательных аппаратов.


По материалам сайтов:
https://nasa.gov/
http://airwar.ru/
http://aviadejavu.ru/
http://diseno-art.com/

Автор: Рябов Кирилл

Использованы фотографии: NASA / nasa.gov, Wikimedia Commons