Введение

Отмененный американский военный проект самолета 1940-х – 1950-х годов.

Republic XF-103 был американским проектом по разработке мощного перехватчика, вооруженного ракетами, способного уничтожать советские бомбардировщики на скоростях до 3 Махов. Несмотря на продолжительную разработку, проект так и не вышел за рамки создания макета.

Разработка

В 1949 году ВВС США выпустили запрос на передовой сверхзвуковой перехватчик для оснащения Командования ПВО. Официально известный как Weapon System WS 201A, но более известный неофициально как перехватчик 1954 года, он предусматривал создание сверхзвукового самолета, способного действовать в любых погодных условиях, оснащенного мощной бортовой радиолокационной системой перехвата и вооруженного ракетами "воздух-воздух". Republic была одной из шести компаний, представивших свои предложения. 2 июля 1951 года для дальнейшей разработки были выбраны три проекта: увеличенная версия XF-92 от Convair, которая впоследствии превратилась в F-102, проект Lockheed, приведший к созданию F-104, и AP-57 от Republic. AP-57 представлял собой передовую концепцию, почти полностью выполненную из титана, и способную развивать скорость 3 Маха на высотах не менее. Полномасштабный макет AP-57 был построен и осмотрен в марте 1953 года. В июне 1954 года был заключен контракт на изготовление трех прототипов.

Двигатель

В 1950-х годах достижение скорости 3 Маха было сложной задачей. Авиационные двигатели сжимают поступающий воздух, затем смешивают его с топливом и воспламеняют смесь. Расширение газов в результате этого создает тягу. Компрессоры обычно способны принимать воздух только на дозвуковых скоростях. Для работы на сверхзвуковых скоростях самолеты используют сложные воздухозаборники, чтобы замедлить сверхзвуковой поток воздуха до приемлемой скорости. Энергия, теряемая в этом процессе, нагревает воздух, что означает, что двигатель должен работать при все более высоких температурах для обеспечения полезной тяги. Ограничивающим фактором является температура материалов, из которых изготовлены двигатели, особенно лопаток турбины, расположенных непосредственно за камерой сгорания. Используя доступные в то время материалы, достижение скоростей, превышающих 2,5 Маха, было затруднительно. Решением этой проблемы стало удаление турбины. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) в основном состоит из большой трубы и относительно легко охлаждается воздухом, путем принудительной подачи дополнительного воздуха вокруг корпуса двигателя. Экспериментальные самолеты с ПВРД той эпохи, такие как Lockheed X-7, достигали скоростей до 4 Махов. Однако ПВРД имеет ряд недостатков. Экономичность, или удельный расход топлива в авиационных терминах, крайне низка. Это делает обычные операции, такие как перелет между авиабазами, дорогостоящими. Еще более серьезной проблемой является то, что ПВРД полагается на скорость полета для сжатия поступающего воздуха и становится эффективным только на скоростях выше Маха 1. Александр Картвели, главный конструктор Republic Aviation, предложил решение этих проблем. Он предложил использовать турбореактивный двигатель Wright J67 (лицензионная копия Bristol Olympus), дополненный ПВРД RJ55 W-1, расположенным позади него. Между ними была установлена серия подвижных воздуховодов, которые могли направлять воздушный поток между двигателями. На малых скоростях самолет приводился в движение двигателем J67, а RJ55 функционировал как обычный форсажный отсек, обеспечивая общую тягу около 40 000 фунтов (180 кН). На высоких скоростях, начиная с 2,2 Маха, турбореактивный двигатель отключался, а воздушный поток от воздухозаборника направлялся в обход турбореактивного двигателя и непосредственно в RJ55. Хотя общая тяга уменьшалась при отключении турбореактивного двигателя, работа только на ПВРД позволяла самолету достигать гораздо более высоких скоростей. Оба двигателя располагались за одним большим нижним воздухозаборником типа Ferri, который имел выраженный, направленный вперед гребень, такую же конфигурацию, как и воздухозаборники у основания крыла на F-105 Thunderchief. J67 был установлен сразу за воздухозаборником, под углом, при котором его собственный воздухозаборник находился ниже продольной оси самолета. RJ55 был установлен вдоль фюзеляжа в самой задней части, как будто являлся выхлопной трубой обычного двигателя. Над J67 было предусмотрено значительное свободное пространство для прокладки воздуховодов.

Крылья и поверхности управления

Все управляющие поверхности представляли собой чистые дельта-крылья. Основное крыло имело стреловидность 55 градусов и могло вращаться вокруг лонжерона для обеспечения изменяемой угловой установки. Для взлета и посадки крыло наклонялось вверх, чтобы увеличить угол атаки, сохраняя при этом фюзеляж почти горизонтальным. Длина фюзеляжа затрудняла достижение того же эффекта, наклоняя весь самолет вверх, что потребовало бы очень длинной стойки шасси. Система также позволяла фюзеляжу оставаться параллельным воздушному потоку на различных скоростях, устанавливая угол атаки независимо от самолета в целом. Это уменьшало обтекаемое сопротивление и, следовательно, увеличивало дальность полета. Крыло было разделено примерно на две трети размаха. Часть крыла за этой линией могла вращаться независимо от остальной части. Эти подвижные части выполняли функцию больших элеронов, или, как их называла компания Republic, типеронов. Чтобы площадь поверхности перед и за точкой поворота была примерно одинаковой, линия разделения была расположена ближе к фюзеляжу перед точкой поворота. Большие обычные предкрылки простирались от фюзеляжа до типеронов. Точки крепления для подвесных баков были доступны примерно на 1/3 длины от корневой зоны крыла. Горизонтальные стабилизаторы казались недостаточно большими и были установлены ниже линии крыла. Большой вертикальный киль дополнялся нижним килем для обеспечения устойчивости на высоких скоростях. Этот киль складывался вправо (если смотреть сзади) во время взлета и посадки, чтобы избежать касания земли. Два воздушных тормоза лепесткового типа были установлены непосредственно за горизонтальными поверхностями, раскрываясь вверх под углом около 45 градусов в зазор между горизонтальными и вертикальными поверхностями. На макете или различных чертежах не обнаружено предусмотренной возможности установки тормозного парашюта, хотя это было обычной практикой для самолетов того времени.

Фюзеляж

Фюзеляж был полностью гладким, с высоким отношением длины к диаметру для снижения сопротивления на сверхзвуковых скоростях. Конструкция была разработана до открытия правила площадей, и не имеет характерной "осыной талии", свойственной самолетам, в основном разработанным после 1952 года. Контуры фюзеляжа были преимущественно цилиндрическими, но плавно переходили во входные воздухозаборники в районе корневой части крыла, образуя округлый прямоугольный профиль в средней части, а затем вновь приобретали чисто цилиндрическую форму в области сопла двигателя.

Кокпит

В конструкции кабины пилота изначально предусматривался фонарь, но низкие требования к аэродинамическому сопротивлению на высоких скоростях указывали на необходимость его удаления. В то время была популярна идея использования перископической системы для обеспечения обзора вперед на высокоскоростных самолетах, и Avro 730 выбрал очень похожую систему. Военно-воздушные силы потребовали ее применения на F-103. Картвели возражал против такой компоновки и продолжал настаивать на использовании "настоящего" фонаря. На протяжении всей программы в конструкторской документации это продолжало рассматриваться как опция, вместе с расчетами характеристик, которые показывали незначительную разницу в показателях. Система, представленная на макетах, включала два больших овальных иллюминатора по бокам кабины и перископическую систему, проецирующую изображение на линзу Френеля непосредственно перед пилотом. В 1955 году концепция перископа была испытана на модифицированном F-84G, который совершил продолжительный перелет с заблокированным обзором пилота вперед. Для XF-103 была разработана уникальная сверхзвуковая спасательная капсула. Сиденье пилота располагалось в оболочке с большим подвижным щитком спереди, который в нормальном режиме опускался в пространство перед ногами пилота. В случае разгерметизации щиток поднимался перед пилотом, герметизируя сиденье в герметичной капсуле. Основные приборы внутри капсулы позволяли пилоту вернуться на базу, а иллюминатор в передней части щитка позволял использовать перископическую систему. В аварийной ситуации вся капсула катапультировалась вниз вместе с небольшой частью фюзеляжа самолета, обеспечивающей стабильную аэродинамическую форму. Для входа и выхода из самолета эжекторный модуль опускался по направляющим из нижней части самолета, позволяя пилоту просто войти в сиденье, сесть и поднять модуль обратно в самолет. Капсула была полностью герметизирована, что позволяло пилоту продолжать управление самолетом без скафандра в запертом состоянии.

Авионика и вооружение

Весь нос самолета был занят большим радиолокационным комплексом Hughes, который (в то время) обеспечивал большую дальность обнаружения. Наведение и управление огнем должны были обеспечиваться тем же комплексом MX 1179, разрабатываемым для всех вариантов WS 201. Компания Hughes выиграла этот контракт со своей системой управления огнем Hughes MA 1, находившейся в разработке. Вооружение размещалось в отсеках по бокам фюзеляжа позади кабины пилота, которые открывались, откидываясь вверх и поворачивая ракеты наружу. Предполагалось вооружение шестью ракетами GAR 1/GAR 3 Falcon (тогда известные как MX 904), вероятно, в составе трех или четырех ракет GAR 1 и GAR 3, запускаемых парами (по одной с радиолокационным и инфракрасным наведением) для повышения вероятности поражения. XF 103 также должен был нести 36 ракеты FFAR калибра 2,75 дюйма "Mighty Mouse".