Республика XF-12 Rainbow: Прототип высотного разведывательного самолета

Введение

Прототип разведывательного самолета

Republic XF-12 Rainbow — американский четырехмоторный, полностью металлический прототип разведывательного самолета, разработанный компанией Republic Aviation в конце 1940-х годов. Как и большинство крупных самолетов того времени, он использовал радиальные двигатели, а именно Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major. XF-12 называли "летающим на четвереньках", подразумевая: четыре двигателя, крейсерскую скорость, дальность полета на высоте 12 192 метров. Самолет был спроектирован для достижения максимальной аэродинамической эффективности. Несмотря на свою инновационность, появление реактивных двигателей и окончание Второй мировой войны сделали его устаревшим, и он не был запущен в серийное производство. Предложенный вариант пассажирского самолета RC-2 был признан экономически нецелесообразным и отменен до начала строительства.

Разработка

Первоначальное предложение Командования технической службы ВВС Армейского корпуса США в конце 1943 года касалось разведывательного самолета с дальностью полета и потолком 12192,00 м. Его основной задачей были высокоскоростные перелеты над территорией Японии и ключевыми объектами противника. Во время Второй мировой войны, из-за требований к дальности полета в Тихом океане, использовались существующие истребители и бомбардировщики, но они не соответствовали потребностям ВВС США. Существовала потребность в специализированных самолетах фоторазведки, обладающих скоростью, дальностью и высотой, превосходящими доступные на тот момент. В августе 1943 года сын президента США Франклина Д. Рузвельта, полковник Эллиот Рузвельт, командир разведывательного подразделения Lockheed F-5 (модифицированный P-38 Lightning), рекомендовал закупку специализированного высокопроизводительного самолета фоторазведки для получения аналитической информации о целях до и после нанесения ударов, а также для фотоинтерпретации, чтобы командиры могли принимать более обоснованные решения при планировании бомбардировок. Republic Aviation представила XF-12, который конкурировал с Hughes XF-11. Оба самолета оснащались новым двигателем P&W R-4360. Первый полет XF-12 состоялся 4 февраля 1946 года, и в ходе летных испытаний он достиг высоты 13716,00 м и продемонстрировал дальность полета, превышающую проектные характеристики. XF-12 мог вести фотосъемку как днем, так и ночью, а также в условиях плохой видимости на больших высотах, на больших расстояниях и с высокой скоростью. Эта "летающая фотолаборатория" была способна составлять карты обширных территорий. Было построено всего по два прототипа XF-11 и XF-12, однако их заказ был отменен ВВС США после окончания Второй мировой войны, поскольку более дешевые Boeing B-29 Superfortress и Boeing B-50 Superfortress могли временно выполнять эту роль до поступления на вооружение реактивного Boeing RB-47 Stratojet. XF-12 был самым быстрым самолетом своего времени, оснащенным четырьмя поршневыми двигателями, и единственным, который превысил в горизонтальном полете.

The original proposal from the United States Army Air Corps Air Technical Service Command in late 1943 was for a reconnaissance aircraft with a range of and a ceiling of 12192.00 m. Its primary objective was high speed overflights of the Japanese homeland and key enemy installations. During World War II, due to the range requirements of operating in the Pacific, existing fighters and bombers were being used but were poorly suited to the USAAF's needs. The requirement existed for dedicated photo reconnaissance aircraft with speed, range, and altitude capabilities beyond what was then available. In August 1943, U. S. President Franklin D. Roosevelt's son, Colonel Elliot Roosevelt, commander of a Lockheed F 5 (a modified P 38 Lightning) "recon" unit, recommended the acquisition of a dedicated high performance photo reconnaissance aircraft to provide pre and post strike target analysis intelligence as well as photo interpretation to better allow commanders to make decisions for bombing raids. Republic Aviation submitted the XF 12 and it was competing against the Hughes XF 11. Both were powered by the new P&W R 4360. The XF 12's first flight was made on 4 February 1946 and during flight testing, it reached an altitude of 13716.00 m at , and demonstrated a range of , exceeding design criteria. The XF 12 could photograph in both daylight and night and under conditions of reduced visibility at high altitudes over long ranges and with great speed. This "flying photo lab" was capable of mapping broad stretches of the globe. Only two prototypes were built each of the XF 11 and the XF 12 were ordered into service by the U. S. Army Air Forces, as the requirement evaporated after World War II ended, while the cheaper off the shelf Boeing B 29 Superfortress and Boeing B 50 Superfortress could temporarily fill the role until the jet powered Boeing RB 47 Stratojet entered service. The XF 12 was the fastest aircraft of its day to use four reciprocating engines, and the only one to exceed in level flight

Дизайн

Минимизация сопротивления была основным соображением на протяжении всего проектирования XF 12. Многие особенности были заимствованы из опыта Republic в разработке истребителей. Необычно, но при создании формы фюзеляжа не было сделано никаких компромиссов в отношении аэродинамики. Aviation Week цитировала следующее: «Острый нос и цилиндрическая сигарообразная форма XF 12 воплощают мечту конструктора о бескомпромиссной конструкции с учетом аэродинамических требований». Для выполнения разведывательных задач XF 12 имел три фотоотсека позади крыла: один вертикальный, один разделенный вертикально и один триметрогонный, каждый с камерой Fairchild K 17. Для ночной разведки XF 12 был оснащен бомбоотсеком в нижней части фюзеляжа, вмещавшим 18 фото-вспышек высокой интенсивности, которые должны были сбрасываться над целью. Все отсеки были оборудованы электрическими дверями, открывающимися внутрь для минимизации сопротивления, а объективы камер электрически нагревались для предотвращения обледенения. XF 12 также имел на борту полноценную фотолабораторию для проявки и печати пленки непосредственно в полете, дополненную регулируемыми стеллажами для хранения контейнеров с пленкой любого размера и дополнительного фотооборудования. Это обеспечивало немедленный доступ к разведданным после посадки, без обычной задержки, связанной с обработкой. Крыло имело прямой скос с высоким удлинением для максимальной эффективности и квадратными законцовками. Двигатели использовали сдвижную крышку для облегчения охлаждения вместо воздушных заслонок, которые создавали излишнее сопротивление. Непосредственно за ступицей винта был установлен двухступенчатый вентилятор. Эти улучшения позволили плотно обтекать двигатели для повышения аэродинамической эффективности, сохраняя при этом достаточный уровень охлаждения. При закрытии сдвижного кольца капота во время полета охлаждающий воздух направлялся по гондоле к заднему выпускному отверстию, увеличивая тягу, а не создавая сопротивление, как это обычно бывает. Воздух для впуска двигателя, маслоохладителей и интеркулеров забирался через переднюю кромку каждого крыла между внутренним и наружным двигателями. Это снижало сопротивление по сравнению с использованием отдельных воздухозаборников для каждого компонента. Кроме того, поскольку воздух забирался из зоны высокого давления в передней части крыла, это обеспечивало эффект наддува для увеличения мощности на высоких скоростях и более эффективного охлаждения масла и интеркулеров. Воздухозаборники занимали 25% от общего размаха крыла и были тщательно протестированы в аэродинамической трубе. После использования воздух направлялся к задней части гондолы для создания дополнительной тяги. Вся гондола двигателя была почти такой же длины, как у Republic P-47 Thunderbolt. Исследования показали, что во время крейсерского полета на большой высоте каждый выхлопной поток двигателя создавал силу, примерно эквивалентную. Каждый двигатель был оснащен двумя турбокомпрессорами General Electric, расположенными в задней части гондолы, а также системой впрыска воды и метанола для кратковременного увеличения мощности. Изначально XF 12 планировалось оснастить встречно вращающимися винтами, аналогичными тем, что использовались на XF 11, однако из-за задержек с поставками и проблем с надежностью они так и не были установлены. Предполагалось использовать сдвоенные трехлопастные винты, вращающиеся в противоположных направлениях. В итоге самолет был оснащен стандартными четырехлопастными винтами Curtiss Electric. Единственным видимым внешним отличием между первым и вторым прототипами было добавление охлаждающих жалюзи на верхних капотах двигателей. Второй прототип был оснащен полным комплектом разведывательного оборудования. После преобразования Армейских ВВС США в Военно-воздушные силы США XF 12 получил новое обозначение XR 12. Операция «Птичий глаз» была разработана для демонстрации возможностей XF 12. 1 сентября 1948 года второй прототип вылетел с Центра летных испытаний ВВС США в Муроке, Калифорния, и направился на запад, на крейсерскую высоту над Тихим океаном, прежде чем повернуть на восток. Затем он сфотографировал весь свой маршрут полета над Соединенными Штатами на 390 отдельных снимках, каждый из которых покрывал, которые были соединены в единую панораму длиной 99,06 м. Они приземлились на аэродроме Митчел на Лонг-Айленде, Нью-Йорк, через шесть часов и 55 минут, со средней скоростью Фотография делалась примерно каждые 66 секунд. О полете была опубликована статья в выпуске журнала Life от 29 ноября 1948 года, а фильм был представлен на Конвенции Военно-воздушных сил США 1948 года в Нью-Йорке. Первый прототип продолжал летные испытания после возвращения в строй в 1948 году, но поскольку заказов не поступало, а второй прототип был потерян, летные испытания были прекращены, и оставшийся прототип был списан в июне 1952 года, совершив всего 117 часов полетов с 1949 по 1952 год. Впоследствии он был использован в качестве мишени на полигоне Абердин, штат Мэриленд.

Minimizing drag was a primary consideration throughout the design of the XF 12. Many features came from Republic's experience with fighter aircraft. Unusually, no compromises to the aerodynamics were made in the shape of its fuselage. Aviation Week was quoted as saying "the sharp nose and cylindrical cigar shape of the XF 12 fulfills a designer's dream of a no compromise design with aerodynamic considerations." For its reconnaissance role, the XF 12 had three photographic compartments aft of the wing. One vertical, one split vertical, and one trimetrogon each using a Fairchild K 17 camera. For night reconnaissance, the XF 12 had a belly hold which accommodated 18 high intensity photo flash bombs to be ejected over the target. All bays were equipped with electrically operated, inward retracting doors designed for minimum drag and camera lenses were electrically heated to prevent frost build up. The XF 12 also carried complete darkroom facilities to permit developing and printing the film while still airborne augmented by adjustable storage racks to handle any size of film container and additional photo equipment. This allowed immediate access to the intelligence after landing without the usual processing delay. Its wing had a straight taper with a high aspect ratio for maximum efficiency and squared tips. The engines used a sliding cowl to facilitate engine cooling instead of cowling flaps, which caused too much drag. There was also a two stage impeller fan directly behind the propeller hub. These refinements allowed the engines to be tightly cowled for aerodynamic efficiency, while still keeping the engines adequately cooled. When the sliding cowl ring was closed during flight, the cooling air was ducted through the nacelle to the rear exhaust orifice increasing thrust, rather than adding drag as is usually the case. Air for engine intakes, oil coolers and intercoolers was drawn through the leading edge of each wing between the inboard and outboard engines. This reduced drag compared to using individual intakes for each component. In addition, because the air was taken from a high pressure area at the front of the wing, this provided a ram air boost for increased power at high speeds, and more effective cooling of the oil and intercoolers. The intakes made up 25% of the total wingspan and were extensively wind tunnel tested. After being used, the air was ducted toward the rear of the nacelle, to provide thrust. The entire engine nacelle was nearly as long as a Republic P 47 Thunderbolt. Research showed that a force roughly equivalent to was generated by each engine exhaust during high speed cruise while at altitude. Each engine featured twin General Electric turbochargers at the rear of the nacelle and for brief bursts of additional power, water methanol injection. The XF 12 was originally intended to use contra rotating propellers similar to those used on the XF 11, However, due to delivery delays and reliability issues, they were never installed. They would have been twinned three bladed propellers (rotating in opposite directions). As it was, the aircraft used standard four bladed Curtiss Electric propellers. The only visible external difference between the first and second prototypes was the addition of cooling gills on the upper engine cowlings. The second prototype was fitted with the full reconnaissance equipment suite. When the U. S. Army Air Forces became the U. S. Air Force the XF 12 was later re designated XR 12. Operation Birds Eye was conceived to demonstrate the XF 12's capabilities. On 1 September 1948, the second prototype departed the U. S. Air Force Flight Test Center at Muroc, California, and climbed west to its cruising altitude over the Pacific before heading east. It then photographed its entire flight path across the United States on 390 individual photos each covering , which were jointed to form a continuous 99.06 m print. They landed at Mitchel Field on Long Island, New York after six hours and 55 minutes at an average speed of A photo was taken approximately every 66 seconds. The flight was featured in the 29 November 1948 issue of Life magazine and the filmstrip exhibited at the 1948 U. S. Air Force Association Convention in New York. The first prototype continued flight testing after being returned to service in 1948 but with no orders forthcoming and with the second prototype lost, flight testing was wound down and the remaining prototype was retired in June 1952, having flown just 117 hours from 1949 to 1952. It was later expended as a target at the Aberdeen Proving Ground, Maryland.

РК-2

Republic предложила версию для авиалайнера RC 2, которая должна была быть удлинена до 29,87 м за счет вставки в фюзеляж перед крылом, а носовая часть из плексигласа заменена на обычную. Двигатели Pratt & Whitney R-4360-59s с одним турбонаддувом General Electric каждый должны были заменить R-4360-31s, обеспечивая большую мощность на меньших высотах, а также была увеличена топливная ёмкость. Авиалайнер должен был перевозить экипаж из семи человек, а роскошно оборудованный салон на 46 пассажиров включал в себя герметизацию до уровня моря с кондиционированием воздуха, электрическую камбуз для приготовления горячей пищи и бортовой лаунж. RC 2 должен был крейсировать над неблагоприятными погодными условиями на высоте 40 000 футов (12 192 м). American Airlines и Pan Am разместили предварительные заказы, но без военных заказов на F 12 для субсидирования затрат на разработку и оснастку, цена покупки RC 2 оказалась выше приемлемой для них. Эксплуатационные расходы на одного пассажира у RC 2 также были бы выше, чем у более вместительных авиалайнеров с аналогичным расходом топлива, таких как Lockheed Constellation и Douglas DC-6, а окончание войны привело к избытку подержанных военных транспортных самолетов, таких как Douglas C-54 Skymaster, которые можно было бы легко переоборудовать в авиалайнеры за значительно меньшую стоимость, чем новые самолеты. Таким образом, программа RC 2 была отменена до начала строительства каких-либо машин.