Легкий истребитель: программа технологической оценки ВВС США.

Введение

Программа оценки технологий ВВС США. Программа разработки легкого истребителя (LWF) была программой оценки технологий ВВС США, инициированной в конце 1960-х годов группой офицеров и оборонных аналитиков, известных как «Боевая мафия». Толчком к ее созданию послужила теория «энергетической маневренности» (ЭМ), разработанная майором Джоном Бойдом, которая указывала на то, что избыточный вес будет серьезно ухудшать маневренность самолета. Проект Бойда предусматривал создание легкого истребителя с высоким отношением тяги к весу, высокой маневренностью и максимальной взлетной массой менее чем вдвое превышающей максимальную взлетную массу его аналога, McDonnell Douglas F-15 Eagle. В отчете настоятельно утверждалось, что будущие воздушные бои будут вестись преимущественно с использованием ракет дальнего радиуса действия. Будущие «истребители» должны были проектироваться в первую очередь для больших дальностей, высоких скоростей и оснащаться крупногабаритными радиолокационными системами для обнаружения и поражения вражеских истребителей за пределами визуальной видимости (BVR). Это делало их больше похожими на перехватчики, чем на классические истребители, что приводило к созданию все более тяжелых и технологически сложных, а следовательно, и более дорогих машин. ВМС США пришли к аналогичным выводам еще раньше и разработали ряд самолетов, предназначенных для выполнения этой задачи. Среди них выделялся Douglas F6D Missileer, получивший подходящее название – самолет с большой продолжительностью полета, но медленный и маломаневренный, оснащенный мощными ракетами и радарами для обороны флота. ВВС США также разрабатывали подобные самолеты, но они предназначались для роли перехватчиков, где большой размер целей позволял достичь приемлемой эффективности радиолокационного оборудования. С улучшением радиолокационного оборудования, особенно с внедрением доплеровских радиолокационных систем, истребители получили сопоставимую дальность действия против более мелких целей. К началу 1960-х годов, еще до публикации Forecast, как ВВС, так и ВМС ожидали использовать General Dynamics F-111 Aardvark (тогда еще в разработке под обозначением TFX) и McDonnell Douglas F-4 Phantom II для решения задач на средних и больших дальностях. Убеждение в снижении потребности в маневренных воздушных боях привело к первоначальному решению не устанавливать встроенные пушки на Phantom.

United States Air Force technology evaluation program
the United States Air Force program

The Lightweight Fighter (LWF) program was a United States Air Force technology evaluation program initiated in the late 1960s by a group of officers and defense analysts known as the "Fighter Mafia". It was spurred by then Major John Boyd's 'energy maneuverability' (E M) theory, which indicated that excessive weight would have severely debilitating consequences on the maneuverability of an aircraft. Boyd's design called for a light weight fighter with a high thrust to weight ratio, high maneuverability, and a gross weight of less than , half that of its counterpart, the McDonnell Douglas F 15 Eagle. The report strongly suggested that future air combat would be carried out primarily by long range missile fire. Future "fighters" would be designed primarily for long range, high speed, and equipped with extremely large radar systems in order to detect and engage opposing fighters at beyond visual range (BVR). This made them much more like interceptors than classic fighter designs, and led to increasingly heavier and more technologically sophisticated designs – and thus costlier. The US Navy had long ago come to similar conclusions, and had been designing a series of aircraft dedicated to this role. Notable among these was the well named Douglas F6D Missileer, a long endurance but slow and unmaneuverable design equipped with very powerful missiles and radar for fleet defense. The US Air Force had similar designs, but these had been dedicated to the interceptor role, where the large size of its targets allowed reasonable radar performance. As radar equipment improved, in particular the introduction of Doppler radar systems, fighters gained similar range performance against smaller targets. By the early 1960s, even before the release of Forecast, both the Air Force and Navy expected to use the General Dynamics F 111 Aardvark (then still in development as the TFX) and McDonnell Douglas F 4 Phantom II for their long and medium range needs. The perception of a declining need for close in "dogfighting" capabilities resulted in the original decision to not install internal cannons in the Phantom.

Боевой опыт и теория ЭМ

Однако реальный опыт войны во Вьетнаме выявил некоторые недостатки американских истребителей, поскольку советские реактивные истребители первого поколения оказались более серьезным противником, чем ожидалось для американских разработок. Хотя американские пилоты добились благоприятного соотношения сбитых самолетов к потерям, в ходе боевых действий стало ясно, что ракеты класса "воздух-воздух" (AAM) того времени были значительно менее надежными, чем предполагалось. Более того, правила ведения боевых действий во Вьетнаме в большинстве случаев исключали применение ракет большой дальности, поскольку обычно требовалась визуальная идентификация цели. В этих условиях бой неизменно сходился на короткие дистанции, где маневренность и оружие ближнего боя становились критически важными, даже для специализированных перехватчиков, таких как Convair F 102 Delta Dagger. Основываясь на опыте, полученном в Корейской войне, и будучи инструктором по тактике воздушного боя, в начале 1960-х годов полковник Джон Бойд и математик Томас Кристи разработали теорию энергетической маневренности (ЭМ), определяющую ценность сохранения удельной энергии самолета как преимущества в истребительном бою. Маневренность рассматривалась как средство "проникновения" во внутренний цикл принятия решений противника – процесс, который Бойд назвал циклом "OODA" (от "Observation, Orientation, Decision, Action" – Наблюдение, Ориентация, Решение, Действие). Этот подход подчеркивал необходимость создания конструкции самолета, способного к "быстрым переходам" – резким изменениям скорости, высоты и направления. Истребитель, превосходящий противника в способности выигрывать или терять энергию при выполнении маневров, может инициировать и контролировать любую боевую ситуацию; высокая скорость переходов позволяет пилоту оставаться внутри противника при выполнении резких маневров в атаке или вынуждать его к перелету при обороне. Для достижения этих параметров требовался небольшой, легкий самолет, который бы минимизировал сопротивление и увеличил отношение тяги к весу, но при этом крыло большей площади и с большей подъемной силой для уменьшения нагрузки на крыло – что, как правило, снижает максимальную скорость при увеличении полезной нагрузки и может уменьшить дальность полета (что можно компенсировать увеличением запаса топлива в крыле большей площади).

However, real world experience in the Vietnam War revealed some shortcomings in American fighter capabilities, as early generation Soviet jet fighters proved to be more of a challenge than expected for U. S. designs. Although U. S. pilots had achieved favorable kill to loss ratios, combat had revealed that air to air missiles (AAM) of this era were significantly less reliable than anticipated. Furthermore, the rules of engagement in Vietnam precluded long range missile attacks in most instances, as visual identification was normally required. Under these conditions, combat invariably closed to short ranges where maneuverability and short range air to air weapons became critical, even for dedicated interceptors like the Convair F 102 Delta Dagger. Based on his experiences in the Korean War and as a fighter tactics instructor, in the early 1960s Colonel John Boyd and mathematician Thomas Christie developed the Energy Maneuverability (E M) theory of the value of aircraft specific energy maintenance as an advantage in fighter combat. Maneuverability was the means of getting “inside” an adversary’s decision making cycle, a process Boyd called the "OODA" loop (from "Observation Orientation Decision Action"). This approach emphasized an aircraft design capable of “fast transients” – quick changes in speed, altitude, and direction. A fighter that is superior in its ability to gain or lose energy while out turning an opponent can initiate and control any engagement opportunity; a fast transient capability allows the pilot to stay inside a hard turning opponent when on the offensive or to force an overshoot of an opponent when on the defensive. These parameters called for a small, lightweight aircraft – which would minimize drag and increase the thrust to weight ratio – but a larger, higher lift wing to minimize wing loading – which tends to reduce top speed while increasing payload, and can lower range (which can be compensated for by increased fuel in the larger wing).

Программа легких истребителей

Необходимость в новых истребителях завоевания превосходства в воздухе привела к тому, что ВВС США инициировали два исследовательских проекта в 1965 году: проект Fighter Experimental (F X) первоначально предусматривал создание двухдвигательного самолета класса 27 200 кг с крылом изменяемой геометрии. Это был бы очень дорогой самолет, слишком дорогой для оснащения им всего авиапарка ВВС в качестве стандартного образца. По этой причине рассматривался и более дешевый Advanced Day Fighter (ADF) – легкий самолет класса 11 300 кг (25 000 фунтов), который должен был превосходить МиГ-21 на 25%. Бойд, используя свою теорию E M, утверждал, что конструкция F X была чрезмерно тяжелой, что привело к новым требованиям к F X меньшего размера, весом 18 100 кг. Однако появление в июле 1967 года МиГ-25, способного развивать скорость 3 Маха, вызвало серьезную обеспокоенность в Министерстве обороны, что Советский Союз разработал сверхзвуковой истребитель, способный превзойти все имеющиеся на вооружении США самолеты, а его огромное крыло обеспечило бы высокую маневренность. В ответ на это работа над ADF была практически прекращена в пользу всесторонней разработки превосходящего F X, который впоследствии стал F-15 Eagle. Бойд остался недоволен увеличением веса F-15 и прекращением работ над ADF. В конце 1960-х годов он собрал группу единомышленников-новаторов, известную как "Мафия легких истребителей". В 1969 году эта "Боевая мафия" получила финансирование на "Исследование для подтверждения интеграции передовой теории энергетической маневренности с анализом компромиссов". General Dynamics и Northrop получили контракты на 49 000 и 100 000 долларов соответственно на разработку концепций, воплощающих теорию E M Бойда – небольшой, с низкой аэродинамической сопротивляемостью и малым весом, чистого истребителя без бомбовой нагрузки; их работа привела к созданию YF-16 и YF-17. Хотя сторонники F X в ВВС по-прежнему негативно относились к этой концепции, считая ее угрозой программе F-15, концепция ADP (усовершенствованная и переименованная в "F XX") получила поддержку со стороны гражданских политиков, в частности, заместителя министра обороны Дэвида Паккарда, сторонника конкурентного прототипирования. В результате в мае 1971 года была создана группа по изучению прототипов ВВС, в которую вошел Бойд в качестве ключевого члена. Финансирование было выделено двум из шести предложений, одним из которых был легкий истребитель (LWF). Запрос предложений (RFP) был опубликован 6 января 1972 года и предусматривал создание истребителя класса 9 100 кг (20 000 фунтов) с хорошей скороподъемностью, ускорением и дальностью, оптимизированного для боя на скоростях 0,6–1,6 Маха и высотах 9 150–12 200 м. Этот диапазон скоростей и высот, по мнению ВВС США, был наиболее вероятным для будущих воздушных боев, исходя из анализа войн во Вьетнаме, Шестидневной войны и индо-пакистанских войн. Предполагаемая средняя стоимость серийного самолета составляла 3 миллиона долларов. Пять производителей – Boeing, General Dynamics, Lockheed, Northrop и Vought – представили свои предложения. Vought V-1100 и Lockheed CL-1200 2 Lancer были отклонены в марте 1972 года. Хотя Boeing Model 908/909 первоначально считался наиболее перспективным, он был весьма похож по технологии и внешнему виду на более дешевую General Dynamics Model 401/16B. Поскольку одной из целей программы было подтверждение новых технологий, секретарь ВВС Роберт Симанс выбрал предложения General Dynamics и Northrop. Первый YF-16 совершил свой первый официальный полет 2 февраля 1974 года. Второй прототип YF-16 впервые поднялся в воздух 9 мая 1974 года. За этим последовали первые полеты прототипов Northrop YF-17, которые состоялись 9 июня и 21 августа 1974 года соответственно. В 1974 году начались сравнительные испытания, когда оба прототипа были поставлены. YF-16 выполнили 330 вылетов в ходе испытаний, налетав в общей сложности 417 часов; YF-17 выполнили 268 вылетов.

The need for new air superiority fighters led the USAF to initiate two concept development studies in 1965: the Fighter Experimental (F X) project originally envisioned a 60,000 pound (27,200 kg) class twin engine design with a variable geometry wing. This would be a very expensive aircraft, too expensive to consider equipping the entire Air Force with it as its standard aircraft. For this reason a less expensive Advanced Day Fighter (ADF) was also considered, a lightweight design in the 25,000 lb (11,300 kg) class which would out perform the MiG 21 by 25%. Boyd used his E M theory to argue that the F X design was far too heavy, and this led to new requirements for a smaller F X in the 40,000 pound (18,100 kg) class. However, the appearance of the Mach 3 capable MiG 25 in July 1967 led to serious concerns within the Defense Department that the Soviets had developed a super fighter capable of outrunning anything the US fielded, while its huge wing would make it highly maneuverable. In response, the ADF effort was essentially ignored in favour of an all out effort to develop a superior F X, which would emerge as the F 15 Eagle. Boyd was unimpressed with the resulting weight growth in the F 15, and the shelving of the ADF. In the late 1960s he gathered a group of like minded innovators that became known as the "Lightweight Fighter Mafia". In 1969, this "Fighter Mafia" was able to secure funds for a "Study to Validate the Integration of Advanced Energy Maneuverability Theory with Trade Off Analysis". General Dynamics received $49,000 and Northrop $100,000 study contracts to design concepts that embodied Boyd's E M theory – a small, low drag, low weight, pure fighter with no bomb racks; their work would lead to the YF 16 and YF 17, respectively. Although the Air Force’s F X proponents remained hostile to the concept because they perceived it as a threat to the F 15 program, the ADP concept (revamped and renamed as the "F XX") gained civilian political support under the reform minded Deputy Secretary of Defense David Packard, who favored the idea of competitive prototyping. As a result, in May 1971 the Air Force Prototype Study Group was established, with Boyd a key member. Two of its six proposals would be funded, one being the Lightweight Fighter (LWF). The Request for Proposals (RFP) was issued 6 January 1972, and called for a 20,000 lb (9,100 kg) class fighter with a good turn rate, acceleration and range, and optimized for combat at speeds of Mach 0.6–1.6 and altitudes of 30,000–40,000 ft (9,150–12,200 m). This was the region in which the USAF expected most future air combat to occur, based on studies of the Vietnam, Six Day, and Indo Pakistani wars. The anticipated average flyaway cost of a production version was $3 million. Five manufacturers – Boeing, General Dynamics, Lockheed, Northrop, and Vought – submitted proposals. The Vought V 1100 and the Lockheed CL 1200 2 Lancer were eliminated in March 1972. Though the Boeing Model 908 909 was initially most favored, it was quite similar in technology and appearance to the cheaper General Dynamics Model 401 16B. Since one of the goals of the program was to validate emerging technologies, Secretary of the Air Force Robert Seamans chose to select the General Dynamics and Northrop entries. The first YF 16 had its official maiden flight on 2 February 1974. The second YF 16 prototype first flew on 9 May 1974. This was followed by the first flights of the Northrop’s YF 17 prototypes, which were achieved on 9 June and 21 August 1974, respectively. The fly off commenced in 1974 as both prototypes were delivered. The YF 16s would complete 330 sorties during the flyoff, accumulating a total of 417 flight hours; the YF 17s would accomplish 268 sorties.

Соревнования по воздушному бою

Три фактора сошлись, чтобы превратить программу LWF в серьезную программу закупок. Во-первых, четыре государства-члена Организации Североатлантического договора (НАТО) – Бельгия, Дания, Нидерланды и Норвегия – планировали заменить свои истребители-бомбардировщики F 104G вариантами перехватчика Lockheed F 104 Starfighter; кроме того, они искали самолет, который их собственные аэрокосмические предприятия могли бы производить по лицензии, как это было с F 104G. В начале 1974 года они достигли соглашения с США о том, что если ВВС США разместят заказ на самолет, победивший в конкурсе LWF, они также рассмотрят возможность размещения заказа. Во-вторых, хотя ВВС США не проявляли особого интереса к дополнительному истребителю завоевания превосходства в воздухе, конкурирующему с программой F X, им необходимо было начать замену своих истребителей-бомбардировщиков F 4 и Republic F 105 Thunderchief. В апреле 1974 года министр обороны США Джеймс Р. Шлезингер объявил, что программа LWF будет переориентирована на разработку многоцелевого истребителя в рамках нового конкурса Air Combat Fighter (ACF). ACF не был бы чисто истребительным самолетом, а скорее истребителем-бомбардировщиком, что фактически положило конец возражениям со стороны группы F X. Наконец, Конгресс США стремился к большей унификации в закупках истребителей для ВВС и ВМС. В августе 1974 года Конгресс перенаправил средства из программы VFAX ВМС на новую программу военно-морских истребителей воздушного боя (NACF), которая, по сути, представляла собой военно-морской вариант ACF. Эти требования в целом соответствовали друг другу, но сроки закупок определялись временными рамками, необходимыми четырем союзникам, которые сформировали "Многонациональную группу по программе истребителей" (MFPG) и настаивали на принятии решения США к декабрю 1974 года. ВВС США планировали объявить победителя конкурса ACF в мае 1975 года, но решение было перенесено на начало года и ускорены испытания. Конкурс ACF также повысил ставки для GD и Northrop, поскольку привлек дополнительных конкурентов, стремящихся обеспечить прибыльный заказ, который в то время рекламировался как "сделка века". Среди них были Dassault Breguet Mirage F1 E (E – для Европы), оснащенный двигателем Snecma M53 и использующий систему управления "fly by wire", аналогичную той, что использовалась в серии Dassault Mirage 2000. Для конкурса ACF было построено всего два прототипа: англо-французский SEPECAT Jaguar и предлагаемая модификация шведского Saab 37 Viggen под названием Saab 37E Eurofighter (не путать с более поздним и не связанным Eurofighter Typhoon). Northrop также предложила свою более раннюю разработку, P 530 Cobra, которая очень напоминала YF 17. Jaguar и Cobra были исключены MFPG на ранней стадии, в результате чего в качестве кандидатов остались два европейских и два американских проекта LWF. 11 сентября 1974 года ВВС США подтвердили твердые планы о размещении заказа на выигрышный проект ACF, достаточного для оснащения пяти тактических истребительных авиаполков. Программа летных испытаний показала, что YF 16 обладает превосходным ускорением, скороподъемностью, продолжительностью полета и (за исключением скорости около 0,7 Маха) маневренностью. Еще одним преимуществом YF 16 было то, что, в отличие от YF 17, он использовал турбовентиляторный двигатель Pratt & Whitney F100, который был тем же двигателем, что и на F 15; такая унификация снизила бы стоимость двигателей для обеих программ. 13 января 1975 года министр ВВС США Джон Л. МакЛукас объявил, что YF 16 был выбран победителем конкурса ACF. Основными причинами, названными министром, были более низкие эксплуатационные расходы YF 16, большая дальность полета и маневренные характеристики, которые были "значительно лучше", чем у YF 17, особенно на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Однако в конкурсе военно-морских истребителей воздушного боя (NACF) ВМС объявили 2 мая 1975 года, что выбрали YF 17 в качестве основы для будущего McDonnell Douglas F/A 18 Hornet.

Three factors would converge to turn the LWF into a serious acquisition program. First, four North Atlantic Treaty Organization (NATO) members – Belgium, Denmark, the Netherlands, and Norway – were looking to replace their F 104G fighter bomber variants of the Lockheed F 104 Starfighter interceptor; furthermore, they were seeking an aircraft that their own aerospace industries could manufacture under license, as they had the F 104G. In early 1974, they reached an agreement with the U. S. that if the USAF placed orders for the aircraft winning the LWF flyoff, they would consider ordering it as well. Secondly, while the USAF was not particularly interested in a complementary air superiority fighter competing with F X, it did need to begin replacing its F 4 and Republic F 105 Thunderchief fighter bombers. In April 1974, U. S. Secretary of Defense James R. Schlesinger announced that the LWF program would be redirected to a multirole fighter design in the new Air Combat Fighter (ACF) competition. ACF would not be a pure fighter, but more of a fighter bomber, which essentially ended opposition from the F X group. Finally, the U. S. Congress was seeking to achieve greater commonality in fighter procurements by the Air Force and Navy. In August 1974, Congress redirected funds for the Navy’s VFAX program to a new Navy Air Combat Fighter (NACF) program that would essentially be a navalized variant of ACF. These requirements meshed relatively well, but the timing of the procurement was driven by the timeframe needs of the four allies, who had formed a "Multinational Fighter Program Group" (MFPG) and were pressing for a U. S. decision by December 1974. The U. S. Air Force had planned to announce the ACF winner in May 1975, but the decision was advanced to the beginning of the year, and accelerated testing. ACF also raised the stakes for GD and Northrop because it brought in further competitors intent on securing the lucrative order that was touted at the time as "the arms deal of the century". These included the Dassault Breguet Mirage F1 E (E for Europe) powered by a Snecma M53 engine and utilizing a fly by wire system similar to the one used in Dassault Mirage 2000 series. Only two prototypes were built for the ACF program, the Anglo French SEPECAT Jaguar, and a proposed derivative of the Saab 37 Viggen named the Saab 37E Eurofighter (not to be confused with the later and unrelated Eurofighter Typhoon). Northrop also offered their earlier design, the P 530 Cobra, which looked very similar to its YF 17. The Jaguar and Cobra were dropped by the MFPG early on, leaving two European and the two U. S. LWF designs as candidates. On 11 September 1974, the U. S. Air Force confirmed firm plans to place an order for of the winning ACF design sufficient to equip five tactical fighter wings. The flight test program revealed that the YF 16 had superior acceleration, climb rates, endurance, and (except around Mach 0.7) turn rates. Another advantage was the fact that the YF 16 – unlike the YF 17 – employed the Pratt & Whitney F100 turbofan engine, which was the same powerplant used by the F 15; such commonality would lower the unit costs of the engines for both programs. On 13 January 1975, Secretary of the Air Force John L. McLucas announced that the YF 16 had been selected as the winner of the ACF competition. The chief reasons given by the Secretary for the decision were the YF 16's lower operating costs; greater range; and maneuver performance that was "significantly better" than that of the YF 17, especially at near supersonic and supersonic speeds. However, in the Navy Air Combat Fighter (NACF) competition, the Navy announced on 2 May 1975 that it selected the YF 17 as the basis for what would become the McDonnell Douglas F/A 18 Hornet.