Республика XF-91 Thunderceptor: Экспериментальный перехватчик с обратной стреловидностью крыла.
Republic XF-91 Thunderceptor
Republic XF-91 Thunderceptor: экспериментальный перехватчик с реактивным и ракетным двигателями. Первый американский истребитель, преодолевший скорость звука.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Экспериментальный перехватчик
Experimental interceptor aircraft
Republic XF-91 Thunderceptor (первоначально обозначенный XP-91) – прототип перехватчика со смешанной силовой установкой, разработанный компанией Republic Aviation. Самолет должен был использовать реактивный двигатель для большинства полетов и группу из четырех небольших ракетных двигателей для дополнительной тяги при наборе высоты и перехвате. К моменту завершения разработки конструкция устарела из-за быстрого увеличения характеристик современных реактивных двигателей, и было построено всего два прототипа. Один из них стал первым американским истребителем, превысившим скорость Маха 1 в горизонтальном полете. Уникальной особенностью Thunderceptor было его необычное крыло обратной стреловидности, у которого длина хорды увеличивалась по размаху крыла от корневой части к законцовке – в отличие от традиционных крыльев со стреловидностью. Это была попытка решить проблему сваливания с большим углом атаки, потенциально смертельного явления, преследовавшего ранние высокоскоростные модели. Конструкция крыла Thunderceptor обеспечивала плавное сваливание всей плоскости, подобно прямому крылу.
The Republic XF 91 Thunderceptor (originally designated XP 91) is a mixed propulsion prototype interceptor aircraft, developed by Republic Aviation. The aircraft would use a jet engine for most flight, and a cluster of four small rocket engines for added thrust during climb and interception. The design was largely obsolete by the time it was completed due to the rapidly increasing performance of contemporary jet engines, and only two prototypes were built. One of these was the first American fighter to exceed Mach 1 in level flight. A unique feature of the Thunderceptor was its unusual inverse tapered wing, in which the chord length increased along the wing span from the root to the tip, the opposite of conventional swept wing designs. This was an attempt to address the problem of pitch up, a potentially deadly phenomenon that plagued early high speed models. The Thunderceptor's design meant the entire wing stalled smoothly, more like a straight wing design.
Проектирование и разработка
В ходе разработки XP 84, компания Republic под руководством Александра Картвели рассматривала возможность установки ракет на истребители. Компания вдохновлялась немецкими самолетами времен войны: ракетопланом Messerschmitt Me 163 и экспериментальным турбореактивным истребителем с ракетным ускорением Messerschmitt Me 262C Heimatschützer (защитник отечества) – серией прототипов перехватчиков. Конструкция Thunderceptor была одной из двух модификаций со стреловидным крылом, основанных на оригинальном Republic F 84 Thunderjet, второй из которых – Republic F 84F Thunderstreak – был разработан позднее. Серьезной проблемой большинства конструкций со стреловидным крылом того времени была неустойчивость на низких скоростях и больших углах атаки. Застаивающийся поток воздуха над крылом имел тенденцию "сдвигаться" к законцовкам, вызывая их срыв раньше, чем остальная часть крыла. В этой ситуации центр подъемной силы быстро смещался вперед относительно центра масс, поднимая нос вверх и приводя к еще большему углу атаки или, в крайних случаях, к кувырку самолета. Самолеты, попавшие в это состояние, часто срывались в штопор и разбивались, и серия подобных аварий с North American F-100 Super Sabre привела к появлению термина "Танец сабли". Наиболее заметной особенностью конструкции Thunderceptor было стремление решить эту проблему. Крылья были спроектированы с заметно большей хордой (расстоянием от передней кромки до задней кромки) на законцовках, чем у корневой части, что позволяло им создавать большую подъемную силу. Это эффективно решало проблему "Танца сабли", задерживая момент срыва потока на законцовках до момента срыва на всем крыле. Побочным эффектом этой конструкции было увеличение внутреннего пространства в законцовках, что позволило разместить шасси с возможностью уборки наружу, с колесами, убирающимися в законцовки крыльев, используя по два небольших колеса в тандемной схеме для каждой основной стойки шасси, вместо одного большого. Еще одним изменением в конструкции стала возможность изменения угла установки крыла в целом, наклоняя его вверх для операций на низких скоростях при взлете и посадке, а затем "возвращая в горизонтальное положение" для полета на высоких скоростях и крейсерского полета. Это позволяло фюзеляжу оставаться ближе к горизонтальному положению при посадке, значительно улучшая обзор. В соответствии с предполагаемой ролью перехватчика, носовая часть была переработана для размещения антенны радиолокатора, что потребовало перемещения воздухозаборника двигателя из его первоначального положения на носу в новое отверстие под ним. Фюзеляж в остальном был очень похож на фюзеляж F-84. Первый прототип не был оснащен обтекателем антенны, хотя он был установлен на втором прототипе.
During the development of the XP 84, Republic, under the guidance of Alexander Kartveli, looked at the installation of rockets to fighters. The company was inspired by German wartime aircraft: the rocket powered Messerschmitt Me 163 and the experimental rocket boosted turbojet Messerschmitt Me 262C Heimatschützer (home protector) series of interceptor prototypes. The Thunderceptor design was one of two swept wing modifications based on the original Republic F 84 Thunderjet, the other being the Republic F 84F Thunderstreak which was developed later. A serious problem with most swept wing designs of the era was dangerous performance at low speeds and high angle of attack. The stagnant airflow over the wing tended to "slide" towards the wingtips, which caused them to stall before the rest of the wing. In this situation the center of lift would rapidly shift forward relative to the center of mass, pitching the nose up and leading to an even greater angle of attack or, in extreme cases, end over end tumbling of the aircraft. Aircraft caught in this regime would often stall and crash, and a rash of such accidents with the North American F 100 Super Sabre led to the term "Sabre dance". The Thunderceptor's most notable design feature was intended to address this problem. The wings were built to have considerably more chord (distance from the leading edge to the trailing edge) at the tip than root, allowing them to generate more lift. This neatly addressed the problem of Sabre dance by delaying the point of stall on the tip to that of the entire wing. A side effect of this design was that the tips had more internal room, so the landing gear was mounted to retract outwards with the wheels lying in the wingtips, using two smaller wheels in a tandem arrangement for each main gear strut, instead of one larger one. Another design change was the ability to vary the angle of incidence of the wing as a whole, tilting it up for low speed operations during takeoff and landing, and then "leveling it off" for high speed flight and cruise. This allowed the fuselage to remain closer to level while landing, greatly improving visibility. In keeping with its intended role as an interceptor, the nose was redesigned to incorporate a radar antenna, forcing the air intake for the engine to be moved from its original nose mounted position to a new intake below it. The fuselage was otherwise very similar to the F 84's. The first prototype did not include the radome, although this was fitted to the second prototype.
Испытания и оценка
Первый прототип совершил свой первый полет 9 мая 1949 года, превысив скорость звука в декабре 1951 года. Позже он был модифицирован небольшим обтекателем для прицеливания артиллерии (хотя и не "полным" обтекателем второго прототипа). Второй прототип включал в себя полный обтекатель радара и воздухозаборник под фюзеляжем, но в остальном был похож. При работе реактивного и ракетного двигателей самолет мог достигать скорости 1,71 Маха. Оба прототипа совершили 192 испытательных полета в течение пяти лет. Второй прототип, 46 681, потерпел отказ двигателя во время взлета с авиабазы Эдвардс летом 1951 года. Испытательный пилот Карл Беллингер катапультировался из самолета как раз в тот момент, когда через 90 секунд после взлета начал плавиться хвостовой отсек. К моменту прибытия пожарных расчетов, проехавших 11 километров по сухому озеру, от хвостовой части остались лишь пепел. Затем 46 681 был оснащен хвостовым оперением в форме "V" (или "бабочки") и испытан в полете с этой конфигурацией. Позже он использовался на авиабазе Эдвардс в качестве тренажера для подготовки аварийно-спасательных служб, после чего был утилизирован. Как перехватчик, Thunderceptor вскоре уступил место разработкам других компаний, но, как и Thunderceptor, ни одна из них не была запущена в серийное производство. ВВС США решили дождаться короткого времени, необходимого для внедрения новых и гораздо более совершенных проектов, созданных в рамках программы перехватчиков 1954 года. Thunderceptor, как и другие перехватчики той эпохи, имел крайне короткое время полета – около 25 минут, что делало их практически бесполезными для защиты территории, такой большой, как Соединенные Штаты. Проекты 1954 года превосходили XF 91 по скорости, дальности, продолжительности полета, а также включали радарные системы и системы управления огнем, необходимые для работы в ночных и всепогодных условиях. Эра специализированных перехватчиков-истребителей подошла к концу.
The first prototype made its first flight on 9 May 1949, breaking the speed of sound in December 1951. It was later modified with a small radome for gunnery ranging (although not the "full" radome of the second prototype). The second prototype included a full radome and chin mounted intake, but was otherwise similar. With both the jet and rockets running, the aircraft could reach Mach 1.71. Both prototypes completed 192 test flights over the course of five years. The second prototype, 46 681, had an engine failure during takeoff from Edwards AFB in the summer of 1951. Republic test pilot Carl Bellinger escaped from the aircraft just as the tail melted off only 90 seconds into the flight. By the time fire apparatus arrived, driving 7 mile (11 km) across the dry lake bed, the tail section had been reduced to ashes. 46 681 was then fitted with a "V" (or "butterfly") tail, and was flight tested with this configuration. It was later used at Edwards AFB as a crash crew training simulator, then scrapped. As an interceptor the Thunderceptor was soon eclipsed by designs from other companies, but like the Thunderceptor none of these would go into production. The United States Air Force decided to wait the short time needed to introduce newer and much more capable designs created as a part of the 1954 interceptor project. The Thunderceptor, like the other interceptor designs of the era, had extremely short flight times on the order of 25 minutes, making them almost useless for protecting an area as large as the United States. The 1954 designs outperformed the XF 91 in speed, range, and loiter time, as well as including the radar and fire control systems needed for night and all weather operation. The era of the dedicated day fighter type interceptor was over.
Выставленные самолеты
Сохранившийся прототип, 46–0680, экспонируется в галерее исследований и разработок Национального музея ВВС США на авиабазе Райт-Паттерсон в Дейтоне, штат Огайо.
The surviving prototype, 46–0680, is exhibited in the Research & Development Gallery at the National Museum of the United States Air Force at Wright Patterson AFB in Dayton, Ohio.