В Соединенных Штатах, начиная с 1981 года, велись исследования и проработки но программе усовершенствованного тактического истребителя (ATF). Первоначально на самолеты, которые создавались в рамках данной программы, в первую очередь возлагались задачи выполнения ударных операций, вторичная функция – завоевание превосходства в воздухе. Атакам наземных целей, которые находились на большом удалении от фронта, уделялось особое внимание. Но в 1984 г. требования к самолету изменились. Машину переориентировали на решение задач по завоеванию превосходства в воздухе. Одной из причин этому стало создание в Советском Союзе истребителя Су-27 – достойного соперника F-15 «Игл». Аналитики ВВС США характеристики новой машины оценили по достоинству, несмотря на пренебрежительные оценки истребителя Су-27 на страницах западной авиапечати. Появление в СССР новой машины потребовало ускоренного создания замены «Иглу».
Среди основных требований, выдвинутых к новому самолету, были: крейсерская сверхзвуковая скорость полета при работе двигателя на нефорсажном режиме; малая заметность; возможность эксплуатации с взлетно-посадочных полос длиной до 915 м (изначально требовалась длина – 455-610 м); повышенная маневренность на сверхзвуковых и дозвуковых скоростях; высокая эффективность в воздушном бою. При этом «ударные» требования из спецификации ВВС США были полностью исключены. Считалось, что важнейшей задачей истребителя, ради которой остальными его функциями можно пожертвовать, - завоевание и удержание воздушного господства.
В сентябре 1983 г. семь американских компаний: «Боинг», «Дженерал Дайнэмикс», «Локхид», «Грумман», «Макдоннелл Дуглас», «Рокуэлл» и «Нортроп», начали формировать облик самолета ATF. 31.10.1986 объявили о выборе групп фирм «Боинг»/«Локхид»/«Дженерал Дайнэмикс» и «Макдоннелл-Дутлас»/«Нортроп» для постройки демонстрационных конкурирующих самолетов YF-22 и YF-23 (каждая группа фирм должна была создать по два самолета). Головными подрядчиками выступили Локхид и Нортроп. С данными компаниями были заключены договоры на сумму по 818 миллионов долларов. Каждая группа фирм на одном из самолетов должна была установить двигатель «Пратт-Уитни» YF119, на другом – «Дженерал Электрик» YF120 (двигатели также разрабатывались по конкурсной программе).
Первый из двух самолетов – YF-23 совершил первый полет 27 августа 1990 г. В память о двухбалочном ночном истребителе времен Второй мировой войны конструкции Джона Нортропа YF-23 дали собственное наименование «Black Widow II» - «Черная вдова». Данный самолет отличался от своего конкурента – YF-22 – высокой степенью новизны, заложенной в конструкцию. Смелость экспериментирования при разработке новых самолетов всегда была свойственна инженерам компании «Нортроп». Внешне «Черная вдова» была похожа на беглеца из XXI века. Вероятно, именно новизна проекта стала причиной отказа от самолета. История достаточно банальная.
В соответствии с достижениями технологии «Стелс» и аэродинамики YF-23 имел интегральную аэродинамическую схему, ромбовидное среднерасположенное крыло со срезанными законцовками, V-образное оперение. Разработчиками основной упор был сделан на улучшение сверхзвуковых характеристик, уменьшение радиолокационной, визуальной и инфракрасной заметности самолета. На YF-23 применили радиопоглощающие материалы и малоотражающие внешние формы. В плане самолет имел контуры, которые были образованы прямыми линиями. В результате количество направлений пика отражения радиолокационных волн снизилось до четырех, а радиолокационная заметность самолета на других ракурсах была снижена весьма значительно. Задние и передние кромки цельноповоротных V-образных хвостовых поверхностей в плане были параллельны кромкам крыла. Кромки всех створок, основных панелей обшивки, в том числе задние и передние кромки отсеков вооружения, хвостовой части фюзеляжа и задние кромки верхних створок сопел имели зигзагообразную форму. Соединениям неподвижных и подвижных элементов конструкции самолета также придали специфическую форму, чтобы уменьшить отражения приходящего радиолокационного сигнала. Фюзеляжу-гондоле, в которой были размещены кабина и отсек вооружения, с этой же целью было предано шестигранное поперечное сечение. Гондолы двигателей, фюзеляж и крыло имели плавное сопряжение. Точно такое же решение применили на бомбардировщике-«стелсе» Нортроп В-2 «Спирит».
В конструкции обоих истребителей, которые создавались по программе ATF, использовали перспективные конструкционные материалы, такие как, полимерные композиты, алюминиево-литиевые сплавы, композиты с металлической матрицей. Самое широкое применение нашли полимерные композиты, их доля в конструкции планера опытного YF-23 (по массе) достигала 25 процентов. Для использования в конструкции самолета изучали термопластичный материал созданный на основе полиэфиркетонового связующего и углеродных волокон с индексом AS-4.
Крыло имело отклоняемые односекционные носки, элероны и закрылки, которые также служили воздушными тормозами (во время торможения внешние поверхности отклонялись вверх, а внутренние - вниз). Удлинение крыла - 2, угол стреловидности по задней и передней кромкам – 40 градусов, центральная хорда – 12,22 метров, концевая хорда – 1,01 метра, сужение крыла - 12,1.
Вдоль бортов самолета от его носа к корневым частям крыла шли узкие небольшие боковые наплывы, имеющие острую внешнюю кромку. Данные наплывы служили для генерирования вихрей во время маневрирования на больших углах атаки, для предотвращения неуправляемого рыскания самолета. Одноместная кабина, была расположена высоко и относительно крыла значительно вынесена вперед. Это в сочетании с кромкой лобового стекла и изогнутыми бортами кабины обеспечивало летчику прекрасный обзор назад-вбок и вперед-вниз. Катапультируемым креслом Макдоннел Дуглас NACES II обеспечивалось аварийное покидание самолета в полете на скоростях до 1150 км/ч и на стоянке.
Стремление получить на больших углах атаки высокие характеристики обусловило широкое разнесение поверхностей V-образного оперения, наклоненных на 45 градусов наружу, поворачивающихся целиком и обеспечивающих управление как по рысканию, так и по тангажу.
Шасси – трехопорное, с одноколесными рычажными стойками, было рассчитано на посадку с вертикальной скоростью 3,05 метра в секунду без выравнивания. Основные стойки убиралась поворотом назад, передняя – вперед.
Два форсированных двухконтурных турбореактивных двигателя «Пратт-Уитни» F119-PW-100 имеющие постоянную умеренную степень двухконтурности являются дальнейшим развитием двигателей семейства F100. Максимальная статическая тяга ТРДДФ первых серий составляла 13900 кгс, в дальнейшем она могла быть увеличена до 15900 кгс.
У двигателя «Дженерал Электрик» F120 была более интересная конструкция. Для оптимизации удельного расхода топлива при различных режимах полета F120 мог в полете менять степень двухконтурности: она была больше на дозвуке, на сверхзвуке – уменьшалась за счет наличия между трактами вентилятора и компрессора створок перепуска воздуха. Однако, несмотря на безупречную работу, двигатель Дженерал Электрик по сложности конструкции и стоимостным характеристикам проигрывал изделию компании «Пратт-Уитни». Кстати, именно по этой причине был выбран F119 как силовая установка для истребителя F-22, победившего в конкурсе ATF.
Боковые подкрыльевые воздухозаборники двигателей имели S-образные каналы экранирующих первые ступени компрессоров двигателей – самые отражающие элементы конструкции любого летательного аппарата – от прямого облучения вражескими РЛС. Изнутри тракты заборников покрывались радиопоглощающим материалом. Наклон боковых стенок воздухозаборников соответствовал наклону поверхностей V-образного оперения. В передних корневых частях крыла сверху располагались створки перепуска воздуха, регулирующие режим работы воздухозаборников.
Сопла двигателей были плоскими. Такая форма, несмотря на потери тяги из-за неоптимальной формы сопел, значительно снижала заметность самолета. В отличие от F-22 системы управления вектором тяги не было предусмотрено: подвижной выполнили только верхнюю створку сопла. Ее использовали для регулирования площади проходного сечения сопла, а также для реверса тяги во время посадки. Из сопел реактивные струи истекали между консолями оперения сверху хвостовой части фюзеляжа над плоской поверхностью, которая подавляла инфракрасное излучение и дополнительно экранировала двигатели от прямого наблюдения сзади. Система управления вектором тяги, необходимая самолету F-22 построенному по классической аэродинамической схеме, на F-23 представлялась тяжелым, дорогим и ненужным излишеством: схема с сильно разваленным V-образным оперением, не теряющим эффективности на больших углах атаки и на малых скоростях, позволяла «Черной вдове» выполнять даже с неподвижными соплами интенсивные маневры. Требовалось только разработать соответствующие законы управления.
На самолете установили цифровую ЭДСУ имеющую волоконно-оптические линии передачи данных и в кабине летчика центральную ручку управления. Архитектура бортового комплекса для серийных самолетов должна была включать мощнейший бортовой многократно резервированный IBM-совместимый компьютер. Компьютер должен был взять на себя функции большого количества бортовых систем. В том числе системы жизнеобеспечения, ЭДСУ, управления навигационным комплексом, обнаружения и опознавания целей, системой связи, силовой установкой, управления вооружением, системой постановки пассивных и активных помех и тому подобное. Фактически летчик изолировался непосредственно от органов управления: он должен был лишь давать команды бортовому компьютеру, который управлять самолетом по собственному усмотрению. Кстати, сегодня данную архитектуру реализовали на серийных F-22. По мере совершенствования элементной базы компьютера, платы и блоки в электронном мозгу самолета заменялись бы на более совершенные.
Для получения данных о барометрической высоте, воздушной скорости, угле атаки, сносе и т. п. самолет оборудовался по бокам носовой части фюзеляжа многофункциональными штангами ПВД. Снизу и сбоку носовой части имелись отверстия для невыступающих датчиков воздушного давления. Компания «Нортроп» разработала систему, которая способна получать все необходимые воздушные параметры при помощи невыступающих датчиков, даже во время сверхзвукового полета. Предполагалось, что штанги ПВД будут использовать для проверки невыступающих датчиков, а потом вообще демонтировать, чтобы понизить заметность. На серийном самолете предполагалось использование средств защиты летчика (от поляризации остекления кабины) и оборудования от лазерного оружия.
В состав целевого оборудования «Black Widow» должен был входить радиолокатор большой мощности с многочисленными ФАР (фазированная антенная решетка), «размазанными» по кромкам фюзеляжа, оперения и крыла. В результате дальность кругового радиолокационного обзора составляла бы 70-90 километров. Однако применение активной радиолокации в бою сильно демаскирует самолет, поэтому создатели бортового комплекса F-23 основную ставку делали на пассивные датчики, которые улавливали излучение вражеских РАС, и на тактическую развединформацию, которая поступает от самолетов и спутников JSTARS и АВАКС в реальном масштабе времени. Таким образом, истребитель 5-го поколения должен был стать одним из элементов информационно-боевого поля, ориентируясь на игру «в команде», а не на одиночные действия. Сигналы, которые поступали от внешних источников и от пассивных датчиков, должны были обрабатываться компьютером, выдавая летчику данные в виде списка целей с отметками их местоположения, степенью потенциальной угрозы и приоритетности в соответствии с заданием, указанием типа и национальной принадлежности летательного аппарата. Летчик должен был только выбрать цель и осуществить пуск ракеты с пассивным инфракрасным или активным радиолокационным наведением. Самолет мог нести до 8 управляемых ракет AIM-9 «Сайду-индер» малой дальности и AIM-120 AMRAAM средней дальности класса «воздух-воздух» в разных комбинациях в соответствии с заданием. Ракеты были размещены во внутренних отсеках вооружения тандемно расположенных в фюзеляже и закрывающихся двумя створками длиной 5 м. Ракеты перед пуском должны были из отсека выталкиваться при помощи гидравлических направляющих - толкателей. Также планировалась установка встроенной пушки – варианта шестиствольной М61А1, которая хорошо зарекомендовала себя на флоте и в ВВС, с удлиненным блоком стволов. На прототипах пушку не устанавливали. Возможные варианты размещения пушки предусматривали в нижней части носового конуса, перед кабиной летчика или в корне левого крыла. На 4-х внешних узлах подвески можно было устанавливать существующее вооружение или топливные баки для перегоночных полетов. «Черная вдова» разрабатывалась исключительно как перехватчик и истребитель воздушного боя, поэтому подвеску ракет класса «воздух-земля» или бомб вообще не рассматривали.
Во время демонстрационно-оценочных испытаний два прототипа «Черной вдовы» до конца 1990 г. в 50 полетах налетали 65 часов. На высоте 15240 метров достигли максимальное число М=1,8 и бесфорсажное крейсерское число М = 1,6. Самолет показал отличные маневренные характеристики, превзойдя конкурента по управляемости и устойчивости на сверхзвуке и больших углах атаки. После отказа Военно-воздушных сил от «Черной вдовы» программу полностью свернули, несмотря на положительные оценки машины мировой авиационной прессой, а также некоторыми представителями Пентагона. Выбор прототипа истребителя 5-го поколения фирм «Боинг» и «Локхид» объясняется несколькими факторами: консерватизмом мышления военных, которые всегда предпочитали самолет, который имеет более привычный вид; финансовое положение компании «Локхид» было гораздо хуже, чем у «Нортрона», уже имевшего к началу работ над «Вдовой» дорогостоящий контракт на стратегический бомбардировщик В-2. И, наконец, «Black Widow» как самолет, имеющий более высокий коэффициент новизны, несмотря на очевидную перспективность, требовал гораздо больших финансовых затрат на доработку до серии. После отказа от программы оба опытных самолета были переданы НАСА чтобы исследовать калибровки нагрузок. Обе машины в настоящее время находятся в авиамузеях в летнопригодном состоянии.
Летно-технические характеристики: Модификация – YF-23; Размах крыла – 13,29 м; Длина самолета – 20,54 м; Высота самолета – 4,24 м; Площадь крыла – 87,80 м2; Масса пустого снаряженного самолета – 16800 кг; Взлетная масса – 29000 кг; Запас топлива – 10900 л; Тип двигателя – 2 двухконтурных турбореактивных форсированных двигателя Pratt Whitney YF-119 (General Electric YF-120); Статическая форсированная тяга – 2х155 кН; Крейсерская скорость – М=1,5; Максимальная скорость – М=1,8; Практический потолок – 20000 м; Боевой радиус действия – 1500 км; Длина взлетно-посадочной полосы – 915 м; Максимальная эксплуатационная перегрузка – 6; Расчетная вертикальная скорость при посадке – 3,05 м/с; Экипаж – 1 человек; Вооружение: - встроенная пушка М61А1, калибр 20 мм; - возможна установка до 8 управляемых ракет AIM-120 и AIM-9L класса «воздух-воздух»; - на внешних узлах возможна установка существующего обычного оружия.
|
