Авиация и космонавтика 2005 11
Шрифт:
Самым важным конструктивным отличием В-1 от предыдущих самолетов подобного класса, создававшихся ранее для ВВС США, стало крыло изменяемой стреловидности. Оно разрабатывалось на основе базы донных НАСА, которая использовалась ранее при создании тактического истребителя F-l 11 и его бомбардировочной модификации FB-111A.
Крыло изменяемой стреловидности для самолетов донных программ стало рассматриваться еще с 1963 года, а с 1967 года уже считалось необходимым элементом программы AMSA. Именно тогда определился и облик общей аэродинамической компоновки самолета: нормальная схема с однокилевым оперением и четырьмя двигателями. Существовало несколько промежуточных вариантов по схеме размещения двигателей, воздухозаборников, но общая схема оставалась практически неизменной.
Проектом 1967 года предусматривался несущий фюзеляж с пакетным размещением двигателей в прифюзеляжной кормовой части и попарным вертикальным размещением двигателей и воздухозаборников. Высокорасположенное крыло с его подвижными частями в положении максимальной стреловидности 75 градусов образовывало единую несущую поверхность со стабилизатором в соответствии с популярной тогда идеей перехода «нормальной» схемы на крайних режимах полета к схеме «бесхвостки».
В 1968 году самолет начал приобретать более традиционные очертания. Двигатели сместились в центральную часть, поворотные части крыло теперь не образовывали единой поверхности со стабилизатором. В конфигурации 1969 года самолет приобрел знакомую нам теперь форму В-1.
В ходе окончательного поиска оптимальной аэродинамической формы самолета и ее совершенствования было продуто в аэродинамических трубах 44 модели самолета.
Следует отметить, что программа AMSA ставила задачу, чтобы по характеристике «боевая нагрузка/дальность полета» новый самолет превосходил находившийся но вооружении В-52. Проект 1967 года предусматривал самолет с расчетной взлетной массой около 107 т, что явно не удовлетворяло этому требованию. В проработках 1968-1969 годов взлетная масса поднялась уже до 160 т и более.
В соответствии с заданием, В-1 должен был обладать высокой точностью поражения целей различными типами оружия. Самолет предполагалось вооружить ракетами SRAM (32 ракеты, затем 24 в трех фюзеляжных отсеках вооружения), о также свободнопадающими ядерными и обычными бомбами, а также крылатыми ракетами воздушного базирования AGV-86A (ALCM-A).
Вот вкратце те общие положения, которые определили дальнейшие работы по созданию будущего В-1.
Всего ВВС США планировало получить от американской авиационной промышленности 244 В-1 (включая опытные самолеты), которые должны были заменить к 1981 году В-52.
Но первом этапе фирма Рокуэлл, выйдя победителем в конкурсе проектов по В-1, получила контракт на дальнейшие исследования по теме, разработку, постройку и испытания пяти опытных самолетов (позже это число было сокращено до трех) и двух планеров для прочностных статических и усталостных испытаний.
Схема В-1А
Схема технологического членение В-1A
Как отмечалось выше, в ходе работ по предпроектам, проекту AMSA и, наконец, непосредственно по В-1, доминировало требование обеспечить способность самолета-носителя прорваться к цели на малой высоте, что и определило конфигурацию самолета В-1.
Рассмотрим некоторые особенности компоновки и конструкции самолета В-1 (В-1 А). Общая схема – «нормальная» интегральная, с крылом изменяемой стреловидности, с четырьмя ТРДДФ, размещенными попарно в мотогондолах за центропланной частъю интегральной части фюзеляж-крыло.
Хвостовое оперение однокилевое, со стабилизатором на киле. Шасси трехопорное, с носовой стойкой. Мощный передний наплыв, присущий интегральной схеме, обеспечивает большие внутренние объемы и прочность конструкции. Значительная часть дополнительного объема наплывов используется для размещения топлива, освобождая от него значительные обьемы центральной части фюзеляжа, используемые под отсеки вооружения. Кроме того, подобное решение позволяет уменьшить ЭПР.
Планер В-1 выполнен но 41,3% из алюминиевых сплавов, но 21,0% – из титановых, на 6,5% – из стальных сплавов, на 30,6% – из неметаллических материалов и на менее чем на 0,3% – композиционных материалов.
В ходе работ над силовой схемой самолета учитывался опыт работ над самолетами С-5А и F-111. Под особым вниманием специалистов были проблемы скорости роста трещин в материалах, дублирование путей передачи нагрузок, уровни напряжений и т.д. Были расширены объемы прочностных испытаний и расчетов но долговечность конструкции, заведомо принимались достаточно консервативные решения при проектировании, представлявшие компромисс, учитывавший характеристики используемых материалов с условиями безопасного повреждения конструкций и процессы механики разрушений элементов конструкции планера.
Разработчикам пришлось выбирать оптимальное решение между массой и прочностью конструкции, а не между скоростью полета и кинетическим нагревом, поэтому титан использовали главным образом в конструкции центральной балки крыло и хвостовой части фюзеляжа. Например, вынужденное увеличение доли алюминия в конструкции В-1 (в частности в конструкции горизонтального оперения) потребовало его перемещения вверх по килю (первоначально ГО было размещено на фюзеляже в непосредственной близости к зоне выхлопных газов ТРДДФ).
Схема двигателя ТРДДФ B-1A
Макет отделяемой кабины В-1A
Узел поворота консоли крыла
Конструкция горизонтального оперения и хвостовой части фюзеляжа в значительной степени определялось флаттерными характеристиками, поэтому их конструкция во многом определялась компромиссом между размерами оперения и аэроупругостью фюзеляжа с учетом требуемых характеристик управляемости. Была задана жесткость хвостовой части фюзеляжа В-1, в соответствии с которой и было спроектировано ГО. Но вскоре выяснилось, что для обеспечения требуемых характеристик управляемости, особенно при больших скоростных напорах при полетах но малых высотах, от конструкции планера требуется более высокая статическая прочность фюзеляжа. Первоначально ее предполагалось обеспечить с помощью стольной балки в верхней части силового набора фюзеляжа, относительно дешевой, но весьма тяжелой. В ходе развития проекта применили балку из бороэпоксидного композиционного материала, которая была значительно дороже стальной, но значительно ее легче. Композиты составили 0,3% от массы конструкции В-1, и почти все они пришлись на эту пятисекционную композитную балку, простирающуюся от центральной балки крыла до основания киля.