разработка

Avro Canada CF-105 Arrow или как Канада хотела стать СТРОНГ!

Время действия нашей сегодняшней истории - начало 1950-ых годов. Если быть точнее 1953.

Вскоре после Второй мировой войны на вооружении СССР появились стратегические бомбардировщики, способные нести ядерное оружие и достигать территории Северной Америки и Европы. Чтобы противостоять этой угрозе западные страны начали разрабатывать истребители, способные перехватить бомбардировщики, прежде, чем те достигнут цели.

Компания A. V. Roe Canada Limited была основана как дочерняя компания Hawker Siddeley Group в 1945 году, изначально занимаясь ремонтом и техническим обслуживанием самолетов в аэропорту Малтон, Онтарио, сегодня известном как Международный аэропорт Торонто Пирсон. В следующем году компания начала проектирование первого в Канаде реактивного истребителя для Королевских канадских военно-воздушных сил (RCAF), всепогодного перехватчика Avro CF-100 Canuck. Canuck прошел длительную и сложную стадию прототипа, прежде чем поступил на вооружение семь лет спустя в 1953 году. Тем не менее, он стал одним из самых долговечных самолетов своего класса, выполняя различные функции до 1981 года.

,Канада,Canada,страны,холодная война,самолет,1950-е,разработка,скандал,авиация,длиннопост

AVRO CF-100 Canuck - единственный канадский истребитель, который делали массово

Осознавая, что задержки, повлиявшие на разработку и развертывание CF-100, могут также повлиять на его преемника, и что СССР работал над новыми реактивными бомбардировщиками, которые сделали бы CF-100 неэффективным, Королевские канадские ВВС начали искать сверхзвукового, вооруженного ракетами преемника для Canuck еще до того, как он поступил на вооружение. В марте 1952 года окончательный отчет Королевских канадских ВВС о требованиях к всепогодным перехватчикам (Final Report of the All-Weather Interceptor Requirements Team) был представлен в Avro Canada.

Инженеры Avro уже рассматривали сверхзвуковые проблемы на этом этапе. Сверхзвуковой полет работает совсем по-другому и представляет ряд новых проблем. Одной из самых критических и удивительных было внезапное возникновение новой формы сопротивления, известной как волновое сопротивление. Эффект волнового сопротивления был настолько сильным, что двигатели той эпохи не могли обеспечить достаточно мощности для его преодоления, что привело к появлению концепции «звукового барьера».

Почти каждый проект истребителя в послевоенную эпоху немедленно применял эту концепцию, которая начала появляться на серийных истребителях в конце 1940-х годов. Инженеры Avro исследовали модификации стреловидного крыла и хвоста для CF-100, известного как CF-103, который перешел на стадию деревянного макета. CF-103 предлагал улучшенные околозвуковые характеристики со сверхзвуковыми возможностями в пикировании. Базовый CF-100 продолжал совершенствоваться в течение этого периода, и преимущества постоянно разрушались. Когда CF-100 преодолел звуковой барьер 18 декабря 1952 года, интерес к CF-103 пошел на убыль.

Другим решением проблемы высокой скорости является треугольное крыло. Треугольное крыло имело многие из тех же преимуществ стреловидного крыла с точки зрения околозвуковых и сверхзвуковых характеристик, но предлагало гораздо больше внутреннего пространства и общей площади поверхности. Это обеспечивало больше места для топлива, что было важным соображением, учитывая неэффективные ранние реактивные двигатели той эпохи, а большая площадь крыла обеспечивала достаточную подъемную силу на больших высотах. Треугольное крыло также позволяло приземляться медленнее, чем стреловидные крылья, в определенных условиях.

Недостатками конструкции были повышенное сопротивление на более низких скоростях и высотах, и особенно повышенное сопротивление при маневрировании. Для роли перехватчика это были незначительные проблемы, так как самолет проводил большую часть времени в полете по прямой на больших высотах и скоростях, что смягчало эти недостатки.

Дальнейшие предложения, основанные на треугольном крыле, привели к двум версиям конструкции, известной как C104: одномоторный C104/4 и двухмоторный C104/2. В остальном конструкции были похожи, использовали низкорасположенное треугольное крыло и резко наклоненный вертикальный стабилизатор. Основными преимуществами C104/2 были надежность двух двигателей и больший общий размер, что предполагало гораздо больший внутренний отсек вооружения. Предложения были представлены в Королевские канадские ВВС в июне 1952 года.

Интенсивные обсуждения между Avro и RCAF рассматривали широкий спектр альтернативных размеров и конфигураций для сверхзвукового перехватчика, кульминацией которых стала спецификация RCAF AIR 7-3 в апреле 1953 года. AIR 7-3 конкретно предусматривал двухмоторный самолет с экипажем из двух человек и дальностью полета 300 морских миль (556 км) для обычной низкоскоростной миссии и 200 морских миль (370 км) для высокоскоростной миссии перехвата. Он также оговаривал работу с взлетно-посадочной полосы длиной 6000 футов (1830 м); крейсерскую скорость Маха 1,5 на высоте 70 000 футов (21 000 м); и маневренность для поворотов 2 g без потери скорости или высоты на 1,5 Маха и 50 000 футов. Спецификация требовала пять минут от запуска двигателей самолета до достижения высоты 50 000 футов и 1,5 Маха. Также должно было быть время разворота на земле менее 10 минут. Группа Королевских канадских военно-воздушных сил во главе с Рэем Футтитом посетила американских производителей самолетов и опросила британских и французских производителей, прежде чем пришла к выводу, что ни один существующий или планируемый самолет не может соответствовать этим требованиям.

В 1955 году компания Avro оценила летные характеристики Arrow Mk 2 (с Iroquois) следующим образом, из британской оценки января 1955 года под названием «Оценка CF.105 как всепогодного истребителя для Королевских ВВС» (Evaluation of the CF.105 as an All Weather Fighter for the RAF): «Максимальная скорость 1,9 Маха на высоте 50 000 футов, боевая скорость 1,5 Маха на высоте 50 000 футов и 1,84 g без потери энергии, время набора высоты 50 000 футов 4,1 минуты, потолок набора высоты 500 футов в минуту 62 000 футов, радиус 400 морских миль при выполнении высокоскоростной миссии, радиус 630 морских миль при выполнении низкоскоростной миссии, перегоночная дальность не указана, но оценивается в 1500 морских миль».

Компания Avro представила свой модифицированный проект C105 в мае 1953 года, по сути, двухместную версию C104/2. Изменение на «плечевое» крыло позволило быстро получить доступ к внутренним частям самолета, отсеку вооружения и двигателям. Новая конструкция также позволила построить крыло как единую конструкцию, установленную на верхнем фюзеляже, что упростило конструкцию и повысило прочность. Конструкция и расположение крыла требовали длинного основного шасси, которое все еще должно было помещаться в тонкое треугольное крыло, что представляло собой инженерную проблему. В отчете были описаны пять различных размеров крыла, варьирующихся от 1000 футов2 до 1400 футов2 (от 93 м2 до 130 м2); в конечном итоге была выбрана версия размером 1200 футов2 (111 м2).

Основным выбором двигателя стал Rolls-Royce RB.106, усовершенствованная двухкатушечная конструкция, обеспечивающая около 21 000 фунтов-силы (93 кН). Резервными проектами были Bristol Olympus OL-3, американская версия Curtiss-Wright J67 OL-3 или двигатели Orenda TR.9.

Вооружение хранилось в большом внутреннем отсеке, расположенном в положении «брюшко», занимая более трети фюзеляжа самолета. Из этого отсека можно было развернуть широкий спектр оружия, например, управляемую ракету Hughes Falcon, ракету класса «воздух-воздух» CARDE Velvet Glove или четыре универсальные 1000-фунтовые бомбы. Ракета с радиолокационным наведением Velvet Glove некоторое время разрабатывалась Королевскими канадскими военно-воздушными силами, но считалась непригодной для сверхзвуковых скоростей и не имела потенциала для разработки. Следовательно, дальнейшая работа над этим проектом была отменена в 1956 году.

В июле 1953 года предложение было принято, и Avro получила добро на начало полномасштабного проектного исследования под названием проекта: «CF-105». В декабре было выделено 27 миллионов канадских долларов на начало летного моделирования. Сначала проект был ограничен по масштабу, но введение советского реактивного бомбардировщика М-4 «Бизон» и испытания Советским Союзом водородной бомбы в следующем месяце резко изменили приоритеты холодной войны. В марте 1955 года контракт был повышен до 260 миллионов канадских долларов на пять летно-испытательных самолетов Arrow Mk.1, за которыми должны были последовать 35 Arrow Mk. 2 с серийными двигателями и системами управления огнем.

Чтобы уложиться в график, установленный Королевскими ВВС Канады, Avro решила, что программа Arrow будет использовать план Кука-Крейги. Обычно небольшое количество прототипов самолета собиралось вручную и запускалось в полет для выявления проблем, и когда решения находились, эти изменения вносились в конструкцию. Когда результаты были удовлетворены, настраивалась производственная линия. В системе Кука-Крейги сначала настраивалась производственная линия, а небольшое количество самолетов строилось как серийные модели.

Любые изменения вносились в приспособления во время продолжающихся испытаний, а полное производство начиналось после завершения программы испытаний. Как заметил Джим Флойд в то время, это был рискованный подход: «было решено пойти на технические риски, связанные с экономией времени на программе... Я не буду притворяться, что эта философия сборки серийного типа с самого начала не вызвала у нас много проблем в инженерии. Однако она достигла своей цели».

Чтобы снизить риски, была начата масштабная программа испытаний. К середине 1954 года были выпущены первые производственные чертежи и началась работа в аэродинамической трубе, а также обширные исследования компьютерного моделирования, проведенные как в Канаде, так и в Соединенных Штатах с использованием сложных компьютерных программ.

В связанной программе девять измерительных моделей свободного полета были установлены на твердотопливных ракетных ускорителях Nike и запущены с Пойнт-Петре над озером Онтарио, в то время как две дополнительные модели были запущены с объекта НАСА на острове Уоллопс, штат Вирджиния, над Атлантическим океаном. Эти модели предназначались для испытаний на аэродинамическое сопротивление и устойчивость, летели с максимальной скоростью 1,7 Маха и более, прежде чем намеренно врезаться в воду.

Эксперименты показали необходимость лишь небольшого количества изменений в конструкции, в основном касающихся профиля крыла и его позиционирования. Для улучшения характеристик угла атаки передняя кромка крыла была спущена, особенно на внешних секциях, примерно на половине размаха был введен зубец для управления потоком по размаху, и всему крылу придан небольшой отрицательный изгиб, который помог контролировать сопротивление балансировки и тангаж. Принцип правила площадей, обнародованный в 1952 году, также был применен к конструкции. Это привело к нескольким изменениям, включая добавление хвостового конуса, заострение профиля носа радара, утончение кромок воздухозаборника и уменьшение площади поперечного сечения фюзеляжа под фонарем.

Конструкция планера была довольно обычной, с полумонококовой рамой и многолонжеронным крылом. В фюзеляже самолета использовалось некоторое количество магния и титана, последний в основном ограничивался областью вокруг двигателей и крепежными деталями. Титан все еще был дорогим и не широко использовался, поскольку его было трудно обрабатывать.

Тонкое крыло Arrow потребовало первой в истории авиации гидравлической системы на 4000 фунтов на квадратный дюйм (28 МПа) для подачи достаточного усилия на поверхности управления, при использовании небольших приводов и трубопроводов. Была использована примитивная система управления по проводам, в которой ввод пилота определялся серией чувствительных к давлению датчиков в ручке, и их сигнал отправлялся на электронный сервопривод управления, который управлял клапанами в гидравлической системе для перемещения различных органов управления полетом. Это привело к отсутствию ощущения управления; поскольку ввод ручки управления не был механически связан с гидравлической системой, изменения обратного давления от поверхностей управления полетом, которые обычно ощущались бы пилотом, больше не могли передаваться обратно в ручку. Чтобы воссоздать ощущение ощущения, тот же электронный блок управления быстро реагировал на колебания гидравлического обратного давления и запускал приводы в ручке, заставляя ее слегка двигаться; эта система, называемая «искусственным ощущением», также была первой.

В 1954 году программа RB.106 была отменена, что потребовало использования резервного двигателя Wright J67. В 1955 году этот двигатель также был отменен, оставив конструкцию без двигателя. На этом этапе для первоначальных испытательных летных моделей был выбран Pratt & Whitney J75, в то время как новый двигатель TR 13 был разработан в Orenda для серийных Mk 2.

После оценки инженерных макетов и полномасштабного деревянного макета в феврале 1956 года Королевские канадские военно-воздушные силы потребовали дополнительных изменений, выбрав усовершенствованную систему управления огнем RCA-Victor Astra, стреляющую столь же усовершенствованными американскими ракетами Sparrow II вместо комбинации MX-1179 и Falcon. Avro открыто возражала на том основании, что ни один из них на тот момент даже не находился на стадии испытаний, тогда как и MX-1179, и Falcon были почти готовы к производству и были бы почти столь же эффективны при «очень большой экономии средств». Astra оказалась проблемной, поскольку система столкнулась с длительным периодом задержек, и когда ВМС США отменили Sparrow II в 1956 году, Canadair быстро привлекли для продолжения программы Sparrow в Канаде, хотя они также выразили серьезную обеспокоенность по поводу проекта, и этот шаг добавил еще больше расходов.

В 1955 году было дано добро на производство. Показ первого CF-105, обозначенного как RL-201, состоялась 4 октября 1957 года. Компания планировала извлечь выгоду из события, пригласив на мероприятие более 13 000 гостей. К сожалению для Avro, внимание СМИ и общественности к показу Arrow было затмено запуском Советским Союзом "Спутника" в тот же день.

Презентация CF-105 4 октября 1957 года. Пилоты Рон Ходж (слева), Эд Райт (справа).

Двигатель J75 был немного тяжелее PS-13, поэтому требовалось разместить балласт в носу, чтобы вернуть центр тяжести в правильное положение. Кроме того, система управления огнем Astra не была готова, и ее тоже заменили балластом. В остальном неиспользуемый отсек вооружения был загружен испытательным оборудованием.

RL-201 впервые поднялся в воздух 25 марта 1958 года под управлением главного летчика-испытателя Януша Жураковского. В течение следующих 18 месяцев были поставлены еще четыре Mk 1 с двигателем J75. Испытательные полеты, ограниченные «проверкой концепции» и оценкой летных характеристик, не выявили серьезных конструктивных недостатков. CF-105 продемонстрировал отличную управляемость во всем диапазоне полетных режимов, в значительной степени благодаря естественным качествам дельта-крыла, но ответственность также можно отнести к системе повышения устойчивости Arrow. Самолет перешел на сверхзвуковую скорость в третьем полете и, в седьмом, преодолел скорость 1000 миль/ч (1600 км/ч) на высоте 50 000 футов (15 000 м) при наборе высоты. Максимальная скорость была достигнута в 1,98 Маха, и это не предел его производительности. Отчет Avro, опубликованный в 2015 году, разъясняет, что во время полета на самой высокой скорости Arrow достигла 1,90 Маха в устойчивом горизонтальном полете, а указанное число Маха 1,95 было зафиксировано в пикировании. Оценки до 1,98 Маха, вероятно, возникли из-за попытки компенсировать ошибку запаздывания, которая ожидалась в пикирующем полете.

Хотя на начальном этапе испытаний не возникло никаких серьезных проблем, пришлось устранить некоторые незначительные проблемы с шасси и системой управления полетом. Первая проблема была частично связана с тем, что тандемное основное шасси было очень узким, чтобы вписаться в крылья; опора укорачивается по длине и вращается при складывании. Во время одного инцидента при посадке 11 июня 1958 года цепной механизм (используемый для укорачивания шасси) в шасси Mark 1 заклинило, в результате чего Arrow 201 выкатился за пределы взлетно-посадочной полосы и сломал шасси. Во втором инциденте с Arrow 202 11 ноября 1958 года система управления полетом дала команду элевонам полностью опуститься при посадке; в результате уменьшение веса на шасси уменьшило эффективное трение шин, что в конечном итоге привело к блокировке тормозов и последующему поломке шасси. Фотография, сделанная во время инцидента, доказала, что причиной аварии стала непреднамеренная активация управления полетом. Единственный случай, когда испытательный полет был изменен, произошел 2 февраля 1959 года, когда самолет Vickers Viscount авиакомпании Trans-Canada Airlines совершил аварийную посадку в Торонто, что потребовало посадки на авиабазе RCAF в Трентоне.

Система повышения устойчивости также потребовала значительной тонкой настройки. Хотя CF-105 не был первым самолетом, использовавшим такую систему, он был одним из первых в своем роде и был проблемным. К февралю 1959 года пять самолетов завершили большую часть программы испытаний компании и перешли к приемочным испытаниям RCAF.

Еще с 1953 года некоторые высокопоставленные канадские военные должностные лица в начальниках штабов начали подвергать программу сомнению. Начальники штабов армии и флота оба были решительно против Arrow, поскольку «значительные средства перенаправлялись в военно-воздушные силы», в то время как маршал авиации Хью Кэмпбелл, начальник штаба RCAF, поддерживал ее вплоть до ее отмены. В июне 1957 года, когда правящие либералы проиграли федеральные выборы и к власти пришло прогрессивно-консервативное правительство под руководством Джона Дифенбейкера, перспективы самолета начали заметно меняться. Дифенбейкер вел кампанию на платформе сдерживания того, что консерваторы описали как «необузданные либеральные расходы». Тем не менее, к 1958 году материнская компания стала третьим по величине предприятием Канады и имела основные интересы в подвижном составе, стали и угле, электронике и авиации с 39 различными компаниями под знаменем A. V. Roe Canada.

Джон Джордж Дифенбейкер, 3-й премьер-министр Канады в 1957—1963 годах

В августе 1957 года правительство Дифенбейкера подписало Соглашение NORAD (Североамериканская противовоздушная оборона) с Соединенными Штатами, сделав Канаду партнером американского командования и управления. ВВС США находились в процессе полной автоматизации своей системы противовоздушной обороны с помощью проекта SAGE и предложили Канаде возможность поделиться этой конфиденциальной информацией для противовоздушной обороны Северной Америки. Одним из аспектов системы SAGE была зенитная ракета Bomarc с ядерной боеголовкой. Это привело к исследованиям по размещению Bomarcs в Канаде с целью продвижения линии обороны дальше на север, хотя развертывание оказалось чрезвычайно дорогостоящим. Ожидалось, что только развертывание ракет обойдется в 164 млн канадских долларов, в то время как SAGE поглотит еще 107 млн канадских долларов, не считая стоимости усовершенствований радара; в целом, по прогнозам, расходы на оборону Канады возрастут «на 25–30%», по словам Джорджа Пиркса, министра национальной обороны.

Защита от баллистических ракет также становилась приоритетом. Существование "Спутника" также повысило вероятность атак из космоса, и по мере того, как год шел, начали распространяться слухи о «ракетном разрыве». В американском кратком отчете о встрече с Пирксом зафиксирована его обеспокоенность тем, что Канада не может позволить себе защитные системы как от баллистических ракет, так и от пилотируемых бомбардировщиков. Также говорилось, что Канада может позволить себе Arrow или Bomarc/SAGE, но не оба.

К 11 августа 1958 года Пиркс запросил отмену проекта Arrow, но Комитет по обороне кабинета министров (CDC) отказался. Пиркс снова выдвинул его в сентябре и рекомендовал установку ракетной системы Bomarc. Последняя была принята, но CDC снова отказался отменить всю программу Arrow. CDC хотел дождаться серьезного пересмотра 31 марта 1959 года. Они отменили систему Sparrow/Astra в сентябре 1958 года. Затем были рассмотрены попытки продолжить программу путем разделения затрат с другими странами. В 1959 году Пиркс сказал, что баллистическая ракета представляет большую угрозу, и Канада купила Bomarc «вместо большего количества самолетов».

20 февраля 1959 года, в день, известный среди сотрудников фирмы A. V. Roe как «Чёрная пятница», Дифенбейкер объявил канадской Палате Общин о закрытии проекта Arrow и программы Iroquois. Руководству Avro пришлось уволить около 14000 работников с предприятий, которые были вовлечены в проект. Все чертежи, испытательные модели и другие материалы по проекту были уничтожены. Ведущие инженеры проекта нашли работу в США, Великобритании и Франции. В США, группа из 30 инженеров Avro по руководством Джима Чамберлена стала ведущей группой специалистов NASA, принимавших участие в космических программах Меркурий, Джемини, Аполлон.

В 1961 году, RCAF приобрели 66 американских CF-101 «Вуду» для использования в качестве истребителей-перехватчиков, взамен так и не поступивших на вооружение CF-105 Arrow. Противоречия и споры, окружавшие эту сделку, а также приобретение Канадой ракет Bomarc с ядерной БЧ, были одной из главных причин отставки правительства Дифенбейкера в 1962. Несмотря на то что все материалы по CF-105 и двигателями Orenda Iroquois были уничтожены, чудом сохранившаяся носовая часть одного из первых прототипов Mk 2 Arrow, хранится сейчас в Канадском Авиационном Музее в Оттаве. Там же можно увидеть макет реактивного двигателя Arrow: Iroquois.

В 1989 году житель Уэтаскивина Алан Джексон (англ. Allan Jackson), уволенный из авиационной промышленности после прекращения проекта Arrow в 1959 году, решил самостоятельно сделать макет хотя бы части самолёта. Он начал с носовой части, но потом решился построить копию всего самолёта. К 1996 году макет был готов почти на 70 %, когда Джексона нашёл продюсер мини-сериала «The Arrow», снимавшегося в то время Канадской радиовещательной корпорацией и предложил ему достроить реплику для съёмок в фильме. После окончания съёмок сериала, реплика несколько раз выставлялась на различных авиашоу, а затем была передана в дар Музею Рейнольдса-Альберты в Уэтаскивине, родном городе Джексона, провинция Альберта. Находясь в уличной экспозиции музея, в 2009 году реплика была повреждена снежной бурей. В настоящее время она восстановлена, но недоступна для осмотра.

Другая копия CF-105 находится в Музее A. V. Roeв Канаде. Это настоящий летающий самолёт в масштабе 2:3 (0,6). Директор Музея A. V. Roe, Даг Хислип в 1996 году возглавлял группу моделистов, изготовивших модель самолёта в масштабе 1:5 для съёмок сериала «The Arrow». Модель успешно летала и Даг задумал построить модель уже в масштабе 1:2. Однако такой самолёт был слишком мал для находившегося в нём пилота и размеры модели пришлось увеличить. Для того чтобы уложится в нормы канадского законодательства о лёгкой авиации, пришлось ограничить масштаб модели 2:3 (что примерно соответствует размерам CF/A-18), изготовление полноразмерной летающей копии потребовало бы регистрации её как настоящего самолёта, с необходимостью дорогостоящей сертификации. Изготовление копии из современных композитных материалов потребовало 5 лет, труда десятка добровольцев и 555 тыс. долларов, оно было завершено в сентябре 2005 года. Модель участвует во многих мероприятиях и доступна для обозрения в Музее A. V. Roe.

Ещё одну полноразмерную копию Arrow изготовил Канадский музей авиации и космоса в Торонто с помощью местных авиастроительных компаний. Копия представляет собой каркас из труб, обшитый алюминиевыми листами, и имеет отдельные узлы, аутентичные узлам оригинала, так, например, шасси копии изготовлено компанией Messier-Dowty, разработчиком шасси настоящего CF-105. Окраска копии, воспроизводящая окраску Arrow 25203, выполнена компанией Bombardier Aerospace. В октябре 2006 года эта копия принимала участие в мероприятии, посвящённой годовщине показа первого экземпляра Arrow 4 октября 1957 года.