«Призрак» холодной войны (Истребитель F-4 Phantom II)
История «Фантома» началась в августе 1953 г., когда группа разработчиков фирмы McDonnell под руководством Германа Беркли (Herman Barkley) и Девида Люиса (David Lewis) начала совершенствовать палубный истребитель F3H Demon. Главной целью было улучшение его взлетно-посадочных характеристик (ВПХ) и увеличение максимальной скорости полета до сверхзвуковой. В ходе работы группа рассматривала несколько вариантов решения задачи. Был построен полномасштабный деревянный макет машины, получившей обозначение F3H-G/H. Предполагалось, что с двумя ТРД Wright J65 или General Electric J79 удастся получить максимальную скорость полета 1,52 М.
19 сентября 1953 г. McDonnell обратилась в Бюро авиации флота с просьбой осмотреть макет истребителя F3H-G/H. Морякам предлагали сразу несколько вариантов машины: одноместный перехватчик, двухместный многоцелевой истребитель, одноместный разведчик и самолет для ведения РЭБ и радиоразведки. Все они отличались только сменными носовыми частями. Однако проект не вызвал интереса у военных. Фирма McDonnell немного опоздала: буквально несколько месяцев назад ВМС уже заключили контракт с Grumman и Vought на разработку сверхзвуковых истребителей F11F Tiger и F8U Crusader. Поэтому разработчику предложили переделать свой самолет в одноместный тяжелый штурмовик.
В 1955 г. Бюро авиации флота, обеспокоенное появлением у СССР бомбардировщиков Ту-16 с крылатыми ракетами, решило, что срочно нужен новый истребитель-перехватчик с максимальной скоростью полета не менее 2М, способный в течение двух часов патрулировать на расстоянии 250 морских миль от авианосца. На него требовалось установить мощную бортовую РЛС и ракетное вооружение. Все это нацеливалось на решение одной задачи – отодвинуть рубеж перехвата ракетоносцев противника как можно дальше от корабля. В борьбу за заказ на такую машину вступили фирмы Grumman, Chance Vought и McDonnell.
Первая предложила самолет XF12F, чем-то напоминавший британский перехватчик Gloster Javelin. Вторая решила модернизировать Crusader, a McDonnell вновь вернулась к F3H-G/H. Самолет сделали двухместным, отказались от сменных носовых частей и изменили состав вооружения. Пушки решили не использовать, а прицельный комплекс целиком позаимствовали с последней модификации «Демона», который уже мог применять ракеты AIM-9 Sidewinder и AIM-7 Sparrow. 23 июня 1955 г. Бюро авиации флота присвоило F3H-G/H новое обозначение YF4H-1.
После многочисленных экспериментов в аэродинамической трубе оказалось, что новому истребителю угрожают серьезные проблемы с устойчивостью, причем как на высоких скоростях, так и на низких. Кроме того, ученые сделали неутешительный вывод: максимальная скорость YF4H-1 может оказаться меньше 2М. Такие результаты не устраивали ни конструкторов, ни заказчиков. Беркли и Люис принялись дорабатывать свой проект.
Для улучшения путевой устойчивости увеличили площадь киля. При этом его высота, ограниченная размерами ангара авианосца, осталась прежней, а хорду у корня увеличили, придав килю очень узнаваемую трапециевидную форму. Однако и теперь путевая устойчивость на больших углах атаки, когда киль затенялся фюзеляжем, оставалась неудовлетворительной. И тогда Льюис предложил простое и остроумное решение – установить горизонтальное оперение с углом поперечного V = -15°. Это не только улучшало устойчивость, но и выводило стабилизатор на больших углах атаки из возмущенного потока от крыла. После продувок угол его отрицательного поперечного V пришлось увеличить до 23°, а для обеспечения продольной балансировки применить обратный аэродинамический профиль. Стабилизатор выглядел столь необычно, что ему даже дали собственное название – стабилатор (stabila- tor). Учитывая тяжелые температурные условия работы стабилатора, находящегося вблизи выхлопных струй двигателя, его силовой набор пришлось сделать из стали, а корневые части обшить листами из титанового сплава.
Поперечную устойчивость самолета можно было улучшить за счет установки крыла с углом поперечного V = 3°, что влекло за собой изменения в конструкции шасси и фюзеляжа. Чтобы избежать этого, конструкторы опять проявили находчивость. Они выяснили, что отклонение концевых частей крыла на 12° вверх, будет равносильно 3° поперечного V целого крыла. Продувки подтвердили теорию. Тут же выяснили, что проявились нарушения в работе элеронов, в частности, такое вредное явление, как реверс. Пришлось ограничить углы их отклонения диапазоном от -1° до +30°. При этом уменьшение управляющего момента компенсировали установкой на верхней поверхности крыла интерцепторов, а запаздывание их действия парировали «ножницами» стабилизатора.
Однако на этом «игра» с концами крыла не закончилась. Люис и Беркли решили выжать из них еще и устойчивость на больших углах атаки, что было важно не столько для воздушного боя, сколько для взлета с палубы авианосца. Увеличив хорду складных консолей у корня на 10%, они получили по передней кромке крыла запилы, которые генерировали над верхней поверхностью вихри, что препятствовало перетеканию пограничного слоя и затягивало срыв потока на больших углах атаки.
Для снижения посадочной скорости крыло оснастили отклоняемым носком и закрылками. Носок крыла отклонялся по всему размаху и состоял из трех секций на каждом полукрыле. В совокупности с закрылками, воздушными тормозами и плоской несущей нижней поверхностью фюзеляжа они обеспечивали посадочную скорость 230 км/ч. На серийных машинах хотели устанавливать и систему сдува пограничного слоя с носков и закрылков (СПС). По расчетам она уменьшала посадочную скорость до 217 км/ч. Кроме того, для сокращения взлетной дистанции и придания F4H-1 оптимального угла атаки носовая стойка шасси перед взлетом удлинялась на 0,5 м.
Практически решив проблемы с устойчивостью нового истребителя и его ВПХ, конструкторы взялись за силовую установку, которая еще не могла обеспечить выход машины на скорости более 2М. Здесь узким местом оказались нерегулируемые воздухозаборники. Создание оптимальной системы, обеспечивавшей необходимое давление воздуха перед двигателем и работавшей во всем диапазоне скоростей, оказалось сложнейшей задачей. Сечение исходного воздухозаборника YF4H-1 представляло собой прямоугольник со скругленными наружными углами и острыми кромками. Пограничный слой отсекался при помощи вертикальной пластины клиновидной формы, отнесенной от фюзеляжа на 50 мм. Эту пластину и взяли за основу будущей системы регулирования. К ней прикрепили две подвижные панели, осуществлявшие торможение сверхзвукового потока. В месте сочленения панелей находилась щель, предназначенная для слива пограничного слоя самой пластины.
25 июля 1955 г. окончательный вариант истребителя YF4H-1 утвердили на совместном совещании моряков и конструкторов. ВМС заказали 2 опытных и 5 предсерийных самолетов.
Сроки изготовления первой машины несколько затянулись в виду задержки с поставкой двух двигателей J79-GE-8 (максимальная тяга – 4945 кгс, тяга на форсаже – 7710 кгс). На помощь пришли Военно-воздушные силы, которые передали McDonnell два геометрически подобных ТРД типа J79-GE-3A от истребителя F-104, правда, их тяга была на 4% меньше, чем у GE-8. Кроме того, на этот самолет вместо
