Экспериментальный летательный аппарат NASA / Northrop M2-F3 (США)

10 мая 1967 года на авиабазе Эдвардс состоялся очередной испытательный полет экспериментального планера Northrop M2-F2, построенного по схеме Lifting body. При заходе на посадку летательный аппарат начал совершать неуправляемые колебания, летчик-испытатель Б. Петерсон не справился с ними, и планер ударился о землю. Машина получила заметные повреждения, а летчика пришлось отправлять в госпиталь. Расследование причин аварии вскоре привело к новому предложению в контексте перспективного направления. Руководство проекта решило восстановить разбитый прототип и перестроить его по новому проекту с условным обозначением M2-F3.Строительство и испытания машины M2-F3 осуществлялись в рамках более крупной исследовательской программы. Еще в конце пятидесятых годов американские ученые начали изучать оригинальную концепцию летательного аппарата, получившую название Lifting body («Несущий корпус / фюзеляж»). Она подразумевала строительство техники с полуконическим фюзеляжем, способным создавать требуемую подъемную силу. В начале шестидесятых годов были испытаны несколько масштабных макетов подобной техники, а в дальнейшем был построен полноразмерный прототип NASA M2-F1.]Экспериментальный летательный аппарат Northrop M2-F3 на аэродроме. Фото NASAВ 1964 году программа получила полную поддержку руководства Аэрокосмического управления, а также соответствующие возможности экономического и производственного характера. Вскоре NASA совместно с компанией Northrop разработала и построила второй опытный планер под названием M2-F2. Эта машина была построена с учетом опыта испытаний предыдущего образца и предназначалась для дальнейшей проработки существующих идей.Первый планирующий полет M2-F2 со стартом с самолета-носителя состоялся летом 1966 года. В течение нескольких следующих месяцев летчики-испытатели НАСА выполнили полтора десятка вылетов и хорошо изучили имеющуюся машину. 10 мая 1967-го состоялся очередной вылет, завершившийся аварией. Причиной этого происшествия стали специфическое поведение машины на некоторых режимах и недостаточная эффективность плоскостей управления.Анализ результатов испытаний и расследование крушения позволили специалистам NASA определить дальнейшие пути развития многообещающего направления. Было установлено, что в конфигурации, предусмотренной проектом M2-F2, летательный аппарат не в полной мере соответствует требованиям и потому нуждается в определенной доработке. Вскоре было принято решение о создании нового проекта, фактически представляющего собой вариант дальнейшего развития существующей разработки.Разбитый прототип M2-F2 доставили в один из ангаров NASA, где предстояло провести ремонт и модернизацию по новому проекту. Несмотря на жесткую посадку с несколькими переворотами, конструкция не получила фатальных повреждений и подлежала восстановлению. Ремонт существующего прототипа позволил заметно сэкономить на строительстве нового опытного образца в иной конфигурации, а также в определенной мере ускорить старт новых испытаний.Схема летательного аппарата. Фото NASAПродолжая заложенные ранее «традиции» наименования, новый вариант опытного образца должен был получить название M2-F3 – Manned 2, Flight 3 («Пилотируемый аппарат 2 модели, летный образец №3»). Также нередко к этому названию добавляется название авиастроительной компании, участвовавшей в разработке проекта и построившей аппарат в его исходной версии. В таком случае полное название проекта выглядит как Northrop M2-F3.Для получения желаемых результатов существующий летательный аппарат нуждался в определенных доработках, но некоторые элементы его конструкции можно было оставить без изменений. Как следствие, новый M2-F3 значительно походил на базовый M2-F2, хотя и имел некоторые заметные отличия. В первую очередь в глаза бросалась иная конструкция хвостового оперения, получившего дополнительный киль.После модернизации опытный образец сохранил цельнометаллическую конструкцию, построенную на основе каркаса и обшитую листовым металлом. Также в конструкции планера присутствовало несколько прозрачных элементов. По имеющимся данным, в ходе переделки силовой набор не претерпевал значительных изменений и соответствовал базовому проекту. Не изменилась и компоновка, предусматривавшая размещение кабины пилота в носовой части несущего фюзеляжа, установку ниш шасси в центральном объеме и монтаж вспомогательного двигателя в хвосте.Машина во время испытаний. Фото NASAБез значительных изменений была сохранена необычная форма фюзеляжа. Его верхняя поверхность была выполнена ровной и плавно сопрягалась с бортовыми участками днища, образуя скругленные грани. Нижний агрегат фюзеляжа отличался более сложной формой. Из-за этого по всей своей длине фюзеляж имел U-образное поперечное сечение с выраженным центральным элементом в носу и центре. На протяжении первых двух третей длины фюзеляж расширялся. Позади максимально широкого и высокого участка конструкции имелся сужающийся хвост, заканчивавшийся ровной наклонной деталью.В базовой конфигурации Northrop M2-F2 имел пару килей трапециевидной формы. Эти плоскости помещались на бортах фюзеляжа и отличались большой стреловидностью передней кромки. Крупная задняя часть киля выполняла функции руля направления и воздушного тормоза. Для повышения путевой устойчивости машины два имевшихся киля были дополнены третьей аналогичной плоскостью. Новый киль помещался на продольной оси фюзеляжа и отличался от двух других формой и расположением. Центральный киль не имел руля, а также получил переднюю кромку с большей стреловидностью.Конструкция плоскостей управления осталась прежней. Верхняя поверхность хвоста фюзеляжа получила пару элевонов, в крайнем нижнем положении ложившихся на нее. Еще одна подобная плоскость находилась на днище. Кили оснащались двумя рулями направления, пригодными для использования в качестве воздушных тормозов. Для проверки новых систем, предложенных для использования на перспективных космических аппаратах, в хвостовой части планера установили пару газовых рулей.Вид на хвостовую часть машины. Фото NASAПланер должен был сохранить имеющееся шасси, построенное на основе заимствованных у серийных самолетов компонентов. В носовой части фюзеляжа помещалась передняя стойка с двумя колесами меньшего диаметра. При помощи соответствующих механизмов она поворачивалась назад и убиралась в свою нишу. В наиболее широкой части фюзеляжа находились ниши двух основных стоек. Они комплектовались более крупными колесами. Уборка производилась в ниши фюзеляжа поворотом навстречу друг другу.Одноместная кабина пилота, как и ранее, находилась в носовой части фюзеляжа. От набегающего потока летчика прикрывал каплевидный фонарь с остеклением большой площади. Наблюдение за взлетной полосой упрощалось за счет пары крупных стекол в носовом обтекателе. Кабина оснащалась катапультным креслом, необходимыми средствами контроля и органами управления. Как и предыдущий опытный планер, M2-F3 получил ручку самолетного типа и пару педалей. Ручка была связана с горизонтальными плоскостями, педали – с вертикальными.В рамках проекта модернизации серьезным доработкам подверглись бортовые системы управления. На всем протяжении испытаний базового образца летчики жаловались на недостаточную эффективность рулей, находящихся на малом удалении от продольной оси машины. Эта проблема была частично решена путем изменения проводки и конструкции рулей.Как и предыдущие опытные машины, новый летательный аппарат получил вспомогательный двигатель, необходимый для резкого набора скорости в тех или иных ситуациях. В хвосте фюзеляжа устанавливался четырехкамерный жидкостный ракетный двигатель Reaction Motors XLR-11 тягой 3600 кгс. Небольшой запас топлива и окислителя в баках позволял включить двигатель лишь на несколько секунд и только один раз получить желаемое ускорение. По бокам от соплового блока основного двигателя помещалась пара патрубков с соплами газовых рулей, необходимых для проведения некоторых исследований.M2-F3 готовится к полету. В воздухе - самолет-носитель B-52. 1972 г. Фото USAFЯвляясь экспериментальным образцом, M2-F3 получил набор записывающей аппаратуры. Большая часть данных собиралась штатными датчиками планера. В частности, несколько параметров определялись при помощи приемника воздушного давления, вынесенного вперед на длинной штанге.Несмотря на значительные доработки планера и средств управления, новый экспериментальный летательный аппарат сохранил габариты и весовые параметры базовой конфигурации. Опытный Northrop M2-F3 имел длину 6,75 м при максимальной ширине 2,94 м и высоте на стоянке 2,89 м. Площадь несущей поверхности фюзеляжа – 14,9 кв.м. Пустая машина весила 2,3 т. Нормальный взлетный вес достигал 2,72 т, максимальный – 3,6 т. По расчетам, планер мог бы развивать скорость более 1700 км/ч и летать на высотах более 21 км. Дальность планирующего полета достигала 72 км.Разработка нового проекта, а также последующие ремонт и модернизация разбитого летательного аппарата заняли достаточно много времени. Опытный M2-F3 удалось вывести на испытания только весной 1970 года. Подниматься в воздух предлагалось при помощи самолета-носителя, перестроенного из серийного бомбардировщика B-52. Он должен был поднимать планер на заданную высоту и разгонять его до требуемой скорости. При этом, как и в случае с предыдущей программой испытаний, проверки начались с простых вывозов опытного планера на внешней подвеске, заканчивавшихся посадкой вместе с носителем.2 июля 1970 года летчик-испытатель Уильям Дана впервые отсоединил опытный планер от носителя и перешел в свободный полет. Полет начался на высоте 13,7 км и продолжался в течение 3 минут 38 секунд. В полете M2-F3 развил максимальную скорость 755 км/ч. Уже в первом тестовом полете удалось подтвердить заметное повышение основных характеристик и улучшение летных качеств прототипа. Третий киль положительным образом повлиял на путевую устойчивость, а модернизированные рули позволяли без труда выполнять необходимые маневры.Летчик-испытатель Джон Мэнке рядом с опытной машиной, 1 января 1972 г. Фото NASAВ конце июля и начале ноября У. Дана выполнил еще два полета, в ходе которых были полностью подтверждены ранее сделанные выводы. На этом этапе появилось предложение о постепенном изменении основных параметров полета и определении максимальных характеристик имеющейся машины. Так, было предложено использовать имеющийся жидкостный двигатель не только для повышения скорости на тех или иных режимах, но и в качестве штатного средства разгона в полете. Таким образом, опытный планер должен был стать полноценным ракетопланом.25 ноября 1970 года У. Дана на высоте 15,8 км произвел расстыковку и вскоре включил двигатель. Полет продолжался более 6 минут, и за это время ракетоплан успел развить скорость 859 км/ч. Впоследствии было выполнено еще несколько пробных полетов с двигателем, причем не все они были успешными. Шестой полет, состоявшийся 26 февраля 1971 года, пошел не по плану. Из четырех камер двигателя включились только две, из-за чего полет продолжался менее 6 минут, а максимальная скорость не превысила 820 км/ч.Незадолго до этого полета к испытаниям привлекли летчика Джерри Джентри. Позже опытную машину начали проверять Джон Мэнке и Сесил Пауэлл. При этом основная масса полетов была выполнена именно У. Даной, работавшим в рамках проекта M2-F3 с самого его начала.Экспериментальная машина отделяется от носителя, 10 августа 1971 г. Фото NASA25 августа 1971-го У. Дана установил пару рекордов. В девятом тестовом вылете впервые удалось превысить скорость звука. Ракетоплан развил скорость 1164 км/ч и поднялся на высоту 20,5 км. Несмотря на высокую скорость, машина вела себя уверенно. После преодоления звукового барьера летчик плавно сбросил скорость и выполнил обычную посадку.Целью дальнейших испытаний стало получение максимальных характеристик, прежде всего скорости. Постепенно ракетоплан показывал все более высокие скорости, однако не обходилось без тех или иных проблем. Так, в 10-м полете 24 сентября 1971 года произошло возгорание двигателя. К счастью, огонь был сбит, и машина в режиме планера вернулась на аэродром. Второй пожар двигателя случился примерно через год – 12 сентября 1972-го. В обоих этих происшествиях прототип не получил серьезных повреждений и после мелкого ремонта смог продолжить испытания.5 октября 1972 года У. Дана выполнил 19-й вылет в рамках программы M2-F3. В этом полете удалось достичь скорости 1455 км/ч и высоты 20,2 км. После посадки испытатели и ученые устроили небольшой праздник – это был сотый полет полноценного опытного образца, построенного по схеме Lifting body. Такое событие просто не могло остаться незамеченным.Празднование сотого полета машины типа Lifting body, 5 октября 1972 г. Фото NASA13 декабря того же года состоялся 26-й полет, в ходе которого были получены максимальные значения скорости за всю историю текущего проекта. У. Дана разогнал ракетоплан до 1712 км/ч. Высота полета превысила 20,3 км. Помимо рекорда скорости этот полет запомнился иной своей особенностью. Это был последний вылет Уильяма Даны в рамках программы M2-F3.Следующий 27-й полет через неделю совершил Дж. Мэнке. Он смог развить скорость 1378 км и подняться на высоту 21,8 км. Таким образом, в рамках исследовательского проекта был установлен новый рекорд высоты полета. Дальнейший рост скорости и высоты не планировался. Полет 20 декабря с достижением рекордной высоты стал последним в рамках всей программы.В ходе 27 самостоятельных полетов, как планирующих, так и с использованием двигателей, опытный образец Northrop M2-F3 показал все свои возможности, а также продемонстрировал максимальные летные характеристики. Специалистам NASA удалось собрать все необходимые сведения и получить большой опыт, необходимые для проведения дальнейших работ. Программа исследований летательных аппаратов с несущим фюзеляжем была продолжена. Однако дальнейшее изучение многообещающего направления теперь должно было осуществляться с использованием других летательных аппаратов. M2-F3 сделал свое дело и мог отправляться на покой.Опытный M2-F3 в музее. Фото Airandspace.si.eduОколо года единственный опытный M2-F3 оставался в одном из ангаров НАСА. В конце 1973 года его передали Смитсоновскому институту. Чуть позже уникальная экспериментальная машина была отправлена в музей National Air and Space Museum. Там опытный образец находится до сих пор. Примечательно, что планер-ракетоплан с несущим фюзеляжем располагается в павильоне музея рядом с другой интереснейшей разработкой – экспериментальным ракетным самолетом North American X-15.Целью проекта M2-F3 было исправление недочетов предыдущего M2-F2 с дальнейшей проверкой новых идей и решений. Практическая отработка новых технических решений должна была осуществляться при помощи прототипа, построенного на базе отремонтированной машины предыдущей модели. В обновленном виде экспериментальный летательный аппарат хорошо показал себя и позволил провести все необходимые испытания. В ходе его проверок были получены новые сведения, позволившие продолжить исследования в рамках программы Lifting body.По материалам сайтов:https://nasa.gov/http://airwar.ru/https://airandspace.si.edu...