Vought F7U Cutlass — «абордажная сабля» палубной авиации

В период Второй мировой войны американское авиастроение достигло пика своей производственной и конструкторской мощности. Одним из главных столпов палубной авиации США в этот период являлась фирма Chance Vought, создавшая знаменитый истребитель F4U Corsair. Самолет с характерным крылом «обратная чайка» стал одной из самых успешных поршневых машин палубного базирования, его серийное производство продолжалось до декабря 1952 года, что позволило компании сохранять финансовую стабильность в сложные послевоенные годы, когда оборонные заказы резко сократились.

Переход к реактивной авиации во второй половине 1940-х годов потребовал от конструкторов принципиально новых подходов к аэродинамике и компоновке самолётов. Для Chance Vought этот переходный период оказался сопряжён с чередой смелых, но неоднозначных инженерных решений. Первым радикальным экспериментом стала работа над дискообразными летательными аппаратами. В рамках этой программы был построен деревянный лётный макет Vought V-173, который совершил свой первый полёт в ноябре 1942 года. В ходе долгой программы испытаний V-173 доказал жизнеспособность концепции: машина демонстрировала уникальные взлётно-посадочные характеристики и невероятно широкий диапазон скоростей, будучи способной практически зависать в воздухе при сильном встречном ветре.

Успех макета лёг в основу проектирования полноценного палубного истребителя XF5U-1 Skimmer. Этот тяжёлый цельнометаллический самолёт обладал огромным расчётным потенциалом: максимальная расчетная скорость должна была составить аж 811 км/ч, а минимальная — всего 32 км/ч. Однако постройка двух опытных образцов затянулась. Основной проблемой стала доводка сложнейшей трансмиссии, передававшей крутящий момент от двух двигателей Pratt & Whitney R-2800 на огромные синхронизированные пропеллеры. К моменту, когда XF5U-1 был готов к лётным испытаниям весной 1947 года, флот потерял интерес к поршневым машинам, ориентируясь на реактивную тягу. Проект закрыли, а построенные экземпляры утилизировали, так и не дав им совершить полноценный первый полёт, несмотря на то, что наземные пробежки подтверждали правильность расчётов.

Параллельно Chance Vought вела разработку своего первого чисто реактивного истребителя — F6U-1 Pirate. Проект оказался откровенно неудачным. Главной причиной послужил выбор силовой установки: турбореактивный двигатель Westinghouse J34-WE-2 развивал статическую тягу всего в 1200 кгс (1361 кгс на поздних модификациях с форсажем).

Для самолёта взлётной массой более 5 тонн этого было совершенно недостаточно. Из-за низкой тяговооружённости «Пират» обладал неудовлетворительными разгонными характеристиками, вялой скороподъёмностью и огромной взлётно-посадочной дистанцией. Военно-морские силы США всё же закупили ограниченную серию из 33 машин F6U-1, однако их эксплуатация в строевых частях была невозможной. Самолёты распределили в испытательную эскадрилью VX-3 и учебно-тренировочные центры, где они использовались для ознакомления пилотов с особенностями реактивной техники, а также в качестве летающих лабораторий и мишеней. В течение нескольких лет вся серия была полностью списана.

Конкурс ВМС 1946 года и выбор бесхвостой схемы

В 1946 году Бюро по авиации ВМС США (BuAer) выпустило техническое задание на скоростной палубный истребитель-перехватчик, способный перехватывать перспективные бомбардировщики на высотах до 15 000 метров при скоростях, близких к звуковым. В конкурсе приняли участие ведущие авиастроительные корпорации страны. После предварительного анализа эскизных проектов круг претендентов сузился до двух основных фаворитов: Douglas Aircraft и Chance Vought.

Компания Douglas представила проект дельтовидной «бесхвостки», который впоследствии развился в успешный перехватчик F4D Skyray. Конструкторское бюро Chance Vought под руководством Уильяма Наллы пошло по ещё более радикальному пути, подготовив четыре альтернативных варианта компоновки. Два проекта имели классическую схему с горизонтальным хвостовым оперением, а два других представляли собой стреловидные «бесхвостки». Внутри каждой пары рассматривались двухдвигательный и трёхдвигательный варианты Применение трёх(!) ТРД на истребителе было беспрецедентным шагом, однако этот вариант быстро отвергли из-за чрезмерной массы и сложности обслуживания.

В конечном итоге конкурсная комиссия ВМС остановила свой выбор на двухдвигательном бесхвостом проекте Chance Vought (внутрифирменное обозначение V-346). Аэродинамическая схема обещала значительное снижение лобового сопротивления на околозвуковых скоростях за счёт отсутствия стабилизатора и уменьшения площади обтекаемой воздухом поверхности фюзеляжа. Наличие двух двигателей рассматривалось флотом как обязательное условие для обеспечения выживаемости машины над водными пространствами.

27 июня 1947 года ВМС США подписали контракт на финансирование постройки двух опытных образцов, получивших официальный индекс XF7U-1. Самолёту присвоили имя Cutlass — в честь короткой и тяжелой абордажной сабли.

Разработка, постройка и начало испытаний XF7U-1

Сборка прототипов XF7U-1 началась на  заводе Chance Vought в Стратфорде, штат Коннектикут. Самолёт создавался в атмосфере жесткого дефицита времени и технологической неопределённости. Многие решения принимались впервые в практике мирового авиастроения. К концу лета 1948 года первый опытный экземпляр (заводской номер 122472) был завершён. Для обеспечения секретности и исключения рисков при транспортировке по суше, самолёт погрузили на баржу и доставили по воде в Летно-испытательный центр ВМС Патуксент-Ривер.

29 сентября 1948 года шеф-пилот фирмы Роберт Бейкер впервые поднял XF7U-1 в воздух. Первый же полёт выявил серьёзные проблемы с путевой устойчивостью и эффективностью органов управления на малых скоростях. Этот день положил начало изнурительному процессу доводки, который затянулся более чем на пять лет. В этот период авиация совершала качественный скачок: технологии менялись настолько стремительно, что к моменту устранения одного дефекта вся концепция самолёта успевала морально устареть. Из пяти запланированных модификаций до серийного производства дошли лишь две, а общий объём выпуска за всё время составил всего 320 машин.

Эксплуатационные и аэродинамические дефекты первой серии

Первые серийные F7U-1 строились уже на новом предприятии компании в Далласе, штат Техас. Перенос производства гигантского завода (включая переезд тысяч сотрудников и оборудования) в 1949 году существенно затормозил темпы выпуска и усложнил контроль качества. Было построено всего 14 серийных машин F7U-1. Все они оснащались турбореактивными двигателями Westinghouse J34-WE-32 с форсажными камерами. Флот отказался принимать F7U-1 на вооружение боевых эскадрилий, направив их в испытательные центры для всесторонней оценки. Результаты оказались удручающими: в ходе лётных происшествий было потеряно пять машин этой модификации, при этом погибли два заводских лётчика-испытателя — Пол Тэйер и Ричард Берроуз.

Главной проблемой «Катлэсса» стали фундаментальные особенности выбранной аэродинамической схемы. Отсутствие горизонтального хвостового оперения требовало для создания необходимой подъёмной силы на малых скоростях выдерживать очень большие углы атаки. Ситуация усугублялась недостаточной механизацией крыла: самолёт имел только автоматические предкрылки по передней кромке, а функции закрылков и элеронов выполняли элевоны на задней кромке. При заходе на посадку нос самолёта задирался настолько высоко, что пилот полностью терял из виду зеркало посадочной палубы авианосца. Обзор вперёд-вниз практически отсутствовал, и лётчик был вынужден ориентироваться, глядя в боковые стёкла фонаря на верхушку надстройки «острова».

Вторым критическим недостатком стала склонность к проседанию траектории сразу после схода с челнока катапульты. Самолёту требовалось время для набора эволютивной скорости, и в первые секунды после старта он опасно терял высоту. Для искусственного увеличения начального угла атаки конструкторы разработали уникальную двухпозиционную носовую стойку шасси. Перед стартом внутренний гидроцилиндр раздвигал стойку, поднимая нос самолёта и увеличивая стояночный угол атаки с 9° до 14°. Но даже эта мера не гарантировала безопасный взлёт при полной боевой массе.

Тактико-технические показатели F7U-1 также не удовлетворяли современным требованиям:

• Вооружение: четыре 20-мм пушки Mk.12, сгруппированные под полом кабины пилота. Из-за отсутствия внешних пилонов подвеска бомб или неуправляемых ракет была невозможна.

• Радиус действия: в чистой конфигурации не превышал 560 км.

• Практический потолок: 13 200 метров.

• Максимальная скороподъёмность у земли: 55,9 м/с.

В попытке найти хоть какое-то применение малой серии, два экземпляра F7U-1 в 1952 году передали в демонстрационную эскадрилью ВМС «Блю Эйнджелс» (Blue Angels). Предполагалось использовать их для одиночного пилотажа, контрастирующего с групповыми выступлениями на Grumman F9F-5 Cougar. Эксперимент завершился фиаско: из-за постоянных отказов гидросистем и дефицита запчастей «Катлэссы» провели в эскадрилье всего около двух месяцев, после чего были возвращены на завод.

Глубокая модернизация: Переход к F7U-3

Осознавая бесперспективность первой модификации, инженеры Chance Vought спроектировали вариант F7U-2, который должен был получить двигатели Westinghouse J46 без форсажа и упрощенную планерную часть. Флот выдал заказ на 88 машин, но вскоре аннулировал его, поскольку конструкторы представили проект глубокой модернизации, получивший обозначение F7U-3. Это был фактически новый самолёт, сохранивший лишь общую аэродинамическую концепцию предшественника.

F7U-3 проектировался под новые мощные двигатели Westinghouse J46-WE-8A с форсажными камерами «Спектр». Самолёт значительно вырос в размерах и потяжелел: масса пустого аппарата увеличилась более чем на 4,5 тонны. Размах крыла увеличили на 30 сантиметров, а общую длину фюзеляжа — на 65 сантиметров.

Конструкторы радикально перекомпоновали размещение вооружения. Пушки Mk.12 перенесли из подфюзеляжной зоны на верхние кромки обечаек воздухозаборников. Такое расположение привело к неожиданной проблеме: во время первых стрельб на полигоне пороховые газы засасывались в воздухозаборники, что вызывало мгновенное падение концентрации кислорода и приводило к помпажу и остановке двигателей. Проблему удалось решить лишь после установки на стволы специальных газоотводных эжекторов.

Для расширения ударных возможностей под крылом установили два пилона для подвески свободнопадающих бомб калибром до 454 кг или блоков НАР. Внутренний запас топлива увеличили с 3365 до 4540 литров. Также под центропланом мог монтироваться большой конформный топливный бак ёмкостью 760 литров. На базе этого бака позже был создан подвесной контейнер Aero 11B, вмещавший 32 неуправляемые авиационные ракеты (НАР) «Майти Маус» (Mighty Mouse) калибра 70 мм. В начале 1950-х годов такие ракеты с раскрывающимся стабилизатором считались наиболее эффективным средством поражения групповых воздушных целей. Некоторые серийные экземпляры также оснащались фиксированной Г-образной штангой для дозаправки в воздухе, смонтированной на правой плоскости, но эта практика не стала повсеместной.

Изменения в системах и производственные задержки

Носовая стойка шасси на F7U-3 была перепроектирована заново. Её длину увеличили, что позволило довести стартовый угол атаки до рекордных 20 градусов. Вместо одного колеса установили двухколесную тележку. Поскольку основные стойки шасси не имели механизма раздельного торможения для разворота, переднюю стойку оснастили полноценным рулевым гидроприводом.

С точки зрения эксплуатационной пригодности планер F7U-3 стал более продуманным. Для доступа к агрегатам техники получили более ста новых лючков и быстросъемных панелей. Хвостовую часть фюзеляжа сделали полностью отъемной по линии заднего лонжерона крыла; её можно было демонтировать вместе с двигателями, что существенно ускоряло процедуру замены силовых установок в условиях корабельного ангара.

Однако повышение характеристик потребовало перехода на новое рабочее давление в гидросистеме, которое подняли с 93 до 185 кг/см² (около 2600 psi). Технологии уплотнений того времени не были готовы к таким нагрузкам. Эксплуатация F7U-3 на наземных базах началась с постоянной борьбы с утечками рабочей жидкости. Малейший износ манжет приводил к серьезной потере давления. Инженерам Chance Vought потребовался почти год для разработки новых фторопластовых уплотнительных колец, которые постепенно внедрили на всех серийных машинах.

Производство F7U-3 тормозилось из-за срыва графиков поставок двигателей фирмой Westinghouse. Первый полет прототипа F7U-3 состоялся 12 декабря 1951 года, однако из-за отсутствия штатных J46 машину пришлось временно оснастить двигателями Allison J35-A-29 без форсажных камер. С этими моторами истребитель продемонстрировал падение максимальной скорости почти на 180 км/ч относительно расчетных значений. Лишь к лету 1952 года Westinghouse наладила выпуск кондиционных J46, после чего началось полноценное серийное производство. Всего было построено 228 машин модификации F7U-3.

Специализированные модификации и финал карьеры

Из общего числа построенных «троек» 98 единиц были выпущены в модификации F7U-3M (Missileer). Это были одни из первых в мире палубных истребителей, получивших на вооружение управляемое ракетное оружие класса «воздух-воздух» — ракеты AAM-N-2 Sparrow I с наведением по радиолокационному лучу. F7U-3M отличался от базовой модели установкой четырех подкрыльевых пилонов вместо двух и интеграцией специализированной радиолокационной системы управления огнем AN/APQ-51. Для размещения дополнительных электронных блоков внутренние топливные баки перекомпоновали, что позволило попутно увеличить общую емкость еще на 850 литров. Максимальный взлетный вес ракетоносца достиг 14 961 кг, а максимальная скорость у земли с четырьмя ракетами составляла 1048 км/ч.

Ещё одной серийной версией стал фоторазведчик F7U-3P. Носовую часть фюзеляжа удлинили на 63 сантиметра для размещения фототелевизионной станции и трех аэрофотоаппаратов (двух плановых и одного перспективного). В верхней части фюзеляжа за кабиной пилота обустроили отсек для сбрасываемых осветительных ракет, применявшихся при ночной съемке. Было построено 12 таких машин.

Последней планируемой модификацией был тяжелый палубный штурмовик A2U-1. Проект предусматривал усиленное бронирование кабины, установку двигателей J46-WE-18 и организацию семи узлов внешней подвески для размещения обычной и ядерной номенклатуры бомб, а также тактических ракет Bullpup. В 1953 году флот выдал заказ на 250 штурмовиков, однако в ноябре 1954 года, когда первые пять планеров находились на стапелях в высокой степени готовности, программу полностью аннулировали из-за высоких рисков, связанных с надежностью базовой платформы.

Служба «Катлэсса» в первой линии авиации ВМС США оказалась крайне непродолжительной и заняла чуть более трех лет — с апреля 1954 по конец 1957 года. Первой строевой частью, получившей F7U-3, стала истребительная эскадрилья VF-81, базировавшаяся на авибазе Ошеана, штат Вирджиния. Несмотря на изначальную истребительную  специализацию, большинство самолетов передали в штурмовые эскадрильи (например, VA-12, VA-66, VA-83). Это решение отражало неуверенность командования в возможностях самолета как чистого истребителя ПВО.

Самым известным эпизодом службы F7U-3 стало развертывание эскадрии VA-83, вооруженной ракетоносцами F7U-3M, на борту авианосца USS Intrepid (CVA-11). В марте 1956 года корабль вышел в Средиземное море для демонстрации силы в ходе Суэцкого кризиса. Ракетоносцы выполняли регулярные патрульные полеты в международных водах, находясь в готовности к перехвату египетских или израильских боевых самолетов в случае угрозы силам флота.

Уже с середины 1956 года начался ускоренный вывод «Катлэссов» из состава боевых частей. Буквально за полтора года самолет был полностью вытеснен из палубных эскадрилий новыми типами техники: легкими штурмовиками Douglas A-4 Skyhawk, истребителями North American FJ-3 Fury, Grumman F9F-8 Cougar и McDonnell F3H Demon.

Анализ аварийности и летно-технических качеств

В отличие от большинства палубных машин, списываемых из первой линии, F7U-3 не передавались в авиацию Резерва ВМС (Naval Air Reserve). Причиной послужил чрезвычайно высокий уровень аварийности, сделавший этот самолет одним из самых опасных в истории американского флота.

Статистика за период с 1954 по 1957 год показывает, что если средний уровень аварийности по авиации ВМС США составлял 9,2 происшествия на 1000 часов налета, то для семейства F7U Cutlass этот показатель достигал 17,8. За неполные четыре года активных полетов было зафиксировано 78 серьезных аварий и катастроф, в которых погиб 21 летчик.

Основная часть происшествий приходилась на взлетно-посадочные режимы. Двигатели Westinghouse J46 отличались низкой приемистостью: при резком даче газа им требовалось до 4–6 секунд для выхода на максимальный режим оборотов, что в условиях захода на палубу авианосца часто оказывалось фатальным. Если пилот допускал ошибку и палуба уходила вниз, задержка в наборе тяги приводила к жесткому удару о корму (так называемый ramp strike).

Катапультируемые кресла фирмы Chance Vought, устанавливавшиеся на F7U-3, имели жесткие ограничения по минимальной высоте и скорости срабатывания. При аварии на этапе взлета они практически не давали шанса на спасения. По этой причине среди пилотов палубной авиации за самолетом закрепилось мрачное прозвище Ensign Killer («Убийца мичманов»). При катапультном старте летчики часто оставляли фонарь кабины открытым, чтобы иметь шанс покинуть упавшую в воду машину.

В то же время, с точки зрения чистой аэродинамики больших скоростей, самолет обладал выдающимися для своего времени характеристиками. Благодаря отсутствию хвостового оперения и высокой жесткости крыла стреловидностью 35°, «Катлэсс» обладал феноменальной, для того времени, угловой скоростью крена (до 160 градусов в секунду). На околозвуковых скоростях он легко переигрывал по маневренности традиционные FJ-3 Fury и F9F-8 Cougar. В мемуарах некоторых американских летчиков встречается утверждение, что в  горизонтальном вираже  F7U-3 мог бы составить конкуренцию и советскому МиГ-15.

Однако этот теоретический плюс полностью перекрывался недостатками: МиГ-15 имел значительно лучшую тяговооруженность, превосходил «Катлэсс» в скороподъемности и, главное, обладал несравнимо более высокой эксплуатационной надежностью.

Несмотря на короткую и проблемную карьеру, F7U оставил глубокий след в истории авиастроения как платформа для отработки передовых технологий. Он стал первым бесхвостым стреловидным самолетом, принятым на вооружение ВМС США, первой машиной, изначально проектировавшейся под форсажные режимы, и первым палубным ракетоносцем. Кроме того, в ходе испытаний в Патуксент-Ривер именно на F7U Cutlass был зафиксирован первый в практике американского флота успешный сброс авиабомбы на трансзвуковой скорости полета.

Подробное описание конструкции самолета F7U-3

Фюзеляж

Фюзеляж выполнен по схеме полумонокок с силовой обшивкой из алюминиевых сплавов. Сечение фюзеляжа в центральной части — овальное, плавно переходящее в плоскую хвостовую гондолу двигателей. В носовой части расположена гермокабина пилота. Фонарь кабины — каплевидный, со сдвижной назад секцией. Для улучшения обзора вперед при экстремальных углах атаки на козырьке кабины закреплен штыревой визир-ориентир. Прямо под полом кабины сгруппированы отсеки радиоэлектронного оборудования и патронные ящики пушечного вооружения. За кабиной пилота располагается центральный силовой шпангоут, к которому крепятся лонжероны центроплана и узлы подвески двигателей. Хвостовая часть фюзеляжа выполнена отъемной для обеспечения быстрой замены силовых установок. Обшивка в районе форсажных камер сделана двухслойной, с воздушным зазором для охлаждения конструкции проточным воздухом.

Крыло и оперение

Крыло — средне расположенное, стреловидное, с углом стреловидности 35 градусов по передней кромке. Профиль крыла — симметричный, ламинаризированный, оптимизированный для околозвуковых скоростей. Конструкция крыла — двухлонжеронная, с толстой работающей обшивкой. Механизация состоит из четырех секций автоматических предкрылков, занимающих всю переднюю кромку, и двух секций элевонов на задней кромке. Элевоны выполняют функции рулей высоты и элеронов, их привод осуществляется от необратимых гидроусилителей (бустеров). На верхней и нижней поверхностях крыла, между фюзеляжем и килями, установлены расщепляющиеся тормозные щитки с гидравлическим приводом. Вертикальное оперение включает два киля с рулями направления, жестко смонтированных на плоскостях крыла примерно на 2/3 их размаха. Концы крыльевых консолей выполнены складывающимися вверх для уменьшения габаритов самолета при размещении на ангарной палубе авианосца.

Шасси

Шасси трехстопорное, полностью убираемое с помощью гидросистемы. Главные стойки шасси убираются по направлению к фюзеляжу в подкрыльевые ниши. Каждая главная стойка оснащена одним колесом с дисковыми тормозами высокого давления. Носовая стойка шасси — телескопическая, двухпозиционная, оснащена двухколесной тележкой. Внутренний гидравлический подъемник позволяет раздвигать стойку на этапе взлета, увеличивая угол атаки самолета на катапульте. Начиная с модификации F7U-3, носовая стойка выполнена управляемой, поворот колес осуществляется через гидравлический актуатор, связанный с педалями путевого управления в кабине. В хвостовой части фюзеляжа на силовом узле закреплен V-образный тормозной крюк (гак), удерживаемый в убранном положении пружинным амортизатором и выпускаемый с помощью гидропривода. Для фиксации челнока катапульты под фюзеляжем предусмотрены узлы подвески съемного стального троса-бриделя.

Силовая установка

Силовая установка состоит из двух турбореактивных двигателей Westinghouse J46-WE-8B с осевыми компрессорами и форсажными камерами. Воздухозаборники — боковые, нерегулируемые, полукруглого сечения, со специальными пластинами слива пограничного слоя, расположенными на небольшом удалении от бортов фюзеляжа. Топливо размещается в пяти фюзеляжных мягких протектированных баках и двух крыльевых кессон-баках. Полная емкость внутренней топливной системы F7U-3 составляет 4540 литров (на модификации F7U-3M — 5390 литров). Под крылом могут монтироваться два подвесных топливных бака емкостью по 562 литра. Вместо подфюзеляжного ракетного контейнера предусмотрена возможность установки конформного бака на 760 литров.

Системы и оборудование

Система управления самолетом — полностью бустерная, дублированная. Из-за отсутствия естественного аэродинамического разделения каналов управления на бесхвостой схеме, в проводку управления включены загрузочные механизмы и автоматы продольного усилия. Гидравлическая система состоит из двух независимых основных контуров и одного аварийного, рабочее давление составляет 185 кг/см². Радиоэлектронное оборудование включает дециметровую радиостанцию связи AN/ARC-27, автоматический радиокомпас AN/ARN-14, радиолокационную станцию перехвата AN/APQ-51 (на модификации F7U-3M) и оптический прицел Mk.12 сопряженный с аналоговым вычислителем упреждения. На разведывательном варианте F7U-3P в носовом обтекателе монтируется фотоплатформа с тремя камерами типа K-17 и K-22.

ЛТХ: