Создание самолета
Январь 1961 г. в США ознаменовался воцарением в Пентагоне нового министра обороны Роберта Макнамары - человека, чей радикализм в деле военного строительства мог сравниться разве что с бурной деятельностью на этой же почве главы нашего государства Н.С. Хрущева. Макнамара «покусился на святое» - он порекомендовал сделать единый самолет и для ВМС, и для ВВС. Ранее по традиции ВВС и флот заказывали для себя технику независимо. В результате могли одновременно проектироваться и затем производиться несколько машин схожего назначения. Это, безусловно, было выгодно самолетостроителям, но накладно для бюджета. Рекомендация столь высокопоставленного лица равносильна приказу... Обе заинтересованные стороны отнеслись к предложению, мягко говоря, без энтузиазма, особенный скептицизм оно вызвало у моряков. Еще бы - морская авиация нуждалась в истребителе-перехватчике, то есть их вполне устраивал «Миссайлер», зато ВВС требовался ударный самолет, способный прорывать ПВО со сверхзвуковой скоростью на малых высотах. Совместить то и другое в одной машине было весьма сложно.
Единым самолетом должен был стать F-111, большая двухместная машина с изменяемой стреловидностью крыла. Она оказалась чрезмерно тяжелой даже для сухопутных аэродромов. Ее морской вариант, F-111B, совершил свой
первый полет 18 мая 1965 г. Еще до начала его испытаний мало кто верил, что этот самолет когда-нибудь будет базироваться на авианосцах — слишком крупный и слишком тяжелый (нормальная взлетная масса составляла 31 700 кг, в то время как требования ВМС ограничивали данный параметр величиной 22 675 кг). Существовавшие в то время аэрофинишеры не обеспечивали его посадку на палубу, а катапульты не гарантировали безопасный взлет при сильном боковом ветре. Вероятнее всего, машина не поступила бы и на испытания, но Макнамара уделял программе «единого самолета» первостепенное внимание: состояние дел по F-111 рассматривалось на совещаниях у министра раз в две недели по субботам — ни о каком прекращении работ не могло быть и речи.
К лету 1966 г. относительно F-111B сложилось прочное мнение: самолет не удался. Как истребитель он практически по всем параметрам уступал «Фантому», для замены которого, собственно, и предназначался. Были реализованы две последовательные программы по уменьшению массы палубного варианта, но результаты исследований оказались неудовлетворительными. В октябре 1967 г. представители фирмы «Грумман» выступили с радикальным предложением: спроектировать новый планер, сохранив двигатели, систему управления оружием и вооружение F-111B. Битвы вокруг этой идеи продолжались до июля 1968 г., когда официально объявили о проведении конкурса на новый палубный истребитель-перехватчик, условно названный VFX. Фактически дальнейшие работы по F-111B прекратили тогда же, а официально программу аннулировали в декабре. Свои предложения по VFX представили фирмы «Грумман», «Норт Америкэн», «Макдоннелл-Дуглас», «Дженерал Дайнемикс» и «Линг-Темко-Ваут».
Финалистами конкурса стали «Грумман» и «Макдоннелл-Дуглас». Последняя представила проект самолета с неподвижным крылом, а «Грумман» — с крылом изменяемой стреловидности. Применение поворачивающегося крыла впрямую не оговаривалось в задании, но широта круга поставленных задач и связанного с этим диапазона скоростей вынуждала остановиться именно на таком варианте.
Задачи же перед новым самолетом ставились следующие (в порядке приоритетности): прикрытие авианосного соединения, сопровождение бомбардировщиков, завоевание превосходства в воздухе и нанесение ударов по наземным целям. В 1969 г. американцы, основываясь на опыте войны во Вьетнаме, успели очень хорошо усвоить важность маневренных характеристик для истребителя. Все самолеты, как уже построенные, так и еще «бумажные», в Пентагоне сравнивали с советским МиГ-21. Естественно, в таких условиях проекты типа «Миссайлера» не имели никакой перспективы. Применение крыла изменяемой стреловидности могло примирить противоречивые требования к аэродинамике полета на сверхзвуковой скорости, продолжительного патрулирования в зоне и энергичного маневрирования в ближнем бою. Так что подписание 3 февраля 1969 г. контракта на разработку «Грумман» нового истребителя F-14 было вполне закономерно. Во-первых, ее инженеры принимали самое непосредственное участие в создании F-111, поскольку фирма отвечала за его палубный вариант, и прекрасно осознавали все недостатки и достоинства этой машины. Во-вторых, именно «Грумман» считалась в США лидером в области исследования крыла изменяемой стреловидности, ее специалисты-аэродинамики были наиболее компетентны в этой сфере. Ну и, наконец, возможно, самым главным аргументом стали тесные связи фирмы с командованием морской авиации.
Самолет назвали «Томкэт» (Tomcat). Это вполне следовало традиции «Грумман» присваивать морским истребителям своего производства имена из семейства кошачьих. Но в данном случае сюда затесалось и имя заместителя начальника Штаба морских операций по авиации вице-адмирала Томаса (сокращенно — Тома) Конноли, большого энтузиаста нового проекта. На ранней стадии F-14 величали «Tom's Cat» — «Кошка Тома», а со временем «Tom's Cat» трансформировалось во вполне официальное «Tomcat».
Проект VFX появился далеко не на пустом месте — при явной, хотя и широко не афишируемой, поддержке командования ВМФ работы по палубному самолету «Грумман» начала еще в январе 1966 г. Конструкторы рассмотрели и проанализировали порядка 6000 вариантов компоновки самолета под условным обозначением «303»; восемь из них были проработаны достаточно подробно. Это были проекты 303-60, 303A/B/C/D/E/F и G. Все их объединяло использование крыла изменяемой стреловидности (кроме 303F, имевшего крыло по типу истребителя F-4 «Фантом»), наличие двух двигателей и экипажа из двух человек (летчика и оператора системы управления оружием).
Базовым стал вариант под шифром 303-60, в котором проектировщики постарались учесть ошибки, сделанные при разработке F-111. Так, двигатели разместили в двух индивидуальных, разнесенных от оси самолета гондолах с целью улучшения обтекания хвостовой части планера на больших углах атаки. В соответствии с проектом 303-60 машина выходила несколько великоватой, после доводки ее масса вполне могла сравняться с массой F-111. Проблема веса вновь выступала на первый план. Конструкторы пошли на достаточно рискованное решение: где только можно, использовать титан и боро-эпоксидные композиты. С одной стороны, применение новых материалов сулило значительный выигрыш в массе, с другой — требовало пересмотра методик прочностного расчета, а самое главное — полного обновления технологического оборудования и внедрения новых методов изготовления деталей и узлов.
Из проекта 303-60 «выросли» все остальные варианты. В наибольшей степени отвечающим требованиям флота сочли проект 303А, который и послужил основой для создания F-14, отличаясь наибольшими габаритами и наличием значительных резервов для будущей модернизации. Официальный представитель фирмы следующим образом прокомментировал сей выбор: «Большой истребитель для большой работы».
Можно считать, что облик F-14 окончательно сформировался в марте 1969 г., когда конструкторы отказались от одного обычного киля и двух складных подфюзеляжных в пользу двухкилевого оперения. «Трехкилевой» вариант имел меньшую суммарную площадь, нежели двухкилевой, и не обеспечивал путевую устойчивость самолета при полете с одним отказавшим двигателем, поскольку сильно разнесенные ГТД создавали весьма приличные разворачивающие моменты. Возможно, на принятие решения об установке двух килей повлиял опыт коллег из «Макдоннелл-Дуглас», которые в ходе проектирования истребителя F-15 сделали «равнение на СССР», использовав компоновочные решения, подобные МиГ-25. Появление этого самолета в свое время вызвало на Западе шок, а элементы его компоновки, в частности, двухкилевое оперение, послужили предметом для подражания.
На новом палубном перехватчике собирались установить перспективные двухконтурные двигатели с форсажной камерой, разрабатывавшиеся по программе ATE. Обладая тягой по 12 700 — 13 600 кг, они предназначались как для авиации ВМФ, так и для истребителей ВВС. Они должны были обеспечить выигрыш в весе, расходе топлива и простоте обслуживания. Одна беда — даже самые большие оптимисты определяли срок готовности этих двигателей к установке на самолет не ранее апреля 1973 г. К этому времени F-14 уже планировалось принять на вооружение. В качестве временной меры решили смонтировать на опытных и первых серийных «томкэтах» уже существующие ТРДДФ Пратт-Уиттни TF30-P-412. Этот двигатель являлся усовершенствованным вариантом TF-30-P, которым оснащались самолеты А-7 и F-111.
Боевой потенциал истребителя во многом определяется стоящей на нем системой управления оружием (СУО). Сочетание системы Хьюз AWG-9 с самыми «дальнобойными» тогда в мире УР воздушного боя «Феникс» сделало из в общем-то не самого удачного самолета лучший истребитель-перехватчик 1970-х гг. Система AWG-9 была разработана для предшественника «Томкэта» — самолета F-111B. В соответствии с идеей «планер — новый, электроника — от F-111» система управления оружием перекочевала на F-14.
Применительно к «Томкэту» ее модернизировали, уменьшив массу и габаритные размеры блоков за счет внедрения новой элементной базы и перекомпоновки.
На «главном калибре» «Томкэта» — УР большой дальности AIM-54 «Феникс» следует остановиться подробнее. Предварительные проработки по ракете «воздух—воздух» большой дальности начались в 1960 г. Через два года фирма «Хьюз» заключила контракт с ВМФ на проектирование такой ракеты для палубного варианта F-111. Название ракеты в честь легендарной птицы, способной возрождаться из пепла, не случайно. У «Феникса» имелись две предшественницы — ракета «Игл» фирмы «Бендикс» и аналогичное изделие «Хьюз» —УР AIM-47А.
Не сумев отстоять «Миссайлер», адмиралы попытались сохранить хотя бы ракету «Игл», вооружив ею F-111B, однако по причинам, далеким от техники, разработку ракеты прикрыли, а создававшую ее фирму «Бендикс» вынудили передать всю документацию по ней «Хьюз». Аэродинамическая схема «Феникса» представляет собой развитие «хьюзовских» ракет семейства «Фол-кон», а вот система наведения была выполнена с использованием опыта, полученного при конструировании УР «Игл». «Феникс» спроектирован по нормальной аэродинамической схеме с крестообразным крылом и хвостовыми рулями. Такая схема, по мнению инженеров фирмы «Хьюз», обеспечивала малое лобовое сопротивление и высокую маневренность. Ракета способна выполнять маневр с 17-кратной перегрузкой. Цилиндрический корпус выполнен из алюминиевого сплава и имеет теплозащитное абляционное покрытие толщиной 3,8 мм. Оно предотвращает перегрев корпуса свыше 200°, но за время
полета толщина покрытия уменьшается до 2,3 мм. Закрывающий антенну носовой обтекатель оживальной формы изготовлен из керамического материала, способного выдерживать нагрев до 1500°. Консоли крыла трапециевидной в плане формы сдвинуты к хвостовой части ракеты. Рули прямоугольные, со съемными консолями. В качестве маршевого двигателя используется РДТТ Рокетдайн Мк.47. Срок хранения двигателя без проверки и обслуживания — пять лет. Боевая часть снаряжена взрывчатым веществом и стержневыми поражающими элементами. Радиус поражения ими — около 8 м. Подрыв боевой части обеспечивается контактным, радиолокационным доплеровским или инфракрасным взрывателем. На ракете установлена комбинированная система наведения AN/DSQ-26. На начальном участке полета заданная траектория выдерживается автопилотом, на среднем — ракета наводится на цель с помощью бортовой РЛС истребителя, а на конечном участке (16 — 20 км) включается активная радиолокационная головка самонаведения. Система обеспечивает наведение ракеты на излучающую цель в пассивном режиме, без включения головки самонаведения. Предусмотрена возможность повторного захвата цели после срыва захвата головкой. Максимальная дальность пуска УР «Феникс» составляет 160 км, скорость полета ракеты на больших высотах — более 5М. Стартовая масса ракеты 443 кг. Серийное производство «фениксов» началось в 1973 г.
С самого начала ракета интегрировалась с СУО AWG-9. После аннулирования программы F-111B ракета, как и СУО, подверглась модернизации для установки на F-14. УР получила новый маршевый двигатель, удалось также снизить ее массу. Но она не сразу стала основным оружием нового истребителя. Некоторое время в качестве такового рассматривалась УР средней дальности AIM-7 «Спэрроу». Проект 303G вообще не предусматривал установку СУО AWG-9 и ракет AIM-54. Но в конечном счете командование флота пришло к выводу, что необходим именно «длиннорукий» перехватчик. В этом случае «Фениксу» альтернативы не было. Еще одним аргументом в пользу принятия на вооружение истребителя, вооруженного такой ракетой, являлась неспособность всех других УР «воздух—воздух» (по американским оценкам того времени) поражать на больших высотах советский МиГ-25.
Работы по «Томкэту» велись очень высокими темпами. Полноразмерный макет самолета, на постройку которого обычно отводилось четыре-пять месяцев, был изготовлен менее чем за три. Между тем над всей программой вновь сгустились тучи. Ряд экспертов вновь задался вопросом о параллелизме разработок ВМС и ВВС: «Зачем нужен F-14, если ВВС уже заказали более простой F-15, который, к тому же, гораздо маневреннее? Не лучше ли будет посадить на палубу самолет фирмы «Макдоннелл-Дуглас»?» Но новый министр обороны М. Лэйрд и «крестный отец» F-14 вице-адмирал Конноли решительно встали на защиту «Томкэта»: «Этот самолет не просто необходим флоту, он необходим ему в самые сжатые сроки!»
Опытный образец еще ни разу не поднимался в воздух, а командование флота в октябре 1970 г. уже подписало контракт на поставку партии из 26 истребителей. 4 декабря того же года «Томкэт» пробежался по полосе заводского аэродрома в Кэлвертоне. 21 декабря главный летчик-испытатель фирмы «Грумман» Р. Смайз впервые оторвал «Котяру Тома» от земли. Место оператора вооружения в этом полете занимал другой пилот, У. Миллер, которому предстояло в дальнейшем испытывать машину.
Первый полет состоялся на месяц раньше срока, предусмотренного контрактом. Увы, радость по этому поводу оказалась недолгой — самолет разбился 30 декабря, во втором полете. На 25-й минуте произошло разрушение титановых трубопроводов двух основных магистралей гидросистемы вследствие флуктуации давления, возникших при работе гидронасоса. Пилотировавший машину Миллер попробовал дотянуть до аэродрома и приземлиться, используя резервную систему управления. Уже на посадочной глиссаде началась раскачка самолета, Миллеру и Смайзу пришлось катапультироваться в нескольких метрах от земли.
Потеря опытного образца привела к задержке и вынужденному пересмотру всей программы летных испытаний. Первый «Томкэт» предназначался для определения летно-технических характеристик и исследования режимов полета при больших числах М; второй — для изучения поведения на малых скоростях и больших углах атаки. Изменение назначения второго опытного образца самолета вело к переоснащению его специальной исследовательской аппаратурой. Тогда приняли решение использовать эту машину по первоначальному плану, а разбитый первый экземпляр заменить одним из последующих. Полеты отложили на несколько месяцев. За это время удалось определить причину летного происшествия и заменить титановые трубопроводы гидросистемы на более прочные стальные.
Второй экземпляр впервые взлетел 24 мая 1971 г. Полет прошел удовлетворительно, и в течение следующих пяти недель «Томкэт» 17 раз поднимался в воздух. Эти полеты подтвердили расчетные характеристики устойчивости и управляемости на скоростях до 740 км/ч при угле стреловидности крыла не более 20°. Нарекания летчиков-испытателей вызвало чересчур заднее положение ручки управления при заходе на посадку и бафтинг, возникавший при одновременном отклонении интерцепторов и выпуске закрылков. Регулировка хода ручки и увеличение хорды интерцепторов вкупе с большим углом отклонения закрылков ликвидировали эти проблемы.
Всего в программе летных испытаний задействовали 12 экземпляров F-14. Испытания показали, что самолет может достигать перегрузки, равной 7g, при скорости до М=2 на высоте 15 000 м и имеет удовлетворительную маневренность; на большой высоте истребитель разгонялся до скорости М=2,2, а у земли — до 1580 км/ч. Стрельба из пушки не вызывала никаких проблем. Во время испытаний из нее палили на скоростях от минимальной до М=1,6 при перегрузке до 6 g. Запуск и сбрасывание УР AIM-7 «Спэрроу» с узлов подвески, расположенных под наплывами крыла, был возможен при скоростях от минимальной до М=1,6 и перегрузке до 7,5 g; AIM-54 «Феникс» — со всех пилонов в том же диапазоне скоростей при перегрузках до 6,5 g.
Для ускорения испытаний была специально разработана автоматизированная телеметрическая система сбора, передачи и обработки данных, работавшая в реальном масштабе времени. Обработка заканчивалась в наземном вычислительном центре уже через 5 минут после выполнения летчиком заданного режима. В итоге появилась возможность менять задание в процессе полета в зависимости от полученных результатов. Эффективность системы хорошо видна на следующем примере: использование новой системы для оценки маневрирования «Томкэта» в течение 4,5 мин на скорости М=1,8 давало такой же объем информации, как ранее за шесть полноценных испытательных полетов F-111. В каждом полете «Томкэт» сопровождала или тройка «фантомов» (при полетах на больших скоростях), или тройка «интрудеров» (на дозвуковых режимах).
Кроме первой, в ходе испытаний разбились еще две опытные машины. 30 июня 1972 г. на десятом самолете во время демонстрационного полета на авиабазе Патуксент-Ривер разбился Б. Миллер; причину катастрофы установить не удалось. Всего за две недели до своей гибели он первым взлетел на «десятке» с борта авианосца «Форрестол», а 28 июня первым же совершил посадку на палубу. Через год, 20 июня 1973 г., был потерян пятый самолет: при пуске «Спэрроу» ракета сошла с направляющих горизонтально, а не с отрицательным углом атаки и повредила топливный бак в центральной части фюзеляжа. В результате произошел взрыв и начался пожар. К счастью экипажа, ракета была без боевой части, летчик и оператор успешно катапультировались. После этого инцидента доработали систему сброса ракет.
Особое место в программе испытаний отводилось исследованию возможностей СУО AWG-9 и совместимости самолета с его ракетным оружием. Испытания с ракетами «Феникс» начались в апреле 1972 г. со сброса в полете массогабаритных макетов. В июле 1972 г. «Томкэт» в первый раз успешно поразил ракетой «Феникс» мишень AQM-37A «Стилетто», имитировавшую не что иное, как МиГ-25. Специально для этих испытаний радиолокационная сигнатура «Стилетто» была максимально приближена к показателю советского истребителя, а профиль полета взяли по его же образцу — высота 25 000 м, скорость 2,2 М. Перехватчик в момент пуска летел на высоте 14 300 м со скоростью 1,2 М на удалении 65 км от мишени.
Следующим важным этапом испытаний стали одновременные пуски УР по нескольким целям. В середине декабря 1972 г. впервые был проведен пуск двух ракет «Феникс» по двум мишеням, имитирующим советские ПКР Х-22. Одна ракета поразила цель, вторая сошла с траектории из-за отказа бортовой аппаратуры. 20 декабря один «Томкэт» отражал «налет» двух истребителей МиГ-21 и трех ПКР. В роли «мигов» выступали беспилотные мишени BQM-34, а в качестве ПКР — мишени QT-33. Все они шли на высотах 6 — 7,5 км со скоростью 0,6М. Перехват осуществлялся с «Томкэта», летевшего с превышением — на высоте 9600 м со скоростью 0,7 М. Оператор перехватчика засек цели на дальности 110 км. На удалении 92 км РЛС перешла на режим автосопровождения, и с расстояния 56 км был запущен первый «Феникс», за которым с интервалом в 45 с последовали еще три. Одну мишень QT-33 сбили прямым попаданием, три другие ракеты прошли от целей на расстоянии, обеспечивающем их поражение при подрыве головной части. В дальнейшем отрабатывались пуски ракет по целям, применяющим радиопомехи и имитирующим еще одну советскую угрозу — бомбардировщик Ту-22М, знаменитый на Западе не менее, чем МиГ-25. Так, в апреле 1973 г. экипаж «Томкэта» сумел обнаружить мишень BQM-34, имитирующую Ту-22М, на дальности 245 км и уничтожить ее на расстоянии 134 км от точки пуска УР. Наконец, в ноябре 1973 г. экипаж в составе летчика коммандера Д. Уилсона и оператора вооружения лейтенант-коммандера Д. Ховера осуществил уникальный перехват сразу шести мишеней. Американская пресса оценила этот эпизод как рекордный. В течение менее 40 секунд с F-14 было запущено шесть «фениксов» по шести целям (две BQM-34A и четыре QT-33), находящимся на удалении 80 — 115 км. Четыре ракеты поразили цели, одна сошла с траектории из-за отказа аппаратуры и еще один пуск признали неудачным из-за неисправности мишени.
Испытания основного вооружения «Томкэта» завершились в 1973 г., в общей сложности 88% пусков сочли успешными. Система продемонстрировала возможности, даже превосходившие требования заказчика. Но следует отметить, что все эти замечательные результаты были показаны при пусках по мишеням, летевшим на средних и больших высотах, а перспективные советские ПКР должны были совершать полет непосредственно над водной поверхностью. Однако «Томкэт» мог справиться и с такой задачей. В августе 1974 г. он сбил «Фениксом» мишень BQM-34, летевшую на высоте всего 15м.
Ценность новой «кошки» для флота рассматривалась неоднозначно. Многих отпугивала узкая специализация самолета. Люди из Пентагона и Конгресса США быстро поняли ущербность «Томкэта» в качестве многоцелевого истребителя, одновременно оценив его потенциал как дальнего перехватчика. Наряду с чисто техническими проблемами особую тревогу вызывала слишком высокая цена авиационного комплекса. Один «Томкэт» стоил столько же, сколько четыре отнюдь не самых дешевых «Фантома», причем последний, в отличие от F-14, был «мастером на все руки», способным и крылатые ракеты сбивать (теоретически), и воздушный бой вести (не всегда, правда, удачно), и удары по наземным целям наносить. Конечно, никто не ставил вопрос о продлении срока службы F-4 в качестве альтернативы принятию на вооружение «Томкэта». Конкурент у него был куда более серьезный: еще в июле 1971 г. Пентагон инициировал изучение возможности базирования на авианосцах сухопутных истребителей F-15 «Игл». Тогда фирме «Грумман» при поддержке вице-адмирала Коннели удалось сравнительно легко отстоять «Томкэт». Новая дискуссия развернулась в марте 1973 г.: на палубы авианосцев продвигали F-15N. «Грумман» пришлось туго. Спешно в противовес F-15 были представлены сразу несколько проектов модернизации «Томкэта». «Иглы» так и не появились на авианосцах, но эта история оказала влияние на развитие авиации ВМС, стимулировав работы по многоцелевому истребителю F-18 «Хорнет». В результате на флоте, как и в ВВС США, пришли к выводу о необходимости иметь на вооружении смешанный парк истребителей: дорогих и сложных специализированных наряду с более простыми и дешевыми многоцелевыми.
Предусмотренная контрактом программа летных испытаний завершилась весной 1975 г.; к концу мая все машины вместе налетали более 32 000 ч. Черту под летными испытаниями «Томкэта» подвела команда летчиков ВМС из эскадрильи VF-124. Их командир — коммандер Ф. Шланц — вынес следующий вердикт: «Самолет продемонстрировал выдающиеся летные характеристики и потенциально пригоден для выполнения задач завоевания превосходства в воздухе и противовоздушной обороны соединения кораблей».
«Феникс» обходился очень дорого (980 тыс. долл.) и был очень сложен. До 1975 г. все пуски этих ракет проводили специалисты-испытатели. Возник вопрос: а смогут ли применять их строевые летчики. Ответ дали трехдневные учения 1-го палубного авиакрыла с авианосца «Джон Ф. Кеннеди». Экипаж F-14A из эскадрильи VF-32 сбил мишень CQM-10В «Бомарк», имитировавшую МиГ-25. Испытания в строевой части завершили процесс освоения нового истребителя. Можно было развертывать крупносерийное производство «Томкэта».