ХВ-70 в сопровождении самолета Нортроп Т-38
Экспериментальный гиперзвуковой самолет Норт Америкен Х-15
Технология, отработанная на «Валькирии», нашла применение в конструкции военно-транспортного самолета Локхид С-5
«Валькирия» продолжала лететь прямо еще 10-15 с, после чего накренилась вправо, опустила нос и вошла в интенсивное движение по рысканию. Часть ее левой консоли отлетела из-за чрезмерной перегрузки, а затем самолет попал в плоский штопор. Первый летчик благополучно спасся, получив небольшие травмы, второй летчик погиб.
45-летний Дж.Уокер (Joseph A. Walker), пилотировавший F-104, был старшим летчиком- испытателем NASA и считался одним из наиболее опытных американских пилотов. При общем налете около 5000 ч он совершил 25 полетов на экспериментальном гиперзвуковом самолете Норт Америкен Х-15, причем установил на нем рекорды скорости и высоты полета. Все же расследовавшая катастрофу комиссия склонилась к мнению, что вероятная причина столкновения – ошибка Уокера, поскольку бортовые системы самолетов работали нормально, атмосфера была спокойной, видимость хорошей, признаков внезапного заболевания у летчиков не обнаружено, а гипотезу, что соударение обусловлено подсосом истребителя вследствие завихрения воздушного потока между ним и «Валькирией», признали несостоятельной. Уокер, по-видимому, выдерживал дистанцию до ХВ-70, визуально контролируя расстояние от своего самолета до передней секции фюзеляжа ХВ-70. Если это так, то крыло «Валькирии» находилось вне поля зрения пилота. «Очевидно, что перемещение F-104 с безопасной дистанции в точку контакта происходило постепенно и не осознавалось летчиком… Наши выводы подтверждаются тем обстоятельством, что в момент соударения F-104 с опущенным концом крыла ХВ-70 голова летчика была ниже уровня продольной оси фюзеляжа ХВ-70 по меньшей мере на 3 м».
Второй летчик «Валькирии» К.Кросс (Carl S.Cross) также был опытным пилотом с общим налетом более 8500 ч, но на «Валькирии» он совершал первый вылет, который для него оказался и последним. Вероятная причина того, что он не смог катапультироваться – попадание ХВ-70 в плоский штопор. Дело в том, что закрытие створок капсулы и ее катапультирование происходили только после предварительного смещения кресла назад давлением сжатого газа. Центробежные силы, возникающие при вращении самолета в плоском штопоре, оказались на «Валькирии» весьма значительными (из-за большого выноса кабины экипажа относительно центра масс самолета) и воспрепятствовали перемещению кресла назад. Аварийная ручная система перемещения кресла также не могла преодолеть действия центробежных сил. Командиру экипажа Э.Уайту (Alvin S. White), шеф-пилоту фирмы Норт Америкен, повезло, так как он рванул рычаг катапультирования в момент кратковременного замедления вращения самолета.
Военно-транспортный самолет Локхид С-141 также создан с использованием технологии от ХВ-70
ХВ-70А взлетает для исследований в полете характеристик будущих сверхзвуковых пассажирских самолетов
Англо-французский сверхзвуковой пассажирский самолет «Конкорд»
Российский сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144 конструкции ОКБ им.А.Н.Туполева
Потеря второй «Валькирии» стала большим ударом для программы скоростных испытаний, так как этот образец самолета был оборудован автоматической системой управления воздухозаборником и летчики именно на нем предпочитали выходить на числа М›2,5. На втором самолете была выполнена оговоренная контрактом задача – продемонстрировать установившийся полет при М=3 продолжительностью не менее 30 м. Полет с М=3, проходивший 19 мая 1966 г. на высоте около 21 км, длился 32 м. Тем самым фирма заработала 275 тыс долл. – вознаграждение, предусмотренное контрактом с ВВС. Испытания оставшегося первого самолета продолжались еще два с половиной года: последний испытательный полет он совершил 17 декабря 1968 г., а 4 февраля 1969 г. был передан в музей ВВС. Налет обоих самолетов составил 249 ч 22 м в 128 полетах, из них более 42% (106 ч 48 м) на сверхзвуковых скоростях и более 20% (51ч 34 мин) при М›2.
Создание самолета ХВ-70 было крупным техническим достижением. Но хотя он и оставил глубокий след в авиации, его роль в основном свелась к освоению авиационной промышленностью новых технологических процессов производства конструкций из высокопрочных сталей и титана, которые были впоследствии применены на бомбардировщике Дженерал Дайнэмикс F-111, военно-транспортных самолетах Локхид С-5 и С-141, истребителе Макдоннелл-Дуглас F-4 и на других самолетах. В то же время компоновка ХВ-70 не стала образцом для последующих сверхзвуковых самолетов, хотя на нем и были предприняты масштабные исследования в рамках изучения сверхзвуковых пассажирских самолетов. Крупный недостаток пакетного размещения двигателей – увеличение массы конструкции из-за большой длины воздушных каналов. Поэтому, например, на англо-французском сверхзвуковом пассажирском самолете «Конкорд» было решено применить более короткие разнесенные гондолы двигателей, установленные под консолями крыла. На российском Ту-144 было применено промежуточное решение – отдельные гондолы, но со сравнительно небольшим разносом и размещением под фюзеляжем. Вообще говоря, установка двигателей под крылом разгружает крыло и таким образом облегчает конструкцию, но в то же время отказ одного двигателя и возникновение несимметрии тяги при сильном разносе двигателей может существенно усложнить пилотирование самолета и обеспечение его путевой устойчивости. Очевидно, конструкторы Ту-144 не пошли на большое разнесение двигателей в целях повышения безопасности полета, не будучи уверены в высокой надежности двигателей.
На ХВ-70 предполагали достичь сверхзвукового аэродинамического качества 8-8,5, дозвукового – около 12-13. Сравнительно высокое крейсерское качество «Конкорда» и Ту-144 – «бесхвосток» без переднего дестабилизатора, было получено благодаря усовершенствованию методов аэродинамического расчета, что позволило применить неплоское крыло оживальной формы в плане.
На Ту-144 реально достигнуто качество 8,1 при М=2, на перспективном сверхзвуковом пассажирском Ту-244, который также проектируется по схеме «бесхвостка», намечается получить качество 10 при М=2 и 15 при М=0,9. Кроме того, Ту-144 и «Конкорд» рассчитаны на меньшие скорости полета, по сравнению с ХВ-70, и выполнены, в основном, из обычных алюминиевых сплавов. США, как известно, так и не создали сверхзвукового пассажирского самолета.
Стратегический высотный «трехмаховый» разведчик Локхид SR-71
Поворотные концы крыла ХВ-70 существенно снижали безопасность полета: при их заклинивании в полностью отклоненном положении самолет не мог совершить безопасную посадку, и экипаж должен был катапультироваться.
В отличие от В-58, который одно время предлагалось модифицировать в маловысотный бомбардировщик, для «Валькирии» подобных предложений не было. Одна из причин этого – ее чрезмерная (на порядок выше, чем у «двухмахового» бомбардировщика В-58 и «трехмахового» разведчика SR-71) чувствительность к турбулентности атмосферы. «Валькирия» обладала таким недостатком несмотря на то, что удлинение крыла у нее было несколько меньше (1,75 в сравнении с 2,1 у В-58 и 1,9 у SR-71). Вызывалось это, главным образом, сравнительно малой жесткостью длинного фюзеляжа, хотя играла роль и малая удельная нагрузка на крыло (410 кг/м2 при максимальной фактической взлетной массе, тогда как у В-58 и SR-71 нагрузка достигала примерно 520 кг/м2 ).
ХВ-70 стал первой за рубежом крупной сверхзвуковой аэроупругой конструкцией. Его большие размеры, применение тонкого треугольного крыла и длинного гибкого фюзеляжа обусловили необходимость масштабных расчетов на аэроупругость. Эти расчеты выполнялись с применением новейшего по тому времени инструментария – цифровых и аналоговых ЭВМ, но все же не дали хороших характеристик самолета при полете в турбулентной атмосфере. Поэтому важной экспериментальной работой стали исследования на ХВ-70 системы GAS-DSAS, предназначенной для парирования нагрузок от воздушных порывов и подавления аэроупругих колебаний конструкции. Эта программа продолжила работы, проводившиеся на самолете Боинг В-52 (системы SAS и LAMS). Система GAS-DSAS предусматривала отклонение элевонов (по тангажу и крену), а также рулей направления по сигналам датчиков перегрузок. Исследования показали, что для уменьшения интенсивности изгибных колебаний фюзеляжа целесообразно использовать небольшие горизонтальные и вертикальные поверхности, расположенные по схеме «утка». В дальнейшем подобная система была применена на бомбардировщике В-1.
