Lockheed XF-104

Lockheed XF-104
Widok z samolotu.
53-7786 , pierwszy z dwóch Lockheed XF-104 prototypów , w locie nad pustynią w połowie -1950s .
Budowniczy Lockheed Corporation
Rola Prototyp z kolektora
Status Program zakończony
Pierwszy lot 4 marca 1954
Numer zbudowany 2
Warianty lub pochodne Myśliwiec Lockheed F-104 Starfighter

Lockheed XF-104 to prototyp z przechwytujących jednosilnikowych, wysokiej wydajności, naddźwiękowych szereg prostych i lekkich myśliwców w Stanach Zjednoczonych Air Force (USAF). Zbudowane są tylko dwa urządzenia: jedno służy głównie do badań aerodynamicznych, a drugie służy jako stanowisko testowe dla uzbrojenia. Oba prototypy ulegają zniszczeniu w wypadkach podczas testów, ale nie przeszkadza to w karierze przyszłego myśliwego: XF-104 jest prekursorem myśliwca F-104 Starfighter , który zostanie wyprodukowany w ponad 2500 egzemplarzach.

Podczas wojny koreańskiej piloci myśliwców USAF zostali zdeklasowani przez radzieckich pilotów latających na MiGach . Inżynierowie Lockheed , kierowani przez Clarence'a "Kelly'ego" Johnsona , projektują i przekazują projekt Siłom Powietrznym . Konstrukcja wyróżnia się czystością, zwłaszcza cienkimi skrzydłami i kadłubem w kształcie pocisku, podobnie jak nowy system wyrzutu pilotów.

Pierwszy take - off z XF-104 odbywa się wLuty 1954. Wystąpiły problemy z programem testów w locie, z których kilka zostało rozwiązanych, chociaż osiągi XF-104 były powyżej szacunków. Mimo że oba prototypy zginęły w wypadkach, USAF zamówiły 17 samolotów F-104 do testów przedprodukcyjnych i eksploatacyjnych. To zainspirowało stworzenie myśliwca F-104 Starfighter , który wejdzie do służby w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie, jako myśliwiec pierwszej linii w wielu krajach.

Rozwój

Kelly Johnson , główny inżynier w Skunk Works of Lockheed , spędził trochę czasu w Korei wGrudzień 1951i przedyskutuj z pilotami myśliwców, jakiego typu samolotu chcą. Mniej więcej w tym czasie piloci USAF stawili czoła MiG-15 „  Fagot  ” w swoim F-86 Sabre i wielu pilotów uważało, że MiG-y były lepsze od większych i bardziej złożonych modeli amerykańskich. Piloci wymagają małego i prostego urządzenia o doskonałej wydajności. Jeden pilot w szczególności płk Francis Gabreski jest cytowany i mówi: „Wolałbym cel z kawałka gumy do żucia naklejane na przednią szybę” i mówi Johnson radar „to strata czasu . ”

Po powrocie do Stanów Zjednoczonych Johnson od razu przystąpił do projektowania takiego samolotu, zdając sobie sprawę, że wkrótce zostaną opublikowane oficjalne wymagania. WMarzec 1952jego zespół jest kompletowany, a jego członkowie projektują kilka propozycji urządzeń, począwszy od modeli 3,6  t , po inne znacznie większe, o masie 23  t . L-246 , oznaczenie, w którym koncepcja znana następnie pozostawała zasadniczo podobny do modelu L-083 Starfightera końcu dostarczonej.

Projekt jest przedstawiany Siłom Powietrznym wListopad 1952, który wykazuje wystarczające zainteresowanie, aby przedstawić nową propozycję, zachęcając kilka firm do udziału. Otrzymano trzy dodatkowe projekty; Republika AP-55 , ulepszoną wersję swojego prototypu XF-91 Thunderceptor  ; North American NA-212 , który ostatecznie powinien przekształcić się w F-107  ; oraz Northrop N-102 Fang , nowy model z silnikiem z General Electric J79 . Chociaż wszystkie z nich są interesujące, Lockheed ma przewagę nie do pokonania i otrzymuje kontrakt na rozwój w rokuMarzec 1953.

Dane testowe z programu rakiety odrzutowej / bezzałogowej rakiety Lockheed X-7 , uruchomionego wcześniej, okazują się nieocenione dla badań aerodynamicznych: XF-104 rzeczywiście musi mieć takie same sekcje skrzydła, ogona i profilu X-7 . Doświadczenie zdobyte dzięki Douglas X-3 jest również wykorzystywane w fazie projektowania XF-104 . Ponad 400 oprzyrządowanych rakiet artyleryjskich pobranych z nadwyżki zostaje wystrzelonych w celu przetestowania kilku modeli profilowych i ogonowych; zdjęcia i dane telemetryczne są odzyskiwane na spadochronie.

Prace postępują szybko, drewniany model jest gotowy do inspekcji pod koniec kwietnia, a prace nad dwoma prototypami rozpoczynają się pod koniec maja. W tej chwili silnik J79 nie jest gotowy; Dlatego oba prototypy są zaprojektowane tak, aby zamiast tego wykorzystywać silnik Wright J65 , licencjonowaną wersję Armstrong Siddeley Sapphire . Budowa pierwszego prototypu XF-104 , noszącego numer identyfikacyjny ( seryjny ) 53-7786 , numer buzz FG-786 , rozpoczęła się latem 1953 roku w fabryce Lockheed w Burbank w Kalifornii. Ten samolot jest napędzany silnikiem turboodrzutowym Wright J65-B-3 bez dopalacza, zbudowanym przez Buicka . Pierwszy prototyp został ukończony na początku 1954 roku i zaczął latać w marcu. Od udzielenia zamówienia do pierwszego lotu minął tylko rok. Ten krótki okres wydaje się nie do pomyślenia w dzisiejszych czasach, kiedy od dziesięciu do piętnastu lat prac projektowych i rozwojowych jest czasem potrzebnych do przekształcenia koncepcji w odpowiedni samolot. Budowa drugiego prototypu ( seryjny 53-7787 ) przebiega wolniej.

Opis techniczny

Aby osiągnąć pożądane osiągi, Lockheed wybiera minimalistyczne podejście: projekt, który zapewniłby wysokie osiągi przy najlżejszej obudowie i możliwie najbardziej aerodynamicznym kadłubie wokół jednego mocnego silnika. Projektanci skupili się na zmniejszeniu oporu i masy samolotu.

XF 104 zawiera rodnik konstrukcję skrzydła. Większość myśliwców odrzutowych tego czasu (i dziś) używa skrzydła w strzale lub skrzydła delta . Zapewnia to rozsądną równowagę między osiągami aerodynamicznymi, siłą nośną i wewnętrzną przestrzenią na paliwo i przekładnię. Jednak testy Lockheeda wykazały, że najbardziej wydajną formą do szybkich, naddźwiękowych lotów jest średniopłat, trapezoidalny , prosty i bardzo mały. Skrzydło o niskim wydłużeniu jest niezwykle cienkie, a stosunek cięciwy do grubości wynosi zaledwie 3,4%. Przednie krawędzie skrzydeł są bardzo cienkie (0,41  mm ) i na tyle ostre, że stanowią zagrożenie dla załóg naziemnych, a podczas operacji naziemnych montuje się urządzenia ochronne. Cienkość skrzydeł oznacza, że ​​zbiorniki paliwa i podwozie muszą być zgrupowane w kadłubie. W hydraulicznych siłowników , które sterują lotki tylko  o grubości 25 mm , aby zmieścić się w wolnej przestrzeni i są znane jako „piccolo” siłowników, ze względu na ich podobieństwo do instrumentu muzycznego. Skrzydła mają elektrycznie sterowane klapy krawędzi natarcia i spływu, które zwiększają siłę nośną przy małych prędkościach. XF 104 nie jest wyposażony w system kontroli granicznej warstwy , które dadzą urządzeń produkcyjnych.

Po intensywnym tunelu aerodynamicznym testów The stabilizator poziomy jest zamocowany na górnej części płetwy dla optymalnej stabilności i sterowania w skoku osi . Ponieważ płetwa jest niewiele krótsza niż długość każdego skrzydła i prawie tak samo wydajna aerodynamicznie, może działać jak skrzydło działając na ster (zjawisko znane jako „  holenderski przechył  ”). W celu skompensowania tego efektu, skrzydła są nachylone w dół, aby nadać im negatywny dwuścienny o 10 ° . Ster jest sterowany ręcznie i uzupełniony o mały obszar tłumiący odchylenie na końcu steru.

Kadłub XF-104 ma wysoki współczynnik gładkości , to znaczy ostro zwęża się w kierunku nosa i ma niewielką powierzchnię czołową wynoszącą 2,3  m 2 . Kadłub jest mocno obciążony: zawiera kokpit , awionikę , działo , całe paliwo , podwozie i silnik. Wloty powietrza zaprojektowane przez Bena Richa  (en) mają stałą geometrię i są pozbawione myszy, dzięki czemu zamontowana jednostka J65 nie może latać z prędkością 2 Macha . Są podobne do tych z F-94 Starfire , zamontowane nieco z dala od kadłuba, z wewnętrzną łopatką rozdzielającą, która izoluje wloty powietrza od turbulentnego powietrza warstwy granicznej . Połączenie tych cech zapewnia wyjątkowo niski opór, z wyjątkiem dużych łożysk , w których indukowany opór staje się bardzo wysoki.

XF 104 jest wyposażony w nietypowym gniazda wyrzucania dół Stanley B  (w) . Istnieje obawa, że ​​współczesne konstrukcje foteli katapultowych mogą nie mieć wystarczającej mocy wybuchowej, aby pilot mógł przelecieć nad ogonem o wysokim „T”. W przypadku, gdy fotel się nie odblokuje, można ręcznie otworzyć dolny właz kadłuba, a następnie opuścić statek powietrzny grawitacyjnie. Produkcja F-104S będzie później przekształcane do wyposażenia w górę miejsc wyrzucania, ale dolna klapa zostanie zachowana jako użytecznego urządzenia podtrzymującego.

Historia operacyjna

Testowanie i ocena

Pierwszy XF-104 (Lockheed 083-1001 , numer seryjny 53-7786 ) został przetransportowany do Bazy Sił Powietrznych Edwards , w wielkiej tajemnicy, w nocy z 24 na25 lutego, gdzie pilot testowy Lockheed Tony LeVier ma wykonać pierwszy test. Plik28 lutego 1954, Że XF-104 wykonuje planowany skok około 1,5 m nad ziemią podczas szybkiej taksówki, ale jego pierwszy oficjalny lot nie odbędzie się aż4 marca 1954. Podczas tego lotu podwozie nie mogło się złożyć i LeVier wylądował po mniej więcej dwudziestominutowym locie z niską prędkością. Regulacje i dodatkowe loty pokazują, że problemem jest zbyt niskie ciśnienie w układzie hydraulicznym. Złe warunki pogodowe przypnij XF-104 do ziemi do26 marca, gdzie nowe loty są wykonywane z podwoziem schowanym normalnie.

Drugi prototyp (Lockheed 083-1002 , numer seryjny 53-7787 ), wyposażony od początku w turboodrzutowy dopalacz J65, leci po raz pierwszy5 października 1954. Jako poligon doświadczalny uzbrojenia otrzymał działo M61 Vulcan 20  mm oraz system kierowania ogniem AN / ASG-14T-1 . Plik25 marca 1955The XF 104 n O  2, prowadzona przez pilota testowego Lockheed J. Ray Goudey, osiągnął maksymalna prędkość Mach 1,79 18000  m wysokości. To najwyższa prędkość osiągnięta przez XF-104 .

XF 104 n O  1 jest poddźwiękowych w locie poziomym, kiedy nie jest on wyposażony J65 bez dopalania, ale można go łatwo przekracza prędkość dźwięku w krótkim pochodzenia. WLipiec 1954, J65-B-3 został zastąpiony przez turboodrzutowy J65-W-7 z dopalaczem. Dzięki temu silnikowi osiągi XF-104 znacznie się poprawiają. Maksymalna prędkość pozioma wynosi 1,49 Macha na 12 000  m , samolot może osiągnąć wysokość 17 000  m przy wznoszeniu się świecy i 1,6 Macha przy opadaniu. Pierwszy XF-104 jest akceptowany przez USAF wListopad 1955.

Pierwsze testy w locie Vulcan na drugim samolocie zakończyły się sukcesem, ale 17 grudnia, podczas pożaru następuje eksplozja, a silnik J65 jest ofiarą pompowania . Tony LeVier natychmiast wyłączył silnik, samolot i zdał sobie sprawę z sytuacji awaryjnej podczas lądowania na Rogers Dry Lake  (in) . Późniejsze dochodzenie wykazało, że jedna z łusek pistoletu została wdmuchnięta w zamek , niszcząc śrubę z tyłu działa i przechodząc przez konstrukcję do komory paliwowej w przednim kadłubie. Paliwo rozproszyło się w komorze uzbrojenia i przedostało się przez uszczelki drzwi przedziału do wlotu powietrza po lewej stronie. Silnik został natychmiast zanurzony w paliwie, co doprowadziło do pojawienia się zjawiska pompowania.

Wypadki

XF 104 n O  53-7786 jest tracona w wyniku wypadku na11 lipca 1957podczas lotu testowego F-104A  ; zaczął niekontrolowanie wypływać z rufy. Cała tylna część oderwana od samolotu i pilot Bill Park musiał wyrzucić. Trzepotanie pionowe z tyłu jest znanym problemem, a prędkość samolotu w chwili wypadku była ograniczona do 0,95 Macha. Tony LeVier podjął próbę usunięcia samolotu z lotów i umieszczenia go w muzeum, argumentując, że jego wykonanie nie jest odpowiednie do misji myśliwskich.

XF 104 n O  53-7787 traci14 kwietnia 1955po zgromadzeniu ponad 1000 godzin lotu. Pilot Herman Salmon  (en) jest zmuszony do wyrzucenia podczas testów strzelania z serii na 15 000  m . Podczas testu działo źle działało i zaczęły być wyczuwalne silne wibracje, powodujące oderwanie się włazu wyrzutowego pod kokpitem. W kabinie spadło ciśnienie , przez co skafander Salmona puchnął , zakrywając jego twarz i uniemożliwiając mu widzenie. Przypominając bolesne doświadczenie LeViera z eksplozją pocisku armatniego, która miała miejsce w grudniu, Salmon zdaje sobie sprawę, że to samo przydarzyło mu się i że nie ma innego wyjścia, jak tylko wystrzelić. Później odkrywa, że ​​mógł uratować 53-7787 , przywracając go na niższą wysokość, a następnie czekając, aż jego skafander ciśnieniowy wypuści powietrze. Wraz z utratą stanowiska testowego , inżynierowie Lockheed muszą znaleźć inne rozwiązanie, a testy broni są kontynuowane na zmodyfikowanym F-94C Starfire . Dwa XF-104 zgromadziły około 2500 godzin lotu.

Wnioski z testów

Testy w locie pokazują, że szacunki osiągów są prawidłowe i chociaż był wyposażony w J65 o małej mocy, XF-104 leci szybciej niż inne myśliwce Century Series, które są obecnie opracowywane. XF 104 posiada sufit 18 000  m lub 2100  metrów nad występami, a szybkość i przeciągnięcie oszacowane zostaną przekroczone o 2 do 3%. Jednak niski ciąg J65 nie pozwala na wykorzystanie potencjału wydajnościowego modelu.

Pojawia się kilka drobnych problemów, ale można je łatwo naprawić. Amortyzator odchylenia od XF 104 okazuje się nieskuteczna i steru nie jest idealnie wyśrodkowane; problemy te są korygowane poprzez modyfikację systemu sterowania sterem. Ster bez napędu nie zapewnia odpowiedniej kontroli kierunkowej przy dużych prędkościach (moc hydrauliczna rozwiązuje ten problem w późniejszych wersjach F-104 ) i pojawiają się pewne obawy co do braku obsługi poddźwiękowej na dużych wysokościach.

Podczas wywiadu zapytano Kelly Johnson o jej opinię na temat samolotu: „Czy zrodziło się to z moich planów?” Pod względem wydajności tak. Jeśli chodzi o silnik, mieliśmy jeden z dużych problemów z wieloma silnikami, nie z J65, ale z J79. ” . Za rolę w projektowaniu płatowca F-104 Johnson otrzymał w 1958 roku wspólnie nagrodę Collier Trophy , dzieląc to wyróżnienie z General Electric (silnik) i United States Air Force ( Flight Records ).

Produkcja F-104

Oficjalne zatwierdzenie projektu XF-104 prowadzi do podpisania kontraktu na testy eksploatacyjne 17 YF-104A oraz na produkcję ponad 2500 wyprodukowanych w USA i licencjonowanych urządzeń na całym świecie.

Widoczne zmiany między XF-104 a wersjami produkcyjnymi Starfightera to dłuższy kadłub, aby pomieścić silnik J79 i dodatkowe paliwo, oraz przednie koło, które chowa się do przodu (z wyjątkiem wersji dwumiejscowych), aby zwiększyć swobodę miejsce na wysuwany fotel w dół. Podczas programu testowego YF-104A dodano stabilizator żołądka, aby zwiększyć stabilność lotu samolotu. Myszy wlotu powietrza, a także owiewka kadłuba między czaszą a ogonem, w której znajdują się przewody paliwowe, są również dodawane. Urządzenia produkcyjne otrzymują również przeprojektowany strukturę skrzydła z szyn w stali nierdzewnej , w celu wyeliminowania problemu trzepotanie ( drgania ).

Ze względu na niską wewnętrzną pojemność paliwa samolot ma tylko niewielki zasięg w locie. Projektanci planują następnie zwiększyć ilość paliwa na pokładzie najnowszych wersji, wydłużając przednią część kadłuba.

Charakterystyka techniczna

Dane myśliwców Lockheed F-104 Starfighter i F-104 Starfighter w akcji .

Główne cechy

Występ

Uzbrojenie


Uwagi i odniesienia

  1. Bowmana 2000 , str.  33.
  2. Drendel 1976 , str.  10.
  3. Bowman 2000 , str.  26.
  4. Bowmana 2000 , str.  32.
  5. Reed 1981 , s.  10.
  6. Upton 2003 , str.  13.
  7. Bowman 2000 , s.  27.
  8. Upton 2003 , s.  14.
  9. Jenkins i Landis 2008 , s.  168.
  10. Bowman 2000 , str.  29.
  11. Flight International , 30 maja 1958 , str.  739.
  12. Bowman 2000 , str.  28.
  13. Upton 2003 , s.  17.
  14. Pace 1992 , s.  17.
  15. Upton 2003 , str.  38.
  16. Bowman 2000 , str.  35.
  17. (w) WL Gunston , "  Myśliwiec Mach 2 Starfighter Lockheed dla USAF  " , Flight International ,20 kwietnia 1956, s.  442 ( czytaj online ).
  18. Upton 2003 , str.  45.
  19. Pace 1992 , s.  22.
  20. Kinzey 1991 , s.  6.
  21. Pace 1992 , str.  20.
  22. Kinzey 1991 , s.  4.
  23. Reed 1981 , s.  13.
  24. (w) Art Greenfield, "  Collier Trophy winners, 1950-1959  " , on National Aeronautic Association (ostatnia wizyta 9 grudnia 2012 ) .
  25. Flight International , 30 maja 1958 , str.  743.

Zobacz też

Powiązane artykuły

Bibliografia

Dokument użyty do napisania artykułu : dokument używany jako źródło tego artykułu.

Linki zewnętrzne