Авиация и космонавтика 2003 12

Не стоит забывать – F-111 являлся первым в мире сверхзвуковым самолетом, оснащенным двухконтурными двигателями. Как будет работать система воздухозаборник-ТРДДФ на больших скоростях тогда толком никто не представлял. Один из конструкторов самолета вспоминал, что установка ТРДДФ считалась даже более технически рискованным мероприятием, чем использование крыла изменяемой стреловидности. При проектировании самолета основным критерием выбора того или иного решения являлось максимально возможное снижение лобового сопротивления в полете на сверхзвуковой скорости у земли (этот режим полета считался основным для тактического ядерного бомбардировщика). Смещение воздухозаборника под крыло ближе к двигателям позволяло уменьшить смачиваемую поверхность планера, но одновременно «обещало» высокую вероятность возникновения турбулентности потока внутри канала, как следствие воздействия потока, обтекающего крыло. Повышалась также вероятность «заглатывания» воздухозаборником пограничного слоя воздуха, "прилипшего" к нижней поверхности крыла. Все это вместе взятое приводило к росту радиальных флуктуаций давления вдоль диаметра компрессора двигателя. Представители фирмы Дженерал Дайнемикс в свое время обратили внимание на этот факт инженеров с фирмы Пратт энд Уитни. Двигателисты успокоили самолетчиков – флуктуации укладывались в существовавшие на тот момент допуски. Как выяснилось, допуски были справедливы для обычных, не двухконтурных, турбореактивных двигателей. На момент создания ТРДДФ TF-30 конструкторы не обладали достаточной информацией об особенностях двухконтурных турбин В документации, переданной разработчикам планера, вообще не содержалось конкретных числовых требований к вариациям давления воздушного потока перед компрессором.

Летом 1964 г. фирма Пратт энд Уитни получила данные о радиальных флуктуациях давления на основе продувок самолета в аэродинамических трубах. К ноябрю, за месяц до первого полета F-111, двигателисты завершили испытания турбины с имитацией перепада давления. Фирма Пратт энд Уитни по результатам испытаний дала официальное заключение о допустимости полученного самолетчиками разброса величин давления потока.

Скандал разразился после приостановки полетов первого прототипа по причине срыва компрессора. Выяснилось, что нормально летать на сверхзвуке самолет не способен. Самолет начинили дополнительной измерительной аппаратурой для замера параметров потока в воздухозаборниках и после двухнедельной задержки продолжили полеты. Неполадки с форсажными камерами и компрессорами ждать себя не заставили. Среди причин назывались дефект системы регулирования тяги на форсаже и несовершенство конструкции воздухозаборника. Двигатель TF-30-P-l являлся первым ТРДД с регулируемой на форсаже тягой. В форсажной камере имелось пять форсуночных колец, автоматически включавшихся при увеличении тяги, причем при включении очередного кольца выключалась часть работающих форсунок. Выключение отдельных форсунок иногда приводило к выключению форсажа вообще, в результате из резкого скачка давления обратного потока воздуха от форсажной камеры к компрессору происходил срыв работы последнего. Самое главное – полеты оснащенного дополнительной аппаратурой самолета привели к пересмотру допусков на флуктуации давления. К изменению давления по радиусу компрессора ТРДДФ оказался гораздо более чувствительным, чем просто ТРД. Подтвердилась предсказанная особенность компоновки самолета – воздухозаборник в полете на больших углах атаки или на больших высотах и сверхзвуке «глотал» пограничный слой.

Вообще, исследования влияния изменения давления на работу двигателя TF-30 начались только после очевидных неудач в испытательных полетах. Появились средства на оснащение прототипа датчиками и проведение серии полетов. Флот изучал работу турбины в высотной камере. В 1965 г. был проведен большой объем исследовательских работ, включая натурные продувки системы воздухозаборник- двигатель-сопло в аэродинамической трубе НИЦ им. Арнольда. По результатам исследования на самолете были установлены генераторы вихрей (тур- булизаторы), оптимизирующие поток в каналах подвода воздуха к двигателю.

В принципе, все эти работы следовало проводить, как минимум на год раньше. Но ранних этапах проектирования самолета TFX никто не обратился в НАСА с просьбой проведения исследований по вопросу согласования двигателя и воздухозаборника. Усилия НАСА были направлены исключительно на поиск путей снижения сопротивления самолета в маловысотном сверхзвуковом полете. Впрочем, эти исследования НАСА трудно назвать успешными – сопротивление реальной машины оказалось на 30-40% больше расчетного. В конце 50-х – начале 60-х годов самые светлые головы НАСА занимались совсем не авиацией, на первом плане стояли баллистические ракеты и космические аппараты.