ЧЕРНАЯ ПТИЦА КЛАРЕНСА ДЖОНСОНА

Михаил Никольский

"Келли" Джонсон

Рожденный во тьме

Характеристики разведчика U-2 впечатляли… Тем не менее, еще до окончания его испытаний Ричард Биссел, заместитель директора ЦРУ Аллена Даллеса, приступил к организации специальной группы, которой предстояло разработать техническое задание на перспективный самолет разведчик. Видимо, в Лэнгли располагали данными, близкими к реальным о состоянии дел в ПВО Советского Союза. По расчетам ЦРУ, операция "Оверфлайт" (воздушная разведка глубинных районов СССР), не могла продолжаться безнаказанно более двух лет. Оценка эта оказалась скорее пессимистичной, чем оптимистичной: первый полет над Польшей в рамках программы "Оверфлайт" летчик ЦРУ Карл Оверстрит (интересная игра слов "оверфлайт" - "оверстрит", если, конечно "оверстрит" не является псевдонимом) совершил 19 июня 1956 г. В последний - наиболее широкоизвестный - Фрэнсис Гарри Пауэрс поднял U-2 1 мая 1960 г. В это время в США уже полным ходом велись работы по самолету "Архангел".

В конце 1957 г. Дик Биссел попросил создателя U-2 Кларенса Джонса найти возможность проанализировать вероятность поражения гипотетического самолета-разведчика, летящего на разных скоростях и высотах, огнем средств ПВО, прежде всего - зенитно-ракетными комплексами. Пожалуй впервые в истории авиации разработчикам предполагалось оценить влияние снижения заметности самолета в электромагнитной области спектра на его уязвимость. Требование снижения ЭПР всплыло не вдруг - одним из очень неприятных открытий операции "Оверфлайт" стала легкость, с какой советские радары обнаруживали и отслеживали U-2.

Келли Джонсон подключил к проведению исследований лучших специалистов "Сканк Уоркс" - секретного отделения фирмы Локхид. Официально это подразделение именовалось Advanced Development Company - компания перспективных разработок, однако во всем мире детище Келли Джонсона известно под своим неофицальным названием "Сканк Уоркс" ("Skunk Works" - работы скунса).

Сверхсекретное подразделение на фирме Локхид было организовано в 1943 г. специально под программу разработки реактивного истребителя ХР-80. Среди занятых в проекте инженеров чрезвычайной популярностью пользовалась полоса "Сконк Уоркс" ("Skonk Works) художника-карикатуриста Аль-Каппа в юмористической газете "Ли'л Эбнер". По соображениям секретности место дислокации группы в телефонных переговорах называть запрещалось, и как-то само собой получилось, что группа стала называться "Сконк Уоркс", пока еще на бытовом уровне. В середине 1943 г. на одном из совещаний в Вашингтоне срочно потребовалась консультация ведущего конструктора фюзеляжа ХР-80 Ирвинга Калвера. Калвер автоматически ответил в телефонную трубку · "Сконк уоркс слущает." В Вашингтоне удивились:
- Кто?
- Сконк уоркс, - уверенно повторил Калвер.

Так название группы засекреченных инженеров дошло до самого высокого уровня. Впрочем, там слово "сконк" восприняли как "сканк". Кларенс Джонсон пришел в ярость, когда узнал что название практически узаконено. "Сканк" и "Сконк" на слух звучат почти одинаково, а слово "сканк" хоть и обозначает скунса, но в дословном переводе звучит как "вонючка" (применительно к зверьку) или "подлец" (в отношении человека). Слово - не воробей, вылетит - не поймаешь. Окончательное написание "Skunk Works" появилось в 60-е годы, букву "о" на "u" заменили дабы избежать возможных претензий в отношении авторских прав на название со стороны Аль-Каппа, однако рисунок симпатичного скунсика в качестве символа отделения перспективных разработок появился раньше замены букв, также как и девиз "Быстро, тихо, вовремя". Официально название "Skunk Works" и логотип - скунс зарегистрированы в качестве торговой марки только в 1973 г.

Сотрудниками "Сканк Уоркс" спроектирован ряд этапных для мирового авиастроения самолетов: Р-80 "Шутинг Стар", F-94 "Старфайр", F-104 "Старфайтер", U-2, F-117 и, конечно же, SR-71, о котором и пойдет речь ниже.

Итак, анализ, проведенный инженерами "Сканк Уоркс" показал, что наилучшие шансы не быть сбитым будет иметь сверхвысотный и сверхскоростной самолет. За счет использования специальных материалов и выбор оптимальной формы планера можно резко снизить эффективную отражающую поверхность разведчика. Результаты исследования произвели впечатление как на самого Джонсона, так и на куратора из ЦРУ Дика Биссела. Биссел пробил на самом верху решение о начале работ по проектированию высотного скоростного малозаметного разведчика. Попробовать свои силы в разработке самолета на конкурсной основе было предложено фирме Локхид Эйркрафт Корпорейшн и отделению Конвэр Дивижн фирмы Дженерал Дайнемикс в конце 1957 г. Предложить-то предложили, но без заключения формального контракта и финансирования проекта со стороны правительства. Тем не менее, на обеих фирмах приступили к предварительному проектированию в надежде на поступление обещанных ассигнований. В 1958 г. удалось подготовить эскизные проекты разведчиков; ЦРУ на эти работы не затратило ни цента!

Надо отдать должное Бисселу, ставшему едва ли не главным "мотором" проекта, который хорошо понимал степень технического риска при разработке самолета с заложенными беспрецедентными на то время летными характеристиками и малой радиолокационной заметностью. Зам. директора ЦРУ, равно как и представители Локхида и Конвэр, считал невозможным работу над проектом без солидного государственного финансирования. Биссел предложил организовать группу из наиболее талантливых специалистов в разных областях науки и техники, связанных с проектированием разведчика. Задачей группы, которую возглавил Эдвин Лэнд, стало "просвещение" высокопоставленных представителей администрации и командования вооруженных сил. В 1957-59 гг. группа собиралась шесть раз. Обычно, со стороны "официального" Вашингтона в заседаниях принимал участие заместитель министра обороны по ВВС и флоту, иногда на этих встречах выступали непосредственные руководители работ: Кларенс Джонсон от фирмы Локхид, Винсент Долсон и Боб Уайдмер из Конвэр. Тесное взаимодействие администрации и разработчиков позволило резко ускорить процесс принятия решения и избежать многих бюрократических и юридических рогаток.

Модель "Густо-2"

Предварительные проработки вариантов "Архангелов". Модель А-1

А-2	А-10
Модель А-11	Модели А-12 и А-6

Первое время работы по разведчику велись на "Сканк Уоркс" под шифром U-3, но с 21 апреля 1958 г. Джонсон ввел обозначение А-11. "Я начал работать над первым проектом самолета под шифром "Архангел", рассчитанным на крейсерскую скорость М=3 с дальностью полета 4000 миль (6437 км) на высоте 90 000 - 95 000 футов (27 431 - 28 955 м)" - вспоминал Джонсон. Впоследствии буква "А" в обозначении ввело в заблуждение многих. Буквой "A" (Attak) в ВВС обозначаются самолеты, предназначенные для нанесения ударов по наземным целям, в данном случае буква появилась от слова "Archangel"; существует, впрочем, еще одна версия: "А" обозначает "Agency", от CIA, Central Intellegence Agency - Центральное Разведывательное Управление. Параллельно инженеры "Сканк Уоркс" работали над проектом "Gusto 2" - околозвуковому летающему крылу с крайне низкой радиолокационной сигнатурой. 23 июля 1958 г. Джонсон доложил о работах "Сканк Уоркс" на заседании "неформальной" группы. Доклад военные восприняли благоприятно, однако представитель ВМС заметил, что флот видит разведчик как самолет на базе проекта "Gusto 2" с рабочим потолком в 150 000 футов (45 719 м); "затаскивать" аэроплан на такую высоты предлагалось при помощи аэростата, а разгонять до скоростей, на которых могут работать ПВРД должны были два ЖРД. Джонсон быстренько прикинул размеры потребного надувного шарика - получился баллон диаметром более мили. За основу был взят "Архангел".

Проект А-11 представлял собой относительно нормальный самолет, отдаленно напоминающий появившиеся позже Ту-144 и "Конкорд". Аэроплан проектировался по схеме бесхвостка с треугольным крылом, задняя кромка которого имела обратную стреловидность, силовая установка - два турбопрямоточных двигателя в гондолах под крылом. В августе 1958 г. Джонсон провел консультации с представителями моторостроительных фирм Марквард и Пратт энд Уитни относительно возможностей ПВРД. Одним из результатов тех консультаций стало перепроектирование А-11. На чертежи легли первые линии А-12. Джонсон счел возможным пересмотреть летные характеристики в сторону улучшения: скорость М=3,2, дальность - прежняя, потолок - 95 - 110 000 футов (28 995 - 33 528 м). Профиль полета представлялся как серия гигантских скачков с шагом в 52 мили от более плотных слоев атмосферы в менее плотные; нечто подобное предложил некогда профессор Зенгер в своем проекте орбитального самолета.

Между тем флот вовсе не отказывался от своего мнения относительно "воздухоплавающего" самолета, но Джонсон от данного проекта просто отмахнулся. На совещании 22-23 сентября он убедил власть предержащих в необходимости концентрации всех усилий "Сканк Уоркс" на проекте "Архангел II" - А-12. На том же заседании представители Конвэр отстаивали свой проект "Супер Хастлер", выполненный на базе бомбардировщика В- 58; самолет рассчитывался на крейсерскую скорость М=4. Расчетные данные "Архангела II" приводились следующие: максимальная взлетная масса - 135 000 фунтов (61 235 кг) практический потолок - 100 000 футов (30 479 м) дальность полета - 4000 миль (6 437 км) Силовая установка включала два ТРД J58 и два ПВРД диаметром 75 дюймов (1905 мм).

Однако и этот проект не удовлетворил Джонсона - самолет получался чрезмерно дорогим и сложным из-за использования комбинированной силовой установки. Отказ от прямоточников сулил выигрыш в массе порядка 8-9 т. Турбореактивные двигатели Пратт энд Уитни J58 (гражданское обозначение JT11D-20) имели неплохие характеристики на больших числах М, имело смысл попробовать обойтись только ими. Этот ТРД создавался по заказу ВМС и был рассчитан на широкий диапазон скоростей: от посадочных до М=3. Джонсон называл эти двигатели турбопрямоточными, в них использовался перепуск воздуха по трубопроводам от четвертой ступени компрессора в форсажную камеру.

Дискуссию вызвал вопрос о размещении летчика. Существовало мнение, что на самолете необходимо использовать спасательную капсулу, однако Джонсон остановился на обычном катапультируемом кресле и использовании скафандра. Скафандр пилота А-12 практически аналогичен скафандру астронавта космического корабля "Джемини".

Существующий пока только в виде чертежей А-12 представлялся самолетом фантастическим, но даже его внешний вид меркнул перед буйной фантазией конкурентов из фирмы Конвэр.

Они предложили "Супер Хастлер", если верить названию - дальнейшее развитие сверхзвукового бомбардировщика В-58. На самом деле "Супер Хастлер" представлял собой совершенно новый проект самолета с расчетной скоростью полета М=6,25 (!!!) и практическим потолком 125 000 футов (38 099 км). "Передвигаться" в воздушной стихии на крейсерской скорости и рабочем потолке "Супер Хастлеру" предстояло с помощью двух ПВРД фирмы Марквард, а для взлета, посадки и разгона до рабочей скорости "прямоточников" предназначались два убираемых на крейсерской скорости ТРД Дженерал Электрик J85. В конструкции планера предполагалось широкое использование керамики. Смена названия виртуального самолета на последних стадиях проектирования сначала на "Фиш", а затем на "Кингфиш", таким образом, выглядит закономерной.

В конце ноября 1958 г. состоялось решающее совещание с участием президента США Эйзенхауэра о дальнейшей судьбе нескольких проектов разведчика ("Gusto", "Архангел", "Кингфиш"). Результатом обсуждения состояния дел и перспектив программы стало "добро" президента на государственное финансирование дальнейших работ по "Архангелу II" и "Кингфишу". Дабы раньше времени не привлекать внимание конгресса, ассигнования выделялись из специального резервного фонда ЦРУ.

Джонсон плотно засел за проект А-12. Полномасштабным проектированием занималось совсем немного людей из "Сканк Уоркс": Бен Рич (фактически детальное проектирование велось под его руководством), Дэйв Кэмбелл, Дик Фаллер, Дон Нельсон, Дик Кэнтрилл, Рэй Макгенри, Боб Батиста, Генри Комбс, Мерв Хил, Лорн Кэсс, Эд Болдуин, Эд Мартин, менеджером программы от фирмы Локхид был Дик Бом. Работу небольшого коллектива курировали от ЦРУ Дик Биссел и Джон Парангоски, от ВВС - бригадный генерал Лео Джери.

Программа имела чрезвычайный уровень секретности, сравнимый с тайной, окутывавшей проект "Манхэттен". О разработке А-12, кроме людей, непосредственно связанных с проведением НИОКР, знали президент США, несколько конгрессменов и несколько человек из ВВС. Категорически запрещалось увязывать ведущиеся работы с фирмой Локхид, все чертежи, а позже - узлы и агрегаты, маркировались "C&J Engineering" (С и J -слегка завуалированные инициалы Келли Джонсона, Kelly Johnson). Необходимые расчеты на компьютере НАСА в целях сохранения секретности выполнялись сотрудниками "Сканк Уоркс" только в ночное время, имевшаяся в НАСА ЭВМ была тогда самой мощной в американском авиапроме.

Проектирование шло тяжело, собственно говоря А-11 - далеко не первый вариант разведчика, только "официальных" проектов было двенадцать (от А-1 до А-12). К апрелю 1959 г. Джонсон пришел к выводу, что работы зашли в тупик, отчаянной попыткой выйти из которого стала попытка полной смены концепции применения самолета. Крайне сложный в эксплуатации и требовательный к взлетно-посадочным полосам аэроплан должен базироваться на одном аэродроме (авиабаза Мюрок) и выполнять полеты по всему "шарику" дозаправляясь в воздухе от летающих танкеров. Все же чисто авиационные проблемы, хоть со скрипом, но решались, в то время как совершенно непаханым полем оставалось задача снижения радиолокационной заметности. Джонсон решал задачу методом итерации: сначала отрабатывать "трехмаховую" аэродинамику и силовую установку, затем - снижение заметности в единой завязке с более-менее отработанной аэродинамикой и движками. Расчеты показали, что вероятность обнаружения А-11 радарами составляет 100% - такой результат никуда не годился. К июлю 1959 г. "скунсовцы" нашли оптимальный вариант, способный удовлетворить удовлетворить требованиям при условии некоторого снижения рабочего потолка. Джонсон смог убедить вышестоящих лиц в разумности корректировки расчетных летных характеристик.

Собственно, в июле 1959 г., удалось "нарисовать" тот А-12, который знает сегодня весь мир как SR-71 (тем не менее, А-12 и SR-71 - разные самолеты). Джонсон писал: "8 июля появился хороший шанс, что если самолет-разведчик будет построен, то это будет наш самолет." Окончательное решение о постройке прототипа и проведения летных испытаний (или А-12, или "Кингфиш") Эйзенхауэр принял лично 20 июля 1959 г. Через месяц заказчики из Пентагона, ВМС и ЦРУ решали какой самолет следует признать победителем конкурса.

Сравнительные расчетные характеристики А-12 и "Кингфиш" приведены ниже.

Продувочная модель А-12	Вариант А-12 по схеме утка был забракован по результатам продувок

Джонсон 28 августа записал в дневнике: "Сегодня разговаривал с руководителем программы. Он сказал, что мы получили заказ, Конвэр исчез с пейзажа. Базой для полномасштабного проектирования является А-12, методы работ и изготовления самолета полностью аналогичны использовавшимся при создании U-2. Беседа была сугубо приватной, нам выдвинули несколько условий:
- мы должны снизить заметность в радиолокационной области спектра настолько, насколько возможно;
- уровень секретности работ, по возможности, выше, чем при проектировании U-2;
- предельная экономия финансов в связи с огромной стоимостью программы в целом.

Мы говорили о проблемах секретности, людских ресурсах, сугубо специальных авиационных проблемах, а вечером я пригласил девять человек, занятых в программе, на торжественный ужин".

Официально фирма Локхид приступила к полномасштабному проектированию высотного скоростного и малозаметного самолета-разведчика 29 августа 1959 г. Интересно отметить, что другой локхидовский проект - "Gusto" аннулирован не был, а лишь временно приостановлен. Всего через два дня, 31 августа, Джонсон распорядился строить макет скоростного разведчика и его модель в масштабе 1:8. Фронт работ резко расширялся.

Весь сентябрь и октябрь велись интенсивные продувки моделей и аэродинамических трубах НАСА. Продувки выявили недостаточную устойчивость по каналу тангажа, а также серьезные проблемы, связанные с балансировкой самолета при полете на больших высотах.

Проект А-12 был выполнен по модифицированной схеме "бесхвостка" с крылом, плавно сопрягающимся с фюзеляжем, позже такая схема получит название интегральной.

Треугольное среднерасположенное крыло с положительным углом стреловидности по передней кромке 60° и отрицательным в 10° - по задней, имело очень тонкий двояковыпуклый профиль. С внешней стороны гондол двигателей применена коническая крутка носка крыла. Характерный внешний вид самолету придают развитые боковые наплывы, занимающие до 40% длины фюзеляжа, подобные боковые выступы сделаны и на внешних бортах гондол двигателей. Наплывы выполняют роль фиксированных передних поверхностей схемы "утка". Они оказывают благоприятное влияние на несущие свойства крыла, улучшают продольную и боковую устойчивость самолета, уменьшают изгибающий момент, действующие на носовую часть фюзеляжа.

Крыло многолонжеронной конструкции имеет кольцевые рамы для крепления гондол ТРД. На задней кромке каждой плоскости имеется по два элевона с максимальным углами отклонения ±12°. Других поверхностей управления или средств механизации не предусмотрено.

Хвостовое оперение состоит из двух цельноповоротных килей, смонтированных на гондолах ТРД и установленных под наклоном 15° к вертикали с завалом к продольной оси самолета. Максимальные углы отклонения килей ±20°. Возможно как совместное отклонение килей, так и индивидуальное.

Уменьшение ЭОП, наряду с достижением огромных скоростей и высот, считалось одним из основных требований к самолету. На малозаметность "работали" удлиненный боковой профиль фюзеляжа и гондол двигателей, плавное сопряжение гондол, крыла и фюзеляжа, боковые наплывы и отклоненные внутрь кили. Примечательно, что площадь вертикального оперения считалась, исходя из соображений приемлемой управляемости, а не устойчивости, которую должна была обеспечивать специальная гироскопическая система. В конструкции боковых наплывов, носков крыла, элевонов использовался радиопоглащающий сотовый заполнитель из пластика.

В начале декабря 1959 г. на радиотехнический полигон были доставлены три модели для испытаний на определение эффективной отражающей поверхности и исследований в области оптимизации формы планера с точки зрения снижения ЭПР. Как и ожидалось, наибольший всплеск отраженного сигнала давали входные и выходные устройства двигателей, вертикальное хвостовое оперение, наплывы фюзеляжа и гондол двигателей.

Головной боли разработчикам добавлял сам двигатель. Необычная даже для сегодняшнего дня конфигурация самолета отчасти обязана нежеланием конструкторов раздувать фюзеляж до диаметра двигателя и стремлением расположить воздухозаборники вне зоны влияния скачков уплотнения крыла и фюзеляжа. Двигатель у фирмы Пратт энд Уитни получился чересчур сложным и капризным для установки на "нормальные" самолеты. Флот от него отвернулся и в 1959 г. программа разработки ТРД J58 осталась без финансирования, что, конечно же, вовсе не облегчало работу по его "прописке" на борту А-12. На помощь пришло ЦРУ: руководство Управления перебросило средства, расходуемые на вялотекущую программу "Gusto", на адаптацию J58 к трехмаховому крейсерскому режиму полета. 30 января 1960 г., одновременно с официальными заверениями о выделении фирме Локхид ассигнований на постройку двенадцати А-12, руководство Пратт энд Уитни получило заказ на изготовление трех экспериментальных ТРД на базе J58, предназначенных для проведении серии стендовых испытаний, еще три движка следовало подготовить к началу 1961 г. уже для проведения испытаний в полете.

В целом силовая установка представляла собой очень сложное устройство, сочетавшее двигатель, осесимметричный воздухозаборник с подвижным конусом центрального тела, эжекторы. На больших числах М основная тяга создавалась даже не ТРД, а мотогондолой, которая как бы превращалась в прямоточный двигатель, при этом на долю собственно ТРД приходится лишь 17% создаваемой движущей силы. При больших скоростях полета ТРД J58 - всего лишь устройство, индуцирующее воздушный поток.

Шасси - обычной схемы - трехопорное, с носовой опорой. Носовая двухколесная стойка убирается в фюзеляж по полету. Основные опоры имеют по три колеса на одной оси и убираются в корневые части крыла по направлению к оси самолета. Отсеки основных опор расположены для предотвращения перегрева пневматиков в полете в зоне топливных баков, циркуляция топлива способствует охлаждению отсеков шасси.

Сборка первого А-12

Постепенно круг предприятий, вовлеченных в проект "Архангел II" все больше расширялся. Фоторазведывательное оборудование делали фирмы Перкин-Элмер и Кодак, Миннеаполис Ханиуэлл - инерциальную навигационную систему и систему автоматического управления полетом, Файруэлл Копорэйшн совместно с Дэвид Кларк Корпорейшн - оборудование жизнеобеспечения.

Сложнейшей проблемой стал выбор основного конструкционного материала. Высокие скорости полета гарантировали высокий нагрев планера, ввиду чего пришлось выбирать титан (85% конструкции) и композиты (около 15%). Широкое использование титана облегчало жизнь конструкторов и сильно усложняло работу технологам. Как известно, титан - один из самых сложных в обработке материалов, вплоть до начала 1961 г. до 80% титановых поковок приходивших в адрес фирмы Локхид для дальнейшей обработки браковалось.

Тепловой барьер сделал специалистов по материаловедению едва ли не главными фигурами, вполне сопоставимыми по статусу с аэродинамиками. Требовалось обеспечить не только прочность конструкции при высоких температурах, но и обеспечить работу топливной и гидросистем, одни работы по созданию остекления фонаря кабины обошлись в 2 млн. долл. и заняли три года. Обнаружился "удивительный недостаток" электрооборудования, способного работать в условиях высоких температур, особенно, проводов, штепсельных разъемов и преобразователей. Причем в предложениях недостатка не было, однако почти вся аппаратура имевшая гарантийную температуру работы вплоть до 540°С предназначалась для ракетной техники и могла работать при высоких температурах всего несколько минут.

С рабочей жидкостью для гидросистемы связан эпизод, достойный анекдота. Фирма Локхид направила в адрес различных поставщиков просьбы прислать образцы жидкостей, пригодных для работы при высоких температурах. Одна фирма прислала образец, способный работать при 315°С. Образец почему-то находился в тривиальном брезентовом мешке и представлял собой порошок белого цвета. В жидкое состояние порошок переходил при температуре 93°С. Оригинальное, конечно, решение, но как быть, когда температура системы равна температуре воздуха на аэродроме, к примеру +30°? Паяльной лампой подогревать что ли? Порошкообразная жидкость была отвергнута.

Решению многих вопросов способствовало изготовление макета передней части фюзеляжа со всем оборудованием для исследования влияния нагрева на всю конструкцию в целом. Отдельно в условиях воздействия высокотемпературного потока воздуха испытывался натурный отсек крыла, сочетающий тонкую наружную обшивку и мощные лонжероны. Уже в первом испытании обшивка крыла сморщилась как тряпка. Гофрирование обшивки наряду с изменение способа крепления обшивки к лонжерону позволило увеличить прочность и избежать появления "морщин" при росте числа М.

Конструкция фюзеляжа рассчитана на установившиеся температуры обшивки до +260°С и кратковременный нагрев до +315°С.

Уже в ходе летных испытаний всплыла еще одна более чем необычная проблема, связанная с нагревом самолета. Оказалось, что на посадке, в случае резкого уменьшения тяги двигателей и большой скорости снижения, корпуса двигателей остывали гораздо быстрее, чем диск компрессора. В результате лопатки начинали цеплять стенки корпуса.

Принятая компоновочная схема с большом разносом двигателей от продольно оси самолета имела очень большой недостаток - большую асимметрию тяги и лобового сопротивления при отказе одного двигателя. Чтобы парировать разворачивающий момент было решено использовать систему повышения устойчивости, способную за несколько миллисекунд отклонить руль направления на необходимый угол.