ニュース

短命のチタン合金の怪物 音速4倍に挑むスーパー迎撃機 xf-103

2024-09-25

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

1949 年、cia の情報は、ソ連の新型長距離爆撃機の数が急激に増加し、米国に対する脅威を増大させていることを示しました。もちろん、実際には、それはソ連による諜報上のでっちあげでした。実際には長距離爆撃機はそれほど多くはありませんでしたが、この時点ではソ連はまだアメリカの b-29 を模倣した tu-4 プロペラ爆撃機を多数使用していました。 (ホッキョクグマは歴史上何度もアンクル・サムの諜報システムを欺くことに成功しており、これもそのうちの一つです。)当時、アメリカ空軍はf-86d「セイバー」、f-89「スコーピオン」、 f- 94 機の「スパーク」はすべて亜音速機であり、これらの航空機の高高度および高速性能では、もはやソ連の新型爆撃機を迎撃する任務を遂行することはできません。いわゆる「ソ連の長距離爆撃機の脅威」に対抗するために、アメリカ空軍は同年、新しい高高度高速迎撃機の開発を提案した。これが「インターセプター 1954」プロジェクトだった。それが「1954」と呼ばれた理由は、アメリカ人がこの新型迎撃機の開発を期待していたためであり、迎撃機は1954年に就役した。

第二次世界大戦後、軍用機、特に戦闘機の設計と構造はますます複雑になり、その胴体構造、エンジン、航空電子工学システム、兵器システムは、独立した設計の単一のシステムとみなすことができなくなりました。システム間の関係を考慮して共同作業を行う必要があります。このとき、アメリカ空軍は、設計段階で航空機全体のすべてのサブシステムを統合した兵器システムの設計コンセプトを提案しました。この新しいコンセプトは、航空機全体にも適用されました。サブシステムには、全天候型火器管制レーダー システムと空対空ミサイル火器管制システムが含まれます。これら 2 つのシステムは、超音速飛行に適した航空機本体に統合する必要があります。

1950 年 3 月、「インターセプター 1954」プロジェクトにはコードネーム xf-103 が与えられ、同年 10 月にヒューズ社はアビオニクス システムの契約を取得し、6 月に入札のために米空軍に提出されました。翌年の1月には、リパブリック・エアクラフト・カンパニーだけが3つの異なる計画を提案するなど、合計6社が9つの異なる設計を提案した。 1951 年 7 月、アメリカ空軍は、コンベア エアクラフト カンパニー、ロッキード エアクラフト カンパニー、リパブリック コーポレーションが初期開発契約を獲得したと発表しました。 3 社がモデルを発表し、軍が勝者を評価します。しかし、後にアメリカ空軍は、3社が同時に活動するのはコストがかかりすぎると考え、ロッキード社はこの段階から排除された。

リパブリックの設計提案は、1948年に提案された全天候型高高度防衛戦闘機の設計を参照している。新しい航空機は、高度24,240メートル(8万フィート)でマッハ4(時速4,160キロ)の飛行速度に達すると予想されている。飛行速度が非常に速いため、高速飛行中に発生する高温に耐えるために機体全体がチタン合金を主材料として作られます。マッハ4の極超音速に達するために、エンジンシステムの設計も独特で、後のsr-71のj58エンジンと同様の可変サイクル原理を採用しています。つまり、マッハ2未満の速度では、通常のターボジェット エンジン動作モードでは、速度がマッハ 2 を超えると、エンジン ノズルを囲むダクト システムが開き、高速空気流がターボジェット エンジンのメイン チャネルをバイパスし、背後の燃焼室で直接点火して燃焼します。つまり、ラムジェットエンジンのように動作します。

この要件を満たすために、リパブリックは設計を改善するために既存の xj67 エンジンを選択しました。このエンジンは、英国ブリストル エンジン カンパニーの「オリンパス」ターボジェット エンジンのライセンス生産の輸出版です。改良型のxj67はxj67-w-1と呼ばれ、アフターバーナーは特別に設計されており、速度がマッハ2未満の場合は通常のアフターバーナーとして使用され、極超音速で飛行する場合はタンデムラムジェット燃焼室として使用されます。したがって、ラムジェットエンジンとも考えられます。これが xf-103 が「双発」航空機であるという噂の起源ですが、実際にはラムジェット エンジンは xj67-w-1 の一部にすぎません。

xj67-w-1 の最大推力は 6800 キログラム、アフターバーニング推力は 9980 キログラムで、この性能は後に sr-71 の j58 に採用され成功を収めました。しかし、当時の可変サイクルエンジンの開発技術的難易度はアメリカのエンジン業界のレベルをはるかに超えており、開発は最終的に失敗に終わりました。 xf-103 は最終的に通常の j65 ターボジェット エンジンを使用しましたが、速度がマッハ 2.5 を超えたため、タービンは空気流の影響を大きく受け、従来のエンジン タービンの制御方法では高高度および高速性能が大幅に制限されました。残念なことに、エンジンは制御不能になりオーバーレブになる傾向があったため、xf-103 の最高速度はマッハ 3 に制限されました。数年後、やはり通常のターボジェット エンジンを使用した mig-25 も同じ問題に遭遇しました。先進的なエンジンの開発の失敗により、xf-103 の速度上の利点が失われ、これが製造中止の主な理由の 1 つとなりました。

空気抵抗を軽減し、気流の干渉を避けるために、xf-103 の胴体デザインは非常に滑らかで、従来のキャノピーを含め、側面窓に変更された突起物がほとんどなく、航空機の前方視界がほとんどなくなり、パイロットは潜望鏡を使用して観察する必要があります。前部には一体型の射出脱出キャビンも使用されており、脱出キャビンは依然として下方に射出されます。主翼は短い三角形の翼設計で、水平尾翼も短い三角形で、腹部の下に垂直尾翼があり、着陸時に折りたたむことができます。

xf-103は、胴体の両側の兵器庫に6基のaim-4「ファルコン」空対空ミサイルと36基の無誘導ロケット弾を搭載することができ、空対空ミサイルは機首に取り付けられたレーダーによって誘導されます。

リパブリック社は 1953 年 3 月に xf-103 の実物大モデルを完成させ、1954 年 6 月に軍はリパブリック社に 3 機の試作機を製造する契約を与えました。リパブリック社はチタン合金に関しては非常に貧弱であり、加工技術において大きな困難に直面しました。かなりの技術的リスクのため、1954 年に xf-103 を実用化する予定は不可能となり、その後、予算超過が発生し、試作機の生産計画は 1 つだけになりました。さらに、xj67-w-1 エンジンも一連の遅延に見舞われ、最終的には 1957 年 8 月にアメリカ空軍は xf-103 開発計画を完全に中止しました。

同時期にリパブリックと競合するコンベア社は、失敗したxf-92a戦闘機をモデルとして使用して大型化し、最終的に新しいf-102迎撃機の設計を生み出した。この迎撃機の技術的リスクはxfのそれよりもはるかに小さい。 -103. アメリカ空軍は、f-102 は非常に信頼性が高いと信じており、設計はすぐに見直され、試験飛行用に生産されました。

振り返ってみると、xf-103 は経験よりも多くの教訓を残しました。リパブリック社はあまりにも大胆かつ革新的な設計をしており、現実と著しく乖離していたため、xf-103 は期待された性能を達成できませんでした。第一世代実用超音速戦闘機 (f-100) がまだ就役していない頃、リパブリック社は最大飛行速度がマッハ 4 の極超音速機の開発に熱心でした。この一歩は実に大きすぎます。可変サイクルエンジンとチタン合金の構造加工は、1950年代初頭に米国の航空産業が達成できたレベルを超えており、xf-103の失敗は開発当初から運命づけられていた。