Republik XF-103 - Republic XF-103

XF-103
Republik XF-103 im Flug.jpg
Künstlerische Darstellung des XF-103
Rolle Abfangjäger
Hersteller Republik Luftfahrt
Designer Alexander Kartveli und William O'Donnell
Status In der Mock-up-Phase storniert

Die Republik XF-103 eine war amerikanische Projekt eine leistungsstarke zu entwickeln Raketen -Armed Abfangjäger zerstören kann sowjetische Bomber während bei Geschwindigkeiten so hoch wie fliegen Mach 3. Trotz einer längeren Entwicklung, es fortgeschritten nie über die Mockup Bühne.

Entwicklung

1949 beantragte die USAF einen fortschrittlichen Überschall- Abfangjäger zur Ausrüstung des Luftverteidigungskommandos . Formal als Waffensystem WS-201A bekannt, aber informell besser bekannt als der Abfangjäger von 1954, forderte es ein Überschallflugzeug mit Allwetterfähigkeit, einem leistungsstarken Abfangradar in der Luft und einer Luft-Luft-Raketenbewaffnung . Republic war eines von sechs Unternehmen, die Vorschläge einreichten. Am 2. Juli 1951 wurden drei der Designs für die weitere Entwicklung ausgewählt, Convairs vergrößerte XF-92 , die sich zur F-102 entwickelte , ein Lockheed-Design, das zur F-104 führte , und Republics AP-57. AP-57 war ein fortschrittliches Konzept, das fast vollständig aus Titan gebaut wurde und Mach  3 in Höhen von mindestens 18 km erreichte.

Ein maßstabsgetreues Mock-up der AP-57 wurde im März 1953 gebaut und inspiziert. Ein Vertrag über drei Prototypen folgte im Juni 1954. Die Arbeit an den Prototypen verzögerte sich durch anhaltende Probleme mit der Titankonstruktion und noch mehr durch anhaltende Probleme mit der vorgeschlagene Wright J67- Motor. Der Vertrag wurde später auf einen einzigen Prototyp reduziert. Am Ende ging die J67 nie in Produktion und die Flugzeuge, für die sie ausgewählt worden war, mussten sich anderen Triebwerksdesigns zuwenden oder wurden ganz gestrichen. Republic schlug vor, den J67 durch den Wright J65 zu ersetzen , einen viel leistungsschwächeren Motor. Das Projekt wurde schließlich am 21. August 1957 abgebrochen, ohne dass jemals fliegende Prototypen fertiggestellt wurden.

Das Design wurde im Rahmen des Long-Range Interceptor – Experimental (LRI-X)-Projekts, das schließlich zum nordamerikanischen XF-108 Rapier führte, kurz aufgeschoben . Teil dieses Projekts war die Entwicklung des fortschrittlichen Hughes AN/ASG-18 Puls-Doppler-Radars und der GAR-9- Rakete. Republic schlug vor, die F-103 als Testumgebung für diese Systeme mit zusätzlichen Treibstofftanks anzupassen, die einen Großteil der ursprünglichen Waffenschächte einnehmen, obwohl sie die Reichweitenanforderungen von LRI-X nicht annähernd erfüllen könnten. Es wurden einige Arbeiten durchgeführt, um das Mockup an die 40-Zoll-Antenne anzupassen, was eine erhebliche Vergrößerung des Nasenabschnitts erforderte. Aus dem Vorschlag wurde nie etwas, und stattdessen wurden Tests des ASG-18/GAR-9 an einer modifizierten Convair B-58 Hustler durchgeführt .

Entwurf

Ein Mock-up des F-103 wurde in der Republic-Fabrik gebaut. In diesem Bild ist die Pilotenkapsel in abgesenkter Position dargestellt.

Antrieb

Mach 3 Leistung in den 1950er Jahren war schwer zu erreichen. Düsentriebwerke verdichten die einströmende Luft, mischen sie dann mit Kraftstoff und zünden das Gemisch. Die resultierende Expansion von Gasen erzeugt Schub. Die Kompressoren können im Allgemeinen nur bei Unterschallgeschwindigkeit Luft aufnehmen. Um mit Überschall zu arbeiten, verwenden Flugzeuge fortschrittliche Einlässe , um die Überschallluft auf eine nutzbare Geschwindigkeit zu verlangsamen. Die dabei verlorene Energie erwärmt die Luft, was bedeutet, dass das Triebwerk mit immer höheren Temperaturen arbeiten muss, um den Nettoschub bereitzustellen. Der limitierende Faktor bei diesem Prozess ist die Temperatur der Materialien in den Triebwerken, insbesondere der Turbinenschaufeln direkt hinter den Brennkammern. Mit den damals verfügbaren Materialien waren Geschwindigkeiten weit über Mach 2,5 schwer zu erreichen.

Die Lösung dieses Problems ist der Ausbau der Turbine. Das Staustrahltriebwerk besteht hauptsächlich aus einem großen Rohr und lässt sich relativ leicht luftkühlen, indem zusätzliche Luft um das Triebwerk gedrängt wird. Experimentelle Staustrahlflugzeuge der Ära, wie die Lockheed X-7 , erreichten Geschwindigkeiten von bis zu Mach 4. Es gibt jedoch zahlreiche Probleme mit dem Staustrahltriebwerk. Der Treibstoffverbrauch, oder der schubspezifische Treibstoffverbrauch in Flugzeugen ausgedrückt, ist extrem schlecht. Dies macht allgemeine Operationen wie das Fliegen von einem Luftwaffenstützpunkt zu einem anderen teuer. Noch problematischer ist die Tatsache, dass Staustrahltriebwerke auf die Vorwärtsgeschwindigkeit angewiesen sind, um die einströmende Luft zu komprimieren, und erst oberhalb von Mach 1 effizient werden.

Alexander Kartveli , Chefdesigner von Republic, entwickelte eine Lösung für diese Probleme. Er schlug vor, einen Wright J67- Turbojet (ein in Lizenz gebautes Derivat des Bristol Olympus ) zu verwenden, der durch einen RJ55-W-1- Staustrahl dahinter ergänzt wurde. Die beiden wurden durch eine Reihe beweglicher Kanäle verbunden, die Luft zwischen den Triebwerken leiten konnten. Bei niedrigen Geschwindigkeiten würde das Flugzeug von der J67 angetrieben, wobei der RJ55 als traditioneller Nachbrenner fungierte und einen Gesamtschub von etwa 40.000 lbf (180 kN) erzeugte. Bei hohen Geschwindigkeiten, beginnend über Mach 2,2 , würde das Strahltriebwerk abgeschaltet und der Luftstrom vom Einlass würde um das Strahltriebwerk herum und direkt in den RJ55 geleitet. Obwohl der Nettoschub durch das Abschalten des Jets reduziert wurde, konnte das Flugzeug allein durch den Betrieb mit dem Staustrahl viel höhere Geschwindigkeiten erreichen.

Beide Motoren befanden sich hinter einem einzigen, sehr großen ventralen Ferri-Typ-Einlass, der eine markante, nach vorne geschwungene Lippe verwendet, eine Konfiguration, die auch für die Flügelwurzeleinlässe der F-105 Thunderchief verwendet wird . Die J67 wurde direkt hinter dem Einlass installiert, wobei der Einlass unter der Mittellinie des Flugzeugs lag. Der RJ55 wurde inline mit dem Rumpf im äußersten Heck eingebaut, als wäre er der Auspuff einer konventionellen Triebwerksinstallation. Oberhalb der J67 war ein erheblicher Leerraum für die Kanalisierung.

Flügel und Ruder

Alle Steuerflächen waren reine Deltaflügel . Der Hauptflügel wurde um 55 Grad gepfeilt und konnte um den Holm gedreht werden, um einen variablen Einfall zu ermöglichen. Für Start und Landung wurde die Tragfläche nach oben geneigt, um den Anstellwinkel zu erhöhen, während der Rumpf fast horizontal gehalten wurde. Die Länge des Rumpfes machte es schwierig, das gleiche Ziel zu erreichen, indem das gesamte Flugzeug nach oben gekippt wurde, was eine sehr lange Verlängerung des Fahrwerks erfordert hätte . Das System ermöglichte es dem Rumpf auch, mit verschiedenen Geschwindigkeiten flach zum Luftstrom zu fliegen, wodurch der Trimmwinkel unabhängig vom Flugzeug als Ganzes eingestellt wurde. Dies verringert den Trimmwiderstand und verbessert so die Reichweite.

Der Flügel war auf etwa zwei Drittel der Spannweite gespalten. Der Teil außerhalb dieser Linie kann sich unabhängig vom Rest des Flügels drehen. Diese beweglichen Teile fungierten als große Querruder , oder wie die Republik sie nannte, Tiperons . Um die Fläche vor und hinter dem Drehpunkt etwas ähnlich zu halten, war die Trennlinie vor dem Drehpunkt näher am Rumpf. Große konventionelle Landeklappen verliefen vom Rumpf bis zu den Tiperons. Hardpoints für Drop-Tanks waren etwa 1 ⁄ 3 des Weges von der Flügelwurzel entfernt vorhanden.

Die Höhenleitwerke waren scheinbar unterdimensioniert und unterhalb der Flügellinie angebracht. Die größere vertikale Flosse wurde durch eine Bauchflosse für Hochgeschwindigkeitsstabilität ergänzt. Diese Finne ist bei Start und Landung von hinten gesehen nach rechts gefaltet, um ein Aufschlagen auf den Boden zu vermeiden. Zwei Luftbremsen im Blütenblatt-Stil wurden direkt hinter den horizontalen Flächen montiert und öffneten sich in einem Winkel von etwa 45° in den Spalt zwischen den horizontalen und vertikalen Flächen. Eine Vorkehrung für einen Bremsfallschirm ist auf dem Mock-up und den diversen Artworks nicht ersichtlich, obwohl dies für damalige Flugzeuge üblich war.

Rumpf

Der Rumpf war völlig glatt, mit einem hohen Feinheitsverhältnis für geringen Widerstand bei Überschallgeschwindigkeit. Das Design wurde vor der Entdeckung der Flächenregel entwickelt und weist keine Wespentaille auf, die bei Flugzeugen, die hauptsächlich nach 1952 entwickelt wurden, üblich ist ein abgerundetes, rechteckiges Profil durch die Mitte, bevor es an der Motordüse wieder in eine reine Zylinderform übergeht.

Cockpit

Das Cockpit-Design hatte ursprünglich eine Überdachung, aber geringe Widerstandsanforderungen für hohe Geschwindigkeit legten nahe, dass sie entfernt werden sollte. Die Idee, eine Periskop-Anordnung für die Sicht nach vorne in Hochgeschwindigkeitsflugzeugen zu verwenden, war damals in Mode, die Avro 730 wählte ein sehr ähnliches System. Die Air Force forderte, dass es auf der F-103 verwendet wird. Kartveli war gegen diese Anordnung und drängte weiterhin auf die Verwendung eines "richtigen" Baldachins. Designdokumente während des gesamten Programms enthielten dies weiterhin als optionale Funktion, zusammen mit Leistungsschätzungen, die darauf hindeuteten, dass der Unterschied minimal sein würde.

Das auf Mockups gezeigte System verwendet zwei große ovale Fenster an den Cockpitseiten und ein Periskopsystem, das ein Bild auf eine Fresnel-Linsenanordnung direkt vor dem Piloten projiziert . 1955 wurde das Periskopkonzept an einer modifizierten F-84G getestet , die auf einem langen Überlandflug mit blockierter Vorwärtssicht des Piloten geflogen wurde.

Eine einzigartige Überschallrettungskapsel wurde für die XF-103 entwickelt. Der Pilotensitz befand sich in einer Schale mit einem großen beweglichen Schild vorn, das normalerweise in den Bereich vor den Beinen des Piloten nach unten geschoben wurde. Im Fall einer Druckentlastung würde der Schild vor dem Piloten nach oben rutschen und den Sitz zu einer unter Druck stehenden Kapsel abdichten. Einfache Fluginstrumente in der Kapsel ermöglichten es, das Flugzeug zurück zur Basis zu fliegen, und ein Fenster an der Vorderseite des Schildes ermöglichte die Verwendung des Periskopsystems. Im Notfall würde die gesamte Kapsel nach unten ausgeworfen, zusammen mit einem kleinen Teil des Flugzeugrumpfs, der eine stabile aerodynamische Form bereitstellte. Zum Ein- und Aussteigen wurde das Auswurfmodul auf Schienen aus dem Boden des Flugzeugs abgesenkt, so dass der Pilot einfach in den Sitz steigen, sich hinsetzen und das Modul in das Flugzeug heben kann. Die Kapsel war vollständig unter Druck, sodass der Pilot das Flugzeug ohne Druckanzug weiter betreiben konnte, wenn die Kapsel verschlossen war.

Avionik und Bewaffnung

Die gesamte Nase des Flugzeugs wurde von dem großen Hughes-Radargerät eingenommen, das (damals) große Erfassungsbereiche bot. Führung und Feuerkontrolle sollten von demselben MX-1179-Paket bereitgestellt werden, das für alle WS-201-Designs entwickelt wurde. Hughes hatte diesen Auftrag mit ihrem in Entwicklung befindlichen Feuerleitsystem Hughes MA-1 gewonnen. Waffen wurden in Buchten an den Seiten des Rumpfes hinter dem Cockpit getragen, die sich durch Hochklappen öffneten und dadurch die Raketen aus ihren Buchten drehten. Es sollte mit sechs GAR-1/GAR-3 Falcon (damals bekannt als MX-904) bewaffnet sein , mit einer wahrscheinlichen Anordnung von drei oder vier je GAR-1 und GAR-3, die paarweise abgefeuert werden (je einer Radar und Infrarot). geführt), um die Trefferchancen zu verbessern. Der XF-103 sollte auch 36 2,75-Zoll-"Mighty Mouse" -FFARs enthalten .

Spezifikationen (XF-103, wie vorgesehen)

Allgemeine Eigenschaften

  • Besatzung: ein Pilot
  • Länge: 77 Fuß 0 Zoll (23,5 m)
  • Spannweite: 34 Fuß 5 Zoll (10,5 m)
  • Höhe: 5,1 m (16 Fuß 7 Zoll)
  • Flügelfläche: 401 sq ft (37,2 m 2 )
  • Leergewicht: 24.949 lb (11.317 kg)
  • Bruttogewicht: 38.505 lb (17.466 kg)
  • Max. Startgewicht: 42.864 lb (19.443 kg)
  • Triebwerk: 1 × Wright XJ67 -W-3 Turbojet , 15.000 lbf (67 kN) Schub
  • Triebwerk: 1 × Wright XRJ55-W-1 Staustrahltriebwerk , 18.800 lbf (84 kN) Schub

Leistung

  • Höchstgeschwindigkeit: Mach 3 (als Turbojet) / Mach 5 (nur Ramjet)
  • Service-Obergrenze: 80.000 Fuß (24.390 m)
  • Steiggeschwindigkeit: 19.000 ft/min (97 m/s)
  • Tragflächenbelastung: 96 lb/sq ft (470 kg/m 2 )
  • Schub/Gewicht : 0,57 (nur Nachbrenner); 0,95 (Nachbrenner und Staustrahl)
  • Kampfradius: 245 Meilen (394 km)
  • Fährstrecke: 2.486 km

Rüstung

  • 36 2,75 Zoll (70 mm) FFAR- Raketen
und
oder

Siehe auch

Flugzeuge vergleichbarer Rolle, Konfiguration und Epoche

Anmerkungen

Zitate

Literaturverzeichnis

  • Crickmore, Paul, Lockheed Blackbird: Jenseits der geheimen Missionen. Oxford, Großbritannien: Osprey, 2004. ISBN  978-1-84176-694-2 .
  • Jenkins, Dennis R. "Titanium Titan: Die Geschichte des XF-103." Luftwaffe , Januar 2004.
  • Jenkins, Dennis R. und Tony R. Landis. Experimentelle und prototypische Kampfjets der US Air Force. Minnesota: Spezialpresse, 2008. ISBN  978-1-58007-111-6 .
  • Jenkins, Dennis R. und Tony R. Landis. Walküre: Nordamerikas Mach 3 Superbomber . North Branch, Minnesota: Specialty Press Publishers & Wholesalers, 2004. ISBN  1-58007-072-8 .
  • Tempo, Steve. X-Fighters: USAF Experimental and Prototype Fighters, XP-59 bis YF-23 . St. Paul, Minnesota: Motorbooks International, 1991. ISBN  0-87938-540-5 .

Externe Links