Из «Суперфортресса» в «Банши»: четырехмоторные крылатые ракеты дяди Сэма
Originally published at Только война. You can comment here or there.
После окончания Второй Мировой Войны, военно-воздушные силы армии США, несомненно, обладали сильнейшим в мире и наиболее современным парком стратегических бомбардировщиков. Он состоял из тысяч новейших тяжелых бомбардировщиков B-29 “Суперфортресс”, на тот момент не имевших серийного аналога. Скорость, высота полета, оборонительное вооружение и бомбовая нагрузка B-29 делали его впечатляюще эффективным оружием в арсенале Дяди Сэма, а недавний дебют атомного оружия возносил боевой потенциал американских бомбардировщиков на невероятную (пусть и не вполне еще ясно представимую) высоту.
«Суперфортрессы» в боевом построении. Дяде Сэму действительно было чем устрашать.
Однако, при всех его достоинствах, B-29 имел один крупный недостаток: он не был межконтинентальным. Его боевой радиус с бомбовой нагрузкой не превышал 3000 километров. Формально, тяжелый бомбардировщик мог добраться с американского континента до Евразии, но только в один конец.
Это американских стратегов совершенно не устраивало. Опыт войны с Германией и Японией ясно продемонстрировал, что американцы не могут все время полагаться на наличие плацдармов рядом с территорией неприятеля. Даже при наличии союзников, готовых предоставить свою территорию - что не было гарантировано - подобные передовые базы могли быть сметены внезапным нападением хорошо подготовившегося неприятеля, как это произошло с Францией в 1940-ом и на Тихом Океане в конце 1941. Синдром Пирл-Харбора, боязнь внезапного сокрушительного нападения, глубоко въелся в менталитет американского общества, и разрушительная мощь ядерного оружия только усиливала опасения. Американским стратегам приходилось исходить из того, что потенциально возможна ситуация, когда Соединенным Штатам придется наносить удары через океаны, непосредственно со своего континента.
Для такого сценария, стратегический бомбардировщик B-29 не годился. Его дальность была просто недостаточна, чтобы добраться с боевой нагрузкой хотя бы до Европы и вернуться обратно. Первый подлинно межконтинентальный бомбардировщик, громадный B-36 “Миротворец”, в 1946 году только поднялся в воздух, и было еще совершенно неясно, когда же и в каком количестве эти чрезвычайно дорогие машины поступят на вооружение. При этом летчики еще и испытывали жестокую конкуренцию со стороны флота, который не забывал напоминать всем и каждому: палубные самолеты с авианосцев могут наносить ядерные удары не хуже бомбардировщиков. Существовал вполне реальный риск, что Конгресс может согласиться с доводами моряков, и сократит финансирование стратегической авиации. Военно-воздушным силам срочно требовался какой-то проект, который мог бы “быстро и дешево” решить проблему, пускай даже и временно.
Идея была, в общем-то, проста. Если B-29 не хватает дальности, чтобы долететь до Евразии с бомбовой нагрузкой и вернуться обратно, то, значит, нужно сделать так, чтобы ему не нужно было возвращаться - оснастить системой автоматического управления и превратить бомбардировщик в гигантскую крылатую ракету на четырех поршневых моторах. Опыта использования беспилотных самолетов и переделки пилотируемых - в беспилотные, американцам было не занимать: в годы Второй Мировой Войны, американские фирмы производили десятки тысяч радиоуправляемых летающих мишеней для тренировки зенитчиков и пилотов истребителей. Американский опыт использования беспилотной авиации к 1946 году превосходил на порядок весь остальной мир, вместе взятый. Создание на базе B-29 гигантского самолета-снаряда, способного доставить атомную бомбу в один конец через Атлантику представлялось вполне посильной задачей.
В основе проекта лежала разработанная в годы войны система автоматической радионавигации SHORAN (SHort-RAnge-Navigation), разработанная Радио-Корпорацией Америки (RCA). Положение самолета в ней определялось путем триангуляции по двум наземным радиомаякам, дистанции до которых определялись по задержке ответа на сигналы транспондера самолета. Автоматический осциллятор через заданные промежутки времени приводил в действие передатчик самолета, и отсылал короткий “бип!”, отображавшийся светящейся точкой в центре экрана навигатора. Наземная станция принимала сигнал, и немедленно посылала ответный, что отображалось на экране навигатора второй светящейся точкой, смещенной в сторону от центра экрана. Расстояние между точками, определяемое по калиброванной шкале, соответствовало времени задержки сигнала - и, следовательно, реальной дистанции от самолета до станции. Определив, таким образом, дистанцию до двух разнесенных на некоторое расстояние станций, навигатор самолета мог триангулировать его реальное положение в пространстве.
Принципиальная схема навигации с помощью системы SHORAN.
Впервые предложенная в 1937 году, система была представлена вниманию тогда еще армейских ВВС США в 1940, как средство “слепой” ночной бомбардировки. Эксперименты продемонстрировали, что система обеспечивает выведение самолета в расчетную точку с точностью до 10 метров, на дистанции до 500 км от маяков. Поначалу американские пилоты (предпочитавшие оперировать днем) не особо заинтересовались системой, но по мере развития конфликта, возникла потребность и в ночных операциях. В 1944 году, образцы системы SHORAN были развернуты в Северной Италии, где с успехом использовались для “слепых” бомбардировок немецких объектов. Принцип был прост: цель располагалась в вершине треугольника, основание которого формировали две станции SHORAN, и расстояние от цели до каждой из станций было известно. Все, что требовалось пилотам - вывести самолет в точку, где задержка сигналов достигала бы предварительно заданных величин (соответствующих расстоянию от цели до каждой из станций SHORAN). После войны, RCA модернизировало систему, введя прямое механическое измерение дистанции, выводившейся теперь на циферблате под экраном
Бортовая навигационная панель SHORAN, использовавшаяся на бомбардировщиках B-29.
Высокая точность и автоматическое действие системы более чем удовлетворяли требованиям авиации. Казалось, все, что требовалось - это связать систему SHORAN с автопилотом, таким образом, чтобы самолет мог без участия человека поддерживать себя на курсе.
За осуществление проекта, получившего обозначение MB-29 (“M” - означало “missile”, то есть управляемый снаряд) и кодовое название MX-767 «Банши» взялась группа инженеров во главе с бывшим разработчиком автопилотов Алом Палайей. Ими была разработана система, автоматически сопоставлявшая задержку сигнала от первой и второй станций SHORAN. По сути, самолет-снаряд удерживал себя на биссектрисе угла, сформированного целью и двумя станциями SHORAN. Сигналы транспондеров от обеих станций, таким образом, приходили на самолет с одинаковой (постоянно возрастающей, по мере удаления самолета от станций) задержкой. Если задержка сигнала, скажем, от левой станции уменьшалась, а от правой - возрастала, это означало, что самолет отклонился от равносигнальной зоны влево. Автоматика вырабатывала сигнал рассогласования для автопилота, отклонявшего рули до тех пор, пока самолет не возвращался вновь в равносигнальную зону.
Для беспилотного управления самолетом, группа Палайи разработала специальный электромеханический компьютер, прокладывавший курс самолета. Компьютер учитывал следующие данные:
• Текущая дистанция до наземных радиомаяков - непрерывно от системы SHORAN.
• Текущий курс - непрерывно от магнитного компаса.
• Предельное удаление от обеих станций SHORAN до цели - фиксированное, установленное перед вылетом. Достижение заданного значения означало, что самолет находится над целью.
• Углы на обе станции SHORAN - фиксированные, установленные перед вылетом.
Поскольку эта автоматика не считалась полностью надежной, было решено, что самолет-снаряд будет выводиться в район цели на более простом, радиокомандном управлении с борта самолета сопровождения. Оказавшись рядом с целью, экипаж самолета сопровождения переводил самолет-снаряд под контроль SHORAN и возвращался назад, в то время как гигантская летающая бомба автоматически шла к цели.
В августе 1946 года, состоялся первый тест автоматической системы, смонтированной в опытных целях на двух старых бомбардировщиках B-17. Поднявшись с Гавайев, два опытных самолета MB-17 (сопровождаемые двумя самолетами управления DB-17) выполнили успешный перелет до аэродрома Майрок-Филд в Калифорнии (ныне, авиабаза Эдвардс). На борту обеих беспилотников находился экипаж, но его функции ограничивались лишь взлетом и посадкой: все остальное время, MB-17 шли либо под контролем самолетов управления, либо автоматически по маякам SHORAN. 2000-мильный перелет прошел успешно, подтвердив принципиальную работоспособность системы.
Беспилотные бомбардировщики QB-17 над Нью-Мехико, 1946 год.
13 января 1947 года, самолет-снаряд MB-17G из состава Экспериментальной Группы Управляемых Снарядов успешно выполнил симуляцию боевого задания. Поднявшись с аэродрома Эглин-Филд во Флориде, самолет-снаряд, в сопровождении самолета управления прошел до Вашингтона, переключился на систему SHORAN и успешно “атаковал” американскую столицу. Пресса, широко освещавшая эксперимент, была в полном восторге - и не скупилась щедро лить воду дифирамбов на мельницу авиаторов, изрядно способствуя становлению ВВС США как независимого рода войск в сентябре 1947 года. Что было еще более важным, политическая элита США убедилась в принципиальной работоспособности самой идеи дальнобойных управляемых снарядов.
Самолет управления DB-17.
В утвержденном 27 августа 1947 года меморандуме по беспилотной авиации, программа “Баньши” стояла на втором по важности месте - более приоритетной была только подготовка беспилотных самолетов для взятия проб воздуха после ядерных испытаний.
Однако на пути развития системы встала серьезная проблема. Система SHORAN не была приспособлена для дальней навигации. Ее радиус действия ограничивался кривизной земной поверхности - то есть самолет-снаряд “Банши” должен был постоянно оставаться в прямой “видимости” наземных станций. Для бомбардировочных операций на удалении 500 км, это не было проблемой, но для межконтинентальных операций не годилось.
В качестве решения проблемы, RCA предложило дополнить наземные станции мобильными “промежуточными” транспондерами, установленными на самолетах. Наземные станции SHORAN должны были определять позиции самолетов-маяков, а уже самолеты-маяки - определять, соответственно, положение в воздухе самолета-снаряда.
Это, естественно, потребовало существенного усложнения системы: если координаты наземных станций были постоянны и неизменны (и задержка сигнала от них - тоже), то самолеты-маяки постоянно двигались, и задержка сигнала от них постоянно изменялась. Проблему, в принципе, можно было бы решить, используя дирижабли - но воздухоплавательная программа целиком находилась под контролем флота, и летчики прекрасно понимали, что обращение за помощью к адмиралам будет де-факто признанием несамостоятельности новосформированных ВВС США.
Поэтому проблему начали решать сложным путем. На борту самолетов-маяков была смонтирована целая система, включавшая:
* Поисковый радар AN/APQ-13A, для фиксации на конкретную точку поверхности под самолетом.
* Индикатор положения AN/APA-44, для определения точного положения самолета относительно точки, зафиксированной радаром AN/APQ-13A.
* Электромеханический компьютер CP- (XA-19)/APN-56, для расчета точного значения задержки ответа транспондера на вызовы самолета-снаряда.
* Электромеханическое реле C- (XA-152)/APN-56, вводившее рассчитанную компьютером задержку в сигнал транспондера.
* Модифицированный транспондер AN/CPN-2.
Все это работало следующим образом. По сигналам наземных станций SHORAN, два самолета-маяка выходили на заранее рассчитанные “опорные” точки. При помощи радара AN/APQ-13A, каждый самолет-маяк фиксировал “опорную” точку на поверхности - и затем начинал летать туда-сюда вокруг точки. При этом его курс совпадал с лучом от наземной станции SHORAN до цели.
Во время этих воздушных упражнений, индикатор положения AN/APA-44 определял удаление самолета от “опорной” точки, которую зафиксировал радар AN/APQ-13A. На основании этих данных, компьютер CP- (XA-19)/APN-56 вычислял, какая должна быть задержка ответа транспондера, чтобы самолет-снаряд воспринимал ответный сигнал как идущий из “опорной” точки. По сути дела, компьютер просто прибавлял или отнимал несколько миллисекунд к/от стандартной задержке сигнала - тем самым компенсируя смещение самолета-маяка от точки фиксации. Дальность действия системы составляла порядка 320 километров.
Система выглядела очевидно переусложненной и потенциальным собирателем проблем, но иного выхода на тот момент у ВВС США просто не было. Проект “Банши” был на тот момент единственным их межконтинентальным средством доставки, потенциально более дешевым, чем перспективные бомбардировщики B-36. А именно вопрос цены был критическим в споре за финансирование с адмиралами. Схема применения “Банши” теперь выглядела так:
* Эскадрилья в составе самолета-снаряда MB-29, самолета управления DB-29 и двух самолетов-маяков поднималась с аэродрома и совместно шла к цели.
* Самолет-снаряд при этом находился под контролем самолета управления.
* Достигнув установленных точек, самолеты-маяки включали свои транспондеры SHORAN и начинали описанные выше навигационные маневры.
* Самолет управления переводил самолет-снаряд под контроль SHORAN и возвращался на базу.
* Самолет-снаряд продолжал движение под контролем системы SHORAN на самолетах-маяках. Курсовой компьютер отвечал за навигацию. При приближении к цели, автоматически включался компьютерный бомбовый прицел K-1, отвечавший за сброс боевой нагрузки и рассчитывавший поправки на ветер, скорость и высоту.
Диаграмма боевого вылета эскадрильи из 4-х самолетов.
Главным недостатком представлялось применение четырех самолетов в одном вылете - и только один из них должен был нести боевую нагрузку. В попытке решить эту проблему, инженеры предложили несколько возможных упрощений. Первое из них сводилось к идее исключить отдельный самолет управления, и перенести его функции на один из самолетов-маяков. В теории, это позволяло сократить на один число самолетов; на практике же, при этом возникали серьезные проблемы с переключением от радиокомандного управления на SHORAN. Для радиокомандного контроля, самолет управления должен был находиться рядом с самолетом-снарядом, отслеживая его визуально. Но так как в предлагаемом проекте самолет управления являлся в то же время и самолетом-маяком, неизбежно наступал момент, когда самолет-маяк должен был удалиться от самолета-снаряда и занять позицию.
Другое предложенное решение сводилось к исключению радиокомандной стадии вообще; самолет-снаряд должен был идти под управлением инерциального автопилота, и только у цели переходить под управление самолетов-маяков с SHORAN. Это предложение тоже не вызвало у авиаторов энтузиазма. Системы инерциальной навигации были в то время еще недостаточно совершенны, и существовал немалый риск, что оставленный без присмотра самолет-снаряд умудрится отклониться так, что не войдет в “треугольник” SHORAN.
Для проверки этой концепции, в ноябре 1948 года самолет B-29, взлетевший с авиабазы Эглин (Калифорния) прошел весь путь до Оаху на инерциальном автопилоте E-4. Метеорологические условия на пути были неблагоприятными, и в результате ошибка автопилота составила более 200 километров! По результатам эксперимента, авиаторы пришли к выводу, что “инерциальный” “Банши” сможет работать только при очень хороших погодных условиях, и это направление тоже было признано бесперспективным.
Наконец, решение было найдено в оснащении одного из самолетов-маяков дополнительным импульсным радиомаяком, и установке на самолет-снаряд радиокомпаса. Теперь, самолет-снаряд автоматически шел за самолетом-маяком, ориентируясь на его радиосигналы, и мог быть без труда введен в треугольник системы SHORAN. Именно эта концепция была в итоге избрана как основная.
Первый тревожный звоночек в отношении “Банши” прозвенел во второй половине 1948 года, когда программа оказалась в центре контрактных противоречий между AMC (Air Material Command) и корпорацией “Дженерал Электрик”. Бюрократические рассогласования существенно замедлили ход работ над проектом.
Еще больше усугубила положение катастрофа одного из опытных самолетов-снарядов 6 октября 1948 года. Экипаж поднял MB-29 в воздух с аэродрома Робинс, но на высоте 20000 футов, один из моторов внезапно загорелся. Чтобы дать экипажу возможность выпрыгнуть с парашютами, пилот открыл створки бомбового люка, что при неблагоприятных погодных условиях привело к сваливанию самолета в штопор. MB-29 разбился у города Вэйкросс, штат Георгия; из тринадцати человек на борту, погибли девять - включая троих гражданских инженеров, принимавших участие в испытаниях аппаратуры. Это печальное событие стало первой авиакатастрофой, которую ВВС США “по соображениям национальной безопасности” скрыли завесой секретности - несмотря на протесты родственников погибших авиаторов.
http://articles.latimes.com/2004/apr/18/nation/na-b29partone18
Тем не менее, программа “Банши” продолжалась. 27 октября 1948 года, состоялся первый успешный автоматический полет MB-29 под контролем воздушной системы SHORAN. Переключение с ручного управления на автоматическое прошло успешно, и с этого момента полеты “Банши” стали регулярными. В конце декабря 1948 года, первые полные комплекты аппаратуры были, наконец, получены и смонтированы, и программа перешла из стадии экспериментов в стадию практической отработки.
В феврале 1949 года, начались учебные вылеты. К этому моменту, в различной стадии готовности имелось семь самолетов, переоснащенных для проекта “Банши”:
Последний переоборудованный самолет был доставлен только 17 мая. Первое полномасштабное испытание - полностью автоматический полет MB-29 на большую дистанцию (хотя и с “подстраховочным” экипажем на борту), с переключением от радиокомандного управления на систему SHORAN - прошел 7 апреля 1949 года. И, наконец, 14 июня 1949 года программу встретил долгожданный успех: пройдя на автоматическом управлении, самолет-снаряд MB-29 сбросил весовой имитатор атомной бомбы в пределах допустимого от учебной цели. Еще несколько автоматических полетов были выполнены в июле-августе 1949 года, и экспериментальная группа (переименованная в 550-ую техническую эскадрилью управляемых снарядов) готовилась к назначенному в ноябре первому полностью беспилотному полету “Банши”.
MB-29 «Банши» (предположительно) в полете.
3 октября 1949 года, командир 550-ой технической эскадрильи рекомендовал прекратить работы над проектом “Банши”. Основной причиной называлась низкая техническая готовность и малая надежность программы: из двадцати четырех (24) полетов летом 1949 года, только четыре (4) были признаны полностью успешными. Требовавшая для каждого вылета трех самолетов и целого набора переусложненной аппаратуры, система была неустранимо ненадежна, очень сложна в развертывании и потенциально уязвима для противодействия неприятеля (которому достаточно было согнать один из самолетов-маяков с позиции, чтобы полностью сорвать вылет).
Разумеется, вмешались и факторы межведомственных отношений. Межконтинентальный стратегический бомбардировщик B-36 “Миротворец” к этому времени уже прошел успешно испытания, и был принят на вооружение. Военно-воздушные силы США более не нуждались в “дешевых”, паллиативных решениях. Более того, с начала 1950-ых ВВС США начали с большим недоверием относиться к дальнобойным управляемым ракетам, опасаясь, что эти “дешевые” системы вооружения поставят под сомнение необходимость пилотируемых - и очень дорогих! - бомбардировщиков.