Первый вертикально взлетающий «сверхзвуковик».
В середине пятидесятых годов тема вертикально взлетающих самолетов будоражила умы конструкторов и военных во многих странах. Не стала исключением и Западная Германия.
После окончания в 1955-м запрета на разработку и производство военных самолетов, германское Министерство обороны предложило создать современный истребитель — перехватчик. Исследования, проведенные годом позже фирмами «Хейнкель» и «Мессершмитт», показали, что для истребителя с высокой сверхзвуковой скоростью потребуются новые, более длинные взлетно-посадочные скорости. Поэтому осенью 1957-го года Министерство обороны добавило в задание дополнительные требования, включавшие способность новой машины взлетать и садиться вертикально, так как строительство новых аэродромов — дело крайне дорогостоящее.
Контракт на постройку пяти прототипов выдали в феврале 1959-го консорциуму «Entwicklungsring Sud» (Энтвиклунгсринг Зюд), получившему аббревиатуру EWR, в состав которого вошли упомянутые выше фирмы, а также компания «Бельков».
Когда работа над проектом уже кипела вовсю, концепция перехватчика стала претерпевать значительные изменения. Запросы НАТОвских стратегов заключались в придании самолету способности уничтожать самолеты противника на аэродромах базирования. Такая задача требовала соответствующей дальности и скорости полета на малых высотах, которые обуславливались большим запасом топлива.
Проект объединения EWR такими характеристиками не обладал, да и не мог обладать, так как первоначально разрабатывался как истребитель ближнего радиуса действия, и предназначался, в основном, для замены F-104 «Старфайтер». Доведение самолета до необходимых «Люфтваффе» требований с сохранением способности вертикального взлета и посадки на том уровне развития авиационной науки и техники не представлялось технически возможным (хотя такой проект и прорабатывался под обозначением VJ-101D), из-за чего военные в середине 1960-х полностью потеряли интерес к аппаратам вертикального взлета.
Тем не менее, работы над новой машиной, получившей наименование VJ-101 С (VJ означает «Versuchsjaeger» — экспериментальный истребитель), продолжались. За основу был взят проект Хейнкель He-231, разработанный Зигфридом Гюнтером в 1958 году в соответствии с требованиями Министерства обороны к истребителю вертикального взлета.
Вырисовывался довольно интересный самолет, фюзеляжем и крылом в плане напоминавший F-104 «Старфайтер». Четыре подъемно-маршевых двигателя располагались попарно в двух поворотных гондолах на законцовках крыла, два подъемных — тандемно за кабиной. На первом прототипе — VJ-101 C1 — установили шесть моторов «Роллс-Ройс» RB-145 тягой по 1250 кгс каждый. На серийных машинах планировалась установка более мощных RB-153.
Разработкой силовой установки занимались совместно «Роллс-Ройс» и «МАН-Турбомоторен». В ходе работ особое внимание уделялось конструкции воздухозаборников, т.к. они должны были обеспечивать необходимый расход воздуха в сверхзвуковом горизонтальном полете, а также взлетно — посадочных режимах. После исследования нескольких вариантов остановились на следующем. В вертикальном положении носовая часть гондолы вместе с конусом перемещается вперед, образуя значительную щель, увеличивающую расход воздуха двигателей. При переходе в горизонтальный полет носовая часть возвращается в исходное положение. Таким образом, обеспечивался достаточный расход воздуха в широком диапазоне скоростного напора.
Планер самолета изготавливался, в основном, из алюминиевых сплавов, сталь и титан использованы только в местах установки двигателей. Фюзеляж типа полумонокок, с герметичной одноместной кабиной и установленной в ней катапультным креслом «Мартин-Бейкер» Мк.7. В хвостовой части располагался контейнер с тормозным парашютом.
К фюзеляжу шестью болтами крепилось стреловидное крыло малого удлинения. Конструкция крыла – многолонжеронная, стреловидность по линии ¼ хорд — 27°. Горизонтальное оперение состоит из киля с рулем поворота, цельноповоротного стабилизатора трапециевидной формы и подфюзеляжного гребня.
Интересна система поворота мотогондол подъемно-маршевых двигателей. Полый вал, неподвижно закрепленный в законцовке крыла, проходит в гондолу между расположенными в ней двигателями. Вокруг него и вращается гондола. Через вал проходят все коммуникации: тяги управления двигателями, трубопроводы топливной и гидравлической систем. Вращение мотогондол обеспечивают двухкамерные гидроцилиндры.
VJ-101 имел оригинальную систему управления самолетом, разработанную фирмой «Даути Ротол». В отличие от большинства вертикально взлетающих машин, у него отсутствовала газодинамическая система управления. На взлете, посадке и переходных режимах управление осуществлялось исключительно за счет тяги двигателей. В продольном отношении самолет управлялся дифференциальным изменением тяги подъемных и подъемно – маршевых двигателей, в поперечном – дифференцированием тяги правой и левой групп силовой установки. Путевое управление обеспечивалось отклонением правой и левой мотогондол на небольшие углы по сигналу отклонения педалей.
Наземные испытания новой машины начались в декабре 1962-го, и уже 10 апреля следующего года самолет совершил первый подъем в небо в режиме висения. 31 августа 1963-го VJ-101 C1 совершил первый полет с использованием аэродинамической подъемной силы. В шестом полете, 20 сентября 1963 года, самолет произвел первый комбинированный полет с выполнением вертикального взлета и посадки.
В апреле следующего года машину продемонстрировали в ходе международного авиасалона ILA в Ганновере.
29 июля самолет впервые преодолел звуковой барьер, достигнув в пологом пикировании скорости, соответствующей числу М=1,08, и став, таким образом, первым в мире сверхзвуковым вертикально взлетающим самолетом.
Испытания VJ-101 C1, несмотря на новизну конструкции, шли довольно гладко, но 19 сентября случилась авария. В ходе выполнения комбинированного взлета (с небольшим разбегом) сразу после отрыва самолет потерял управление и разбился. Летчик – испытатель Джордж Брайт (George Bright) катапультировался во время бесконтрольного вращения машины (угловая скорость вращения составляла 210 градусов в секунду) на высоте в 3 метра, получив при этом перелом позвоночника. Самолет разрушился и сгорел.
До аварии VJ-101 C1 выполнил 40 аэродинамических полетов и 14 комбинированных.
Причиной летного происшествия стал человеческий фактор. При сборке автопилота была перепутана полярность гироскопа крена. Последний полет машины, по данным телеметрии, продлился всего семь – восемь секунд.
Работы сосредоточились на втором прототипе, несколько отличавшемся от С1, и рассчитанном на достижение скорости М=1,4. Главное из отличий заключалось в том, что подъемно-маршевая часть силовой установки получила двигатели RB.162 с форсажными камерами.и тягой 1610 кгс. Увеличилась и максимальная взлетная масса — 7650 кг против 6010 кг (при вертикальном взлете). Но втором прототипе установили и новый автопилот фирмы Ханиуэлл ГмбХ с трехкратным резервированием.
Первое висение самолет выполнил 12 июня 1965 года, но до 10 октября режим форсирования в испытаниях не использовался. В последующие две недели VJ-101 C2 выполнил полную программу комбинированных полетов с вертикальным взлетом и посадкой, используя форсажные режимы работы двигателей.
Испытания показали, что увеличение тяги двигателей не привело к желаемым результатам. Максимальная скорость полета изменилась незначительно (число М возросло с 1,08 до 1,14). А вот проблем форсаж прибавил существенно. Рециркуляция горячих газов и эрозия взлетно-посадочной площадки (полосы) при вертикальном взлете стали значительно больше.
Для уменьшения этих вредных последствий стали применять новую технику взлета и посадки, которая заключалась в установке подъемно-маршевых двигателей под углом 70° относительно горизонтальной оси самолета. При этом взлетная дистанция составляла 40 м (самолет взлетал и поднимался до высоты 15 м), а посадочная — 50 м.
Летные испытания второго прототипа продолжались почти четыре года: с июня 1965-го по июнь 1969-го. Самолет участвовал в американской программе разработки тактической системы оружия У/ВВП (AVS), при этом VJ-101 C2 использовался как летающая лаборатория по отработке системы управления вертикально взлетающего самолета.
К июню 1971-го ресурс многих узлов и агрегатов машины исчерпался, и полеты прекратились. Вскоре закрыли и саму программу AVS, так как военные полностью потеряли интерес к аппаратам вертикального взлета, за исключением вертолетов. Последним пристанищем второго прототипа стал Немецкий музей в Мюнхене, где самолет экспонируется и поныне.
В целом, создание в Германии в короткие сроки сразу нескольких вертикально взлетающих самолетов, в том числе и VJ-101, явилось большой победой ее авиапромышленности. Появление столь сложной техники говорило о возрождении полноправной авиационной державы. Полученный в ходе работы над этими машинами опыт совсем скоро пригодился при разработке многоцелевого самолета по программе MRCA, результатом которой стал европейский истребитель — бомбардировщик «Торнадо».