A TFX pályázati szakasza a kacskaringós útja után lezárul, meglesz a nyertes. A politikai jellegű viták azonban tovább folytatódnak. A számos, komoly technológiai újdonságot tartalmazó típussal pedig közben bőven akadnak gondok, jelentős áttervezéseket szükségessé téve. A sorozat kezdő része ITT olvasható.
Két pályázó marad a TFX-re: a Boeing és a General Dynamics
A hat tervből az eredetileg is jobbnak gondolt Boeing- és GD-félét egy második körre bocsátották, mert igazából ezek sem feleltek meg a megrendelői igényeknek. A nagy, közös beszerzés miatt viszont jó sok szervezet és bizottság volt, ami elbírálta a terveket. Az egyik döntése alapján a Boeingnek a TF30-ast kellett használnia, a GD-nek pedig a tengerészeti elvárások teljesítését bizonyítania, a megfelelő módosítások által. Csakhogy, ez a gép tömegét kapásból két tonnával emelte meg, a felszálláshoz még nagyobb szelet igényelve a hordozók felett, ami már addig is gond volt. Ezt vagy kisebb tömeggel lehetett volna kompenzálni, de azt épp most növelték meg, vagy nagyobb szárnyfelülettel, ami meg bezavart a légierő szuperszonikus álmaiba. A Navy azonban mindent beleadott a vitába, mert a tervezett gyártási mennyiség hatodát kapta volna meg, azaz most látta utoljára biztosítottnak, hogy számára lényeges pontokon változtathasson a TFX-en, a neki kedvező irányba.
Egy másik, részt vevő szervezet viszont úgy vélte, a Boeing azonnal kapja meg a megbízást, és majd ennek tudatában feljavítja gépét a megfelelő szintre. Végül az előbbi megoldás nyert – a légierő félelmei (határidők, költségek) ellenére is – és 1962. január 31-ével április 2-ig kapott időt a két cég az újratervezett javaslatok benyújtására. Ezek értékelésekor tovább folytatódott a huzavona, mert bár a légierő megint a Boeing 818-ast hozta ki jobbnak, sőt, még a tengerészet szerint is így volt, ámde továbbra sem felelt meg az alapvető igényeik egy részének a terv. Ekkor az a ritka eset történt meg, hogy a US Navy meggyőzte LeMay-t valamiről, azaz most arról, hogy számukra olyan szinten nem jó egyik ajánlat sem, hogy ez további pályázati szakaszt kíván meg. Ezt látva McNamara és civil szakértői – pár hét gondolkodás után, június 9-én – engedélyezték, hogy néhány napos, 15-ei (!) határidővel beadjanak a cégek egy-egy, immár a haderőnemek szerint eltérő, de még mindig közös alapú tervezetet. A Boeing ezúttal az addiginál nagyobb szárnyfelületű, és elég erősen eltérő változatokat nyújtott be, miközben a légierő továbbra is őket látta jobbnak, és csak a tengerészetet kívánta meggyőzni e választásuk helyességéről. A GD pedig hatféle, hordozós változattal állt elő.
A villámgyors, harmadik forduló alatt McNamara külsős szakértőkkel titokban felülvizsgáltatta a programot. A minisztériumi apparátusnak amúgy volt ilyen tanulmányok készítésére alkalmas részlege, mégsem őket bízta meg a főnökük… Az eredmény szerint még mindig érdemes erőltetni a közös típust, mert az olcsóbb lesz a két, különnél, amit a haderőnemek akartak. Ugyanakkor, már ez a jelentés is felhívta rá a figyelmet, hogy a gép túl nagy lesz majd a US Navy számára, és az sosem lesz elégedett vele.
SE 2003 21. o. alapján
A hatszintű bizottságosdi, és mindnek a tetején uralta a dolgokat McNamara maga
A Boeing TFX-re készített modelljei – akkor még nem számítógépen folyt minden. Balra láthatóak VTOL verziók (!) is, és elvileg néhány darab, az észlelhetőség csökkentésére is tett kísérletet
Fent a Model 818 légierős változatának rajza. A típus legfontosabb ismertetőjele a felső beömlő volt. Lent az anyahajókra szánt vadászverzió, amit a Boeing a Model 818N belső jelzéssel látott el
A felső és az alsó kép természetesen a mock-upról készült. Az egyik színesben is megmutatja a valóságot, a másik viszont érdekesebb, fekete-fehér volta ellenére. Ezen ott van többféle orr-rész, és ez jól jellemzi a korabeli módszereket. A különféle, még nem véglegesített konfigurációk közül többet is elkészítettek, fából, plexiből, vagyis lényeg, hogy egyszerű, olcsó anyagokból, és ténylegesen ki is próbálták őket. Amik még jól látszanak, azok balra a levegő-levegő rakéták. A kisebbik pár a Sidewindereket imitálja, a nagyobbik, világos és sötét pár a Phoenixeket. A megkülönböztetésük oka talán a külső és a belső hordozás jelzése lehetett, de ez csak utólagos találgatás
A Model 818 orra. A beépített beszállólétra a maga egyszerűségében figyelemre méltó
Az extrém rövid határidő azonban visszaütött. Hiába következett be az a csodaszámba menő esemény, hogy a Navy és az USAF egyetértett a Model 818 támogatásában, az újabb modellekkel még szélcsatorna-teszteket se végezhettek a gyártók, nem hogy igazoló méréseket a katonák. Ez a súlyos bizonytalanság aztán július 1-én újabb, azaz a negyedik forduló kiírásához vezetett. Biztosítandó céljai teljesülését, McNamara levelet íratott helyettesével a két gyártónak, amiben leírta, hogy először is, egy, harcászatilag megfelelő gépet vár, másodszor, bár belement a két főváltozatba, de ezek legyenek a lehető legegyformábbak, és végül, harmadszor, nagyon pontos, a teljes élettartamra szóló költségszámításokat vár el. Aki ezeket nem teljesíti, nem nyerhet. Utóbbi pont a miniszter eredeti elkötelezettségét erősítette meg, mivel idő közben, más projektek során csalódottan látta, hogy folyamatosan a becsült árak két-háromszorosára nőtt a végösszeg. Saját számításai szerint a Boeing 21, a GD 18%-kal becsülte alá a várható költségeket. Noha a két eltérés között nem volt sok, egyébként a GD kalkulációit sokkal jobbnak találta. A Boeing ugyanis hasonló típust, azaz alapvetően vadászgépet, utoljára 1939-ben épített, és ezért számításait a B-47 és B-52 (nehéz)bombázóprogramok tapasztalataira alapozta. Ezzel McNamarán kívül mások sem értettek egyet, és ez azt jelentette számukra, hogy a cég súlyosan alábecsüli a fejlett technológiájú TFX árát a szubszonikus bombázókhoz képest. A GD, és a vele társult Grumman viszont külön-külön is készített nemrég szuperszonikus vadászgépet, és utóbbi szakértő volt a tengerészeti típusok terén is. A fejlesztésekre szánt összeg egyébként 1 milliárd dollár körül járt már ekkor.
Hogy gyorsítsák a folyamatokat, a légierő úgy kezelte mindkét céget, mintha már nyert volna, és ennek megfelelő mélységben működött velük együtt – csakugyan szokatlan eljárás volt ez. Az ezt követő időszak közvetlen feladataira 2,5-2,5 millió dollárt kaptak a gyártók. Szeptember 11-én lettek kész a végső ajánlatok, és a haderőnemek minden bizottsága és szintje megint a Boeing szerintük jobb, sőt, olcsóbb gépét választotta, egységesen. Mivel a cég két, már eléggé különböző gépet ajánlott, mindenki viszonylag elégedett volt a neki szánttal. A tenderen a Model 818 kapta a nagyobb pontszámot a teljesítményt értékelő kategóriákban, miközben az összpontszám nagyjából hasonló volt a GD-ével.
Az USAF részéről LeMay külön méltatta, hogy a Boeing sugárfordítót is alkalmazott, amiről ekkor még úgy gondolták, hogy talán a levegőben is használható lesz, ami légiharcban különleges manőverekre is képessé teszi repülőgépet, előnyt adva neki. A végül is felülre kerülő beömlők előnyeként említette, hogy azok így védve vannak nem csak az idegen tárgyak beszívásától, hanem az indított rakéták égéstermékeitől is. Előbbi a félig előkészített kifutók várható használata miatt számított, míg utóbbi napjainkban sem lényegtelen kérdés, akkoriban pedig a sokkal kevésbé toleráns hajtóművek miatt még fontosabb volt.
LeMay-nek más okai is voltak az elvileg még mindig gyorsabban elkészíthető Model 818 támogatására. A ’62 októberi, kubai rakétaválság lezárásaként kötött paktum amerikai része az európai Thor és Jupiter ballisztikus rakéták kivonása volt, mellyel „személyesen” ő vesztett el bizonyos erőket. Ezek gyors pótlására a légierő által mindig is atombombázónak szánt TFX-et vélte a legjobbnak.
A Navy részéről három okot említenek, mint döntő tényezőt a Boeing mellett. Először is, a légierő egyértelműen e gyár felé húzott, és be kellett látni, hogy a rendelés nagy részét ők fogják fizetni, tehát kár nyíltan ellenezni az álláspontjukat. Másodszor, a felek igen nagy megelégedésére, a Model 818-asnak az A és B változata közt már csak 34% volt a szerkezeti azonosság az alkatrészek súlya szerint, szemben a GD 92%-ával, tehát mindenki a maga igényeihez közelebb állónak érezte előbbit. (A sárkányszerkezet egyes, nagyobb elemeit nézve már 60% volt az érték a Boeingnél is.) Harmadszor, a Model 818 könnyebb volt, mert nagy mértékben használt titánt. Igaz, ez jókora árnövekedéssel járt.
A Model 818 kétféle változata közötti, elsőre is szembeötlő különbség nem igazán az orr, vagy annak hossza, hanem épp ellenkezőleg, a farokrész. A hordozós használathoz itt spóroltak a gép hosszán. Egyébként eltérő az orrkúp kontúrja is
Fent a légierős, hosszabb farokkúpos Model 818, lent a rövidebb törzsvégű 818N
Miller 10. o.
A repülőgép kialakításából ítélve ez egy, a fejlesztés szövegbeli szakaszának megfelelő időszakból származó ábra, mely a közös elemeket, valamint az eltéréseket mutatja a GD tervében. A legnagyobb rész a common, tehát azonos kategória, van néhány elem a similar, azaz hasonló nyílban is balra lent, és átlósan láthatóak a különbségek
November 8-án a különféle testületek el is küldték a hadügyminisztériumba a Boeinget egyhangúlag támogató álláspontjukat, és 24-éig mindenki elég nyugodt is volt a sok huzavona után, hogy végre sínen van a leendő, Boeing F-111A és B. Ezen a napon azonban hivatalosan is bejelentették, hogy az F-111-est a General Dynamics fogja megépíteni! Az indoklásban a költségek reálisabb megadása, és a nagyobb, A és B változat közti azonosság szerepelt. A hajófedélzeti üzemre még gépet sosem tervező GD tehát a Grummannel állt össze, bevonva annak jelentős tudását e téren, cserébe az megkapta a teljes F-111B összeszerelést, és az A verziónak is a fő beszállítója lett.
Végül az összes F-111-esnél ők gyártották a törzshátsórészt, a stabilizátorokat és a futóműveket.
Az előzőleg említett, a költségeket illető fenntartásai mellett McNamarának nem tetszettek a Model 818 egyes, technológiai újdonságot jelentő megoldásai sem. Eleve bonyolította a TFX-et a variaszárny, és ezt kezdettől fogva kénytelen volt elfogadni. A következő újdonság, a sugárfordító akkoriban azonban még nem volt használatban. Ráadásul, mai szemmel nézve legalábbis, szokatlan lenne az akkor nagyon is komolyan fontolgatott lehetőség, ennek a levegőben való, rendszeres használata, mint harci manőverezést segítő eszköz. (Ez előkerült az ugyancsak meg nem valósuló F-108 programban is, lásd ITT, de ott is elvetették ezt a fajta használatot, még 1958 vége felé.) A felső beömlők is drágábbnak tűntek a szokásosabb megoldásoknál, miközben ezek szinte egyedüli oka a légierő előkészítetlen pályás műveleti igénye volt, ami kérdéses fontosságú volt. A legérdekesebb probléma mégis a titán nagy mértékű alkalmazása volt. Zuckert, a légierő államtitkára ugyanis tudott a Lockheed titkos, háromszoros hangsebességű kémrepülőgép-fejlesztéséről (lásd a blogon röviden ITT). Ennél elkerülhetetlen volt a titán szinte teljes körű használata, ezért a Lockheed hatalmas tudásra tett szert az anyag kapcsán. A cég az államtitkáron át jelezte, hogy a Boeing rosszul számol, és a szárnyak titán forgáspontjai nem fogják bírni a terhelést. Ráadásul, amíg a haderőnemek felpontozták a Model 818-ast a teljesítményadatai alapján, addig McNamara, sőt, Zuckert is, úgy vélték, ezt egyrészt nem megalapozott számítások állítják, másrészt, amúgy sincs szükség ezekre a – kiírást gyakran papíron meghaladó – paraméterekre. Úgy tűnt tehát, hogy a Boeing túl optimistán ítél meg egyes fejlesztési kérdéseket. Ez már csak az MF-295 helyetti TF30-integráció kapcsán is elég valószínű, még utólag visszatekintve is.
És persze, ami a két haderőnem szemében előny volt, az McNamara számára a legnagyobb hátrány: a kisebb fokú azonosság a Model 818 és a 818N között. Szerinte már-már két, külön fejlesztési és berepülési programmá válik szét a két főváltozat programja, és az eltérések persze az idővel csak nőni fognak, lényegében lenullázva az elvileg közös típus jelentette megtakarításokat.
Így nézett volna ki a rajzokon a teljesen fiktív, F-7 Stratofighter néven említett, Boeing-féle F-111A és B
Az F-111A-kat idéző festéssel pedig valahogy így (az orr talán jobban "F-111-eses" ezen a grafikán) /2024 júliusi kiegészítés/
A szerződés megköttetett, a viták folytak tovább
A tökéletes meglepetést okozó hírt, miszerint a GD kapta az üzletet, LeMay és a TAC új parancsnoka valójában már november 13-án megtudta. Persze ettől még nem volt nekik jobb, mivel egy, számukra nem elég gyors, túl kicsi, és általában is a neki szánt feladatokra kevéssé alkalmas gépet fognak majd kapni, és mindezt – úgy érezték – elsősorban a tengerészeti igények kielégítése miatt. De a minisztérium nem volt kíváncsi a véleményükre. A gyártást mielőbb meg kellett indítani, először is nem kevesebb, mint 23 prototípussal (ebből 5 db B), 479 millióért (máshol: 22 gép és 439 millió). Az árba a repülőgépeken felül a berepülés, a földi felszerelések, a tartalék alkatrészek, a földi és fárasztási tesztek, valamint az át/kiképzéshez szükséges tételek foglaltattak bele. Az USAF emberei vezették a közös programirodában a sárkányszerkezet és a hajtómű fejlesztését, a Navy pedig foglalkozhatott a saját magának fontos Phoenix rakétával és rendszereivel. A két fél közti viták végigkísérték a következő egy évet. Ezalatt sokan arra számítottak, hogy a hadügyminiszterek átlagos hivatali idejét már elérő McNamarától megszabadulva, hamarosan mindenki kedvére vehet majd új, de főleg, egymásra nem hasonlító repülőgépeket. LeMay épp ezért késleltette is az F-4-esek légierős szolgálatának megkezdését. Bár ez nem sikerült, és mint utóbb kiderült, McNamara is rekord ideig maradt még miniszter, azért a programirodában 90%-os túlsúlyban lévő légierős személyzet szépen megpróbált mindent megtenni azért, hogy a részletes fejlesztés során minél inkább visszaváltoztassák az F-111-est a várva várt, taktikai atomcsapásmérővé.
Ismeretlen időpont1963-ban készült grafika a légierő és a tengerészet által elgondolt küldetéstípusokról. Azért a bal oldali „close support” és a jobb oldali „beachhead support” igencsak optimista elképzelés még a TFX-en belül is. Főleg persze az utóbbi érdekes: az egyfeladatú, légi célok keresésére jó AWG-9 radarral az orrában az F-111B a partraszállásnál adódó, felszíni célokat támadja…
Fent légierős F-111-esek egy nem betonos felszállómezőről üzemelve. Ekkor még minden szépnek tűnt. De a lenti, az F-111B-t mutató rajzon a nem megépített CV-55 hordozó látszik, ami profetikusnak bizonyult a kép másik szereplőjére nézve is. CV-50 és 55 közt ugyanis sosem elkészült, Essex osztályú hajókat tartanak számon
A TFX nyertese elleni, nagymérvű tiltakozássorozat a tábornokok és admirálisok részéről, illetve az általuk, tehát elvileg szakmai alapon meghozott döntés bürokrácia révén történt megváltoztatása már a politika törvényhozási ágának figyelmét is felkeltette. Ezért szenátusi meghallgatásokra került sor a csodálatos nevű, Senate’s Permanent Subcommittee on Investigations of the Committee on Government Operations bizottságban. A Szenátust már csak azért is érdekelte a helyzet, mert volt olyan stádiuma a programnak, amikor 1700 repülőgép megrendeléséről volt szó, 6,5 milliárd (akkori) dollár értékben. Ez az USA – de minden bizonnyal a világ – addigi legdrágább repülőipari projektje volt így. Így aztán a nyertes vállalat a székhelye szerinti és a gyártást végző államban hatalmas gazdasági aktivitást teremthetett, és ez már igencsak közelről érintette a munkahelyeken és adóbevételeken át a választókat, ezáltal pedig a képviselőiket, akik ugye a Szenátusban ültek. A Boeing esetében ezek a helyek: Seattle, Washington, és Wichita, Kansas. A General Dynamics Corporation’s Convair Division esetében: Fort Worth, Texas, illetve a Grumman Engineering Company bedolgozása révén Bethpage, New York, és az F-111A-t előbbi, a B-t utóbbi helyen szerelték volna össze. Ez utóbbi, több helyszín tehát politikailag több támogatót jelentett, a több, érintett állam miatt. Csakhogy, a haderőnemek elvileg szakértői bizottságai ugye egyhangúlag a Boeing 818-asát támogatták, és mégis a vetélytárs nyerte a megbízást. Felvetődött tehát a kérdés, hogy a drágább és rosszabb típust választotta-e ki a minisztérium, és persze maga McNamara. A meghallgatások komolyságára jellemző, hogy a GD és a programiroda már attól tartott, hogy érvénytelenítik a szerződést. A vizsgálóbizottság ugyanis felhozta a katonai vonalról érkező, egyöntetű javaslatot a Model 818 mellett, és, hogy a számítások szerint kezdetben 100, végül 415 millió dollárral olcsóbb lett volna ez a választás. Ezzel szemben csak egy, állítólag hibáktól hemzsegő memorandumot találtak, ami a GD gépét mondta ki jobbnak, amit épp McNamara, és a légierő és a haditengerészet államtitkára írt alá. De az igazi támadási felület még csak nem is ez volt, hanem, egyrészt, hogy az alelnök, Lyndon B. Johnson texasi származású volt, és itt volt a GD repülőgépgyártásának központja, Fort Worth is. Másrészt, hogy mind a védelmi miniszter helyettese, Roswell Gilpatrick, mind a tengerészeti államtitkár, Fred Korth elvileg a GD lekötelezettje volt. Előbbi ugyanis a cég ügyvédje volt 1958-61 közt, utóbbi pedig 1962-es kinevezéséig bankárként hitelezte a GD-t, aminek életbevágóan szüksége lett volna új megrendelésekre. A Convair 880 és 990 utasszállítók anyagi bukása ugyanis mintegy fél milliárd dolláros mínuszt okozott a GD-nek, a márka tulajának, és a B-58 Hustler gyártásának ’62 októberi beszüntetése is rontott a helyzeten.
A TFX nyerteseként egyébként valószínűleg a Boeing vált volna a világ legnagyobb (legértékesebb) repülőgépipari vállalatává, a már említett, 6,5 milliárdosra becsült megrendelés által.
Ezzel együtt, mégsem valószínű, hogy az említettek bundázták meg a kiválasztást. McNamara indokairól az előző fejezetben részletesen volt szó, és ezek utólag nézve is megállják a helyüket, mint döntő érvek az ő nézőpontjából. Ami a meghallgatásokat illeti, végül a miniszter határozott kiállása, illetve a Kennedy-gyilkosság miatt, nem folytatódtak, és a döntést nem változtatták meg. Ettől függetlenül gyakorlatilag az egész, 1963-as évben támadták a politikusok McNamarát a döntés miatt. A valamelyest ellentmondásos, azonban igen népszerű elnök halála után viszont már nem merték ezt folytatni, mert ő adott szabad kezet a miniszterének e projekt kapcsán is, és senki sem akart szembe menni az emlékével. Ez a támadássorozat egyúttal megkötötte McNamara kezét, hiszen mostmár csak azért sem engedhette a Navy kiszállását a TFX-ből, és egyébként is egy jó repülőgépet kellett felmutattatnia a GD által, igazolandó a választását.
Nem sokkal a meghallgatások lezárultát követően a GD közölte, hogy a szerződésben lévő, 17.617 kg-os üres tömeg 21.909 kg-ra, azaz majdnem negyedével nőtt. Ez elvileg katasztrofális hatással volt a hordozófedélzeti használhatóságra, de a Navy érdemben mégsem foglalkozott vele. Nyilván részben azért, mert jól tudta, hogy ezt a saját, tömegnövelő igényeik is okozták, és részben azért sem, mert még mindig ki akartak hátrálni az egész TFX-ből, amire ez jó indok lehetett még.
A problémás kiválasztást a problémás tervezés szakasza követte. Bár – jobb híján – 1963-ban már az USAF is próbálta sürgetni az egész programot, a gondok ott kezdődtek, hogy kiderült, nem fog menni a tengerszinten mért, szuperszonikus sebesség. Most ütött vissza, hogy 1960-ban nem szóltak a NASA mérnökeinek, hogy mostmár nem csak magasan, a ritka levegőben várják el a hangsebesség átlépését. Ők most jelezték, hogy a győztes konfiguráció a sűrű levegőben nem várt ellenállást fog kifejteni, főleg a törzs hátsó része miatt. Addig ugyanis nemigen készült hasonló, kéthajtóműves, ennyire gyors típus, és a járatlan út nem bizonyult simának. Azonban ebből a képességből nem engedhetett a légierő. Presztízsből sem, de valóban úgy gondolták, hogy ez kulcsfontosságú az amerikai atomütőerő lehetőségeit illetően, elsődlegesen Európában. Ezzel legalább végre az egyik tervezési követelmény prioritást kapott… Akárhogy is, a TFX közben szélsebesen száguldott előre. 1963. szeptember 1-én elkészült az első, bemutató példány az F-111-esből.
Miller 18. o.
Az F-111A mock-upja, azaz bemutató példánya. Mint általában, a szimmetrikus, tehát azonos szárnyak közül csak az egyiket építették meg. A beömlők, a stabilizátorok és az orr formája is változott még, és alacsonyabb, de nagyobb felületű függőleges vezérsíkra tértek át a tényleges gépen
Miller 18. o.
Ami a fő különbségeket illeti, a leendő F-111B az A-nál sokkal, 2,59 m-rel rövidebb orrot kapott, mert másként nem fért volna el az akkori anyahajók liftjein, illetve a leszálláskor a kilátást kitakaró, eredeti, hosszú orr nem lett volna előnyös. A szárnya 2,13 m-rel viszont nagyobb fesztávú lett, a nagyobb felhajtóerő érdekében, ami mind leszálláskor, mind szubszonikus őrjáratozás közben jól jött. A rövidebb orrkúp az AN/AWG-9 tűzvezető radart rejtette, amihez 6 db AIM-54 Phoenix, nagy hatótávú légiharc-rakéta járt, félelmetes, látóhatáron túli tűzerőt biztosítva. Mindez a FAD program öröksége volt. Ezzel szemben az A változat hosszú orrában két radar kapott helyet. Egy General Electric AN/APQ-113, „támadó” (általános), és egy Texas Instruments AN/APQ-110, terepkövető repülést biztosító eszköz. Egyébként az említetteket leszámítva a sárkányszerkezet, továbbá az üzemanyagrendszer, az egymás melletti üléses, mentőkabinos fülke, valamint a két TF30 hajtómű azonos volt az F-111A és B közt.
Miller 21. o.
Az F-111 fejlesztésében több, repülő próbapad is részt vett. Fent egy Convair T-29, eredetileg főleg navigátorok képzésére szolgáló teherszállítóból átépített NT-29B hordozza a megnagyobbított orrkúp alatt az APQ-113 radart. Főleg levegő-levegő üzemmódokat próbálgattak így – eddig az eredeti képaláírás. A törzs alatti konténerben valószínűleg az APQ-110 is ott van. A lenti fotón lévő Convair F-106B elfogóvadász orra alatti gondolában is feltehetően ez a radar látható, noha az eredeti leírások az ALR-23 besugárzásjelzőt említik. Azonban, az F-106 majdnem akkora volt, mint az F-111, melynél a függőleges vezérsík tetején kapott helyet az ALR-23, és egyáltalán nem ekkora gondolában. Ezzel együtt, ezt az F-106B-t majdnem egy évig bérelte a légierőtől a GD 1964-65-ben, és mind az APQ-110-est, mind az ALR-23-ast, mind az új típusba szánt botkormány-markolatot tesztelte vele. Minden esetre, a GD saját (Convair) gyártmányokat használt új gépe fejlesztéséhez
Súlyos tervezési hibák
Túlsúly és SWIP
A zaklatott programban még a szerződés sem volt valami jól megírva. A vevő számára előnytelen szövegezése miatt a GD nem kellett, hogy kiadja a gépe terveit az USAF-nak az első prototípus repülési tesztekre való átadásáig. Pedig mind a NASA, mind a légierő kérte ezeket többször is, hogy saját mérnökeik is megnézhessék őket. A GD csak a papírok szerinti legutolsó, lehetséges időpontban adta át a terveket számukra. Azonban, a nyomás egyre fokozódott, mert az építés már 1964-re húzódott át, azaz újabb késésben volt a projekt. Az USAF emberei a programirodában viszont csak arra koncentráltak, hogy azokat a problémákat oldják meg, amik veszélyeztetik az általuk változatlanul fő feladatnak tartott, atombombázó szerepkört. Ez igényelte a mélyrepülésben elérhető, hangnál nagyobb sebességet, ami a sűrű, turbulens levegő okozta erőhatások okán igen erős, a deformációkat elviselni képes, ezért pedig nehéz szerkezetet igényelt. Főleg ennek köszönhető, hogy a gép tolóerő/tömeg aránya messze elmaradt már egy ekkora vadászgépnél szükségestől. Az arány ráadásul egyre csak romlott a tömeg folytonos növekedése miatt – melynek okairól előzőleg már volt szó. (Az F-111A-nál a max. túlterheléshez tartozó legnagyobb tömeggel számítva az arány 0,53:1-hez.) Ezt a Navy is hagyta ’64 januárjáig, de ekkor megint küldött a minisztériumba egy jelentést, ami erre hivatkozva elégtelennek ítélte a teljesítményt. Ennek a mögöttes célja újfent az volt, hogy úgy átterveztessék az F-111B-t, hogy végül is egy új, külön repülőgépet kapjanak. Ez persze ismét nem történt meg, bár utasították a GD-t változtatásokra, valamint elindították a Super Weight Improvement Programot (SWIP). Sok módosítás a tervezettek közül így sem realizálódott, egyrészt, mert jelentős kihívásokat hozott a fejlesztőgárdának a végrehajtásuk, másrészt, mert a programiroda korábban említett, légierős túlsúlya miatt szépen passzolták őket az idő múlásával.
Már-már komikus, hogy ez hogyan zajlott. A programiroda Ohio államban volt, míg a Navy szakértői a szövetségi fővárosban székeltek. Személyes találkozóra egyetlen egyszer sem került sor (!!), ehelyett emlékeztetőket küldözgettek egymásnak, akkoriban főleg ugye papíron. Ez addig zajlott, amíg végül túl késővé vált az esetleg el is fogadott változtatások beépítése, mert a GD addigra már legyártotta és/vagy beszerelte az érintett elemet, alkatrészt.
A tömeggel kapcsolatos késésen felül a szuperszonikus légellenállás túlzott mértéke volt a fő gond. Az emiatt várható késést a tervek átadása, illetve független mérések híján hat hónaposra becsülték. Ettől függetlenül, ismét csak McNamara határozott akarata miatt, júniusban megkezdték az első, repülőképes F-111 építését, decemberi, első repülést előirányozva ekkor.
Megkötötték a beszállítói szerződéseket is ’64 tavaszán, többek közt az AiResearch, az AVCO, a Bendix, a Collins Radio, a Dalmo Victor, a General Electric, a Hamilton Standard, a Litton Systems, a Waco és a Texas Instruments, továbbá a Phoenix rakéták és elektronikájuk kapcsán a Hughes vállalatokkal, valamint a McDonnell-lel a mentőkapszulára. Ezek és a GD további alvállalkozói révén 6703 cég vett részt a programban, 44 tagállamban.
Miller 14. o.
Az alapváltozat belső elrendezése, de a szárnytartályok nélkül, hogy azok ne takarják ki a törzset. Feltűnő a főfutó és hajtóművek által elfoglalt hely nagysága, valamint a kabin előtt, az orrban lévő elektronikai rekesz (ami tehát nem csak a radar elemeit jelenti). További berendezések – például a későbbi fejlesztések esetére – nem igazán fértek el, teljesen ki volt már használva a belső térfogat. Ennek ellenére ez nem okozott érdemi problémát, legfeljebb az EF-111A esetében – de ez a verzió fel sem merült ekkor még. Lent az F-111A főbb részegységeit mutató ábra
Structural 10. o.
Miller 21. o.
Az egyik prototípus építés közben
A SWIP keretében megdolgoztatták a GD-t és beszállítókat, mert szinte grammonként kellett súlyt megtakarítaniuk. Közben a tengerészet ragaszkodott olyan, súlyos dolgokhoz, mint a mentőkabinos megoldás, pedig már megfelelő képességű, jóval könnyebb és egyszerűbb katapultülések is rendelkezésre álltak addigra. Az őrjáratozási időből és a lehetséges túlterhelésből sem engedtek, valamint a nem kevesebb, mint 6 db, egyenként fél tonnás Phoenix egy részének belső hordozásából sem. Ez jelentős, belső térfogatot generált, ami nagyobb, így nehezebb, és több légellenállást keltő törzset. Eközben az avionika, a hajtóművek és hasonló rendszerek terén 9 tonnányi tömeget eleve nem érinthetett a SWIP, mert azok beszállítóktól és azok beszállítóitól érkeztek be, és rájuk nem vonatkoztak a szokásos, állami szerződések. Komolyabb súlycsökkentéshez egyébként a tervek nagyfokú módosítására lett volna szükség, hiszen az adott körülmények közt szinte csak kisebb sűrűségű, helyettesítő anyagok felé lehetett volna lépni. Elsősorban titán és kompozit műanyagok jöhettek szóba. Mindkettő drága, és az áttervezések miatt időigényes lett volna, sőt, utóbbi akkor még gyerekcipőben járt, tehát magában is nagy technológiai kockázatot jelentett volna. Így aztán az a 4%, amit a SWIP során nyertek, gyakorlatilag ugyanannyi volt, mint amivel júliusban meg kellett növelni az F-111B szerkezeti tömegét, a hordozós üzem igénybevételére hivatkozva. Ez utóbbi pedig 1300 kg volt. Ezzel együtt, végül is a SWIP eredményeit az „utolsó” 546 darab F-111-esen felhasználták.
Közelítő értékeket használva, az 1961 decemberi becsléshez, tehát 28 tonnához képest a normál felszállótömeg 42 tonna körüli volt 1964 végére, mikorra elkészült az első F-111A. Az F-111B esetében elvileg 25 tonna volt a limit az anyahajók miatt, de a gép 34 tonnás volt.
Nagy légellenállás
A korabeli fejlettségi szinten nem volt megfelelő a törzsvégben lévő, két hajtóművel ellátott, szuperszonikus repülőgépek aerodinamikájának tudománya. Még ha számításokhoz használtak is komputereket, ezek nem voltak elég fejlettek, és a papíron, valamint a szélcsatornákból begyűjtött eredményekre kellett támaszkodni. A TFX várható kialakítása miatt ilyen repülőgépekkel előzetes tapasztalat sem volt. A kiírásban szereplő, 1,2 Mach támadási sebesség tengerszinten nagyjából a felső határa volt a transzszonikus tartománynak, ahol kiemelkedően nagy a légellenállás. Azonban, az F-111 valós aerodinamikája egészen 1,4 Mach-ig volt kedvezőtlen, amire nem számított a GD. Az egyik, problémás pont a törzs hátsó része volt, a kiömlőnyílások körüli légáramlás. Itt konkrétan a számított duplája volt az emiatt fellépő ellenállás nagysága, avagy a teljes ellenállás 30%-a, az elvárható (ideálisabb) 5% helyett. A jelenség abban is megmutatkozott, hogy nyomásszabályozó ajtók voltak a kiömlők előtt, melyeknek befelé kellett volna nyitva lennie szubszonikus sebességnél, de néhányat a légáramlatok ereje visszazárt. A cég az adatait a Cornell Aeronautical Lab kisméretű szélcsatornájában gyűjtötte be, és úgy kalkuláltak, hogy bár a számoltnál ezek szerint kissé nagyobb lesz a gép ellenállása, azért a 370 km-es, előírt, szuperszonikus, támadási szakaszt tudja hozni. Csakhogy, amikor a NASA Langley-ben lévő, nagyobb létesítményében is megfújatták a modelleket, kiderült, hogy nem stimmeltek se a számítások, se a korábbi adatok átszámítása a valós méretekre, és az ellenállás sokkal nagyobb a vártnál. Az erősen hátranyilazható szárnytól sokat vártak, és valóban hasznos volt az összesített ellenállás csökkentésében, azonban nem hozott annyit, mint előzetesen kalkuláltak vele. A NASA végső adatai már csak 72 km-t adtak ki a támadási szakasz lehetséges hosszára. Kissé előreszaladva az időben, elmondható, hogy erre a dologra sosem született átfogó megoldás, és bár a gyártás során kisebb módosításokkal javítottak a helyzeten, a támadásin kívül az átrepülési távolság is kisebb lett a vártnál emiatt.
Warbirds 7. kép
Bár nem kifejezetten a törzs legvége okozta a problémát, érdemes megfigyelni, hogy eleinte igen eltérő kialakításokat is használtak. A fenti képen a legelső F-111A látható, éles, a függőleges vezérsík folytatásaként meghúzott, angolul knife-edge-nek nevezett megoldással. Az egymás közt csak „lökhárítónak” hívott, a vízszintes vezérsíkok tövében lévő gondolák hegyes végűek. Ide később besugárzásjelzők kerültek mindkét oldalon, teljesen sík végződéssel. Középre visszatérve, a kis, fényes, kerek végű csonk az üzemanyag-vészleeresztő. Lent az általánossá vált törzsvég egy F-111E-n, mely szintén sík lett, a felszínre merőlegesen, és csak a vészleeresztő lóg ki belőle. A gondolák közül a jobb oldali újabb fajta végződése szintén látszik
Lock On 05 17. o.
A hajtómű és a beömlőnyílások problémája
A bajok a földi tesztek során is komolyak voltak. Már álló helyzetben, a TF30-asok felpörgetése során pompázs lépett fel, és ez aztán a levegőben sem volt jobb. Emiatt egy ideig tiltották a szuperszonikus repülést. Utólag nézve ez egy elfogadható hibának tekinthető, mivel a TF30 úttörő volt a kétáramú, katonai hajtóművek terén, és érzékenysége a minél simább áramlásra szokatlan volt. A TFX programot viszont súlyosan hátráltatta a dolog. Erre jött rá a nem jól kialakított beömlőnyílás, ami turbulens levegőt juttatott a kompresszorhoz. A kétáramú, utánégetős gázturbina újdonsága, azaz ismeretlensége mellett a szállító Pratt & Whitney nem volt jó kapcsolatban a GD-vel, ezért nem is volt köztük megfelelő az információmegosztás. A programmenedzsment óriási baklövése volt, hogy 1964 során ez gyakorlatilag nem tűnt fel, mert mindenki a variaszárny lehetséges hibáira koncentrált főleg.
A gond az volt, hogy az eleve érzékeny hajtóműre – annak homlokfelületét tekintve – a beömlőnyílás nem relatíve egyenletes nyomással továbbította a levegőt. Ezért a kompresszorban egyes térrészeknél nagyobb, máshol kisebb lett a nyomás, amit a sűrítés persze csak fokozott. A kompresszorlapátok egy csoportjának így bekövetkező átesése végül aztán tovaterjedt a teljes kompresszorra. Ez pulzáláshoz vezetett, ami – mivel hogy ez a hang definíciója lényegében – egyrészt erős dübörgést okozhatott, másrészt, és ami sokkal veszélyesebb volt, egyenetlen, sőt, megszakadó égéshez vezetett. Máskor a hajtóművezérlés érzékelte a problémát, és elzárta az üzemanyagot, szintén leállást előidézve. Ez a jelenség ráadásul képes volt fizikailag megrongálni a hajtóművet, amit így újra sem lehetett már indítani a levegőben. A gyors, földközeli repülés jelentette, maximális légellenállásra kellett optimalizálni a sárkányszerkezetet, benne a beömlőket is, és ez nagyobb magasságban, 2150 km/h felett egyáltalán nem bizonyult megfelelőnek. A két repülési helyzetben eltért egymástól a sűrű és a ritkább levegő által a gép körül kialakított áramlási rendszer, ami végső soron a törzs melletti határréteget befolyásolta. Ez hajlamossá vált a leválásra, és erősen turbulenssé tette a beömlőbe is bejutó légáramlást, amit a TF30 nem viselt el.
Az, hogy a nyomás nem egyenletes térben, nem volt egyébként újdonság, csak a korábbi, egyáramú hajtóművek kevéssé voltak erre érzékenyek, és az azokhoz vezető beömlők amúgy is simább áramlást biztosítottak. Az F-111 rövid, és egyáltalán nem egyenletes vonalú szívócsatornájában nem volt lehetősége a levegőnek, hogy áramlása simábbá váljék. Végeztek is sok tesztet ezekkel kapcsolatosan szélcsatornában, de – bár mértek magas értékeket – a jelenséget leíró KD paraméter a kritikus szint alatt maradt e kísérletek során. A teljes méretű, valódi F-111 aztán mást mutatott. Főleg eleinte, a jelenség széles repülési tartományban fellépett, leginkább manőverezés közben, de néha stabil helyzetben is, sőt, többször a hajtómű indítása során, még a földön. A pompázst az utánégető bekapcsolása is kiválthatta. Ilyenkor a kis nyomású külső áramban előrefelé terjedtek az egyes fokozatok (lásd később részletesebben) kapcsolásakor fellépő nyomáshullámok, amik előbb a ventilátorfokozatokon okoztak átesést, majd ez átterjedt visszafelé a teljes kompresszorra.
Ez az utánégetővel kapcsolatos részlet egy általánosabb probléma volt a hasonló hajtóműveknél, például a Tu-22M esetében is nagyon kellett erre vigyázni (lásd bővebben ITT).
SE 2005 68. o.
A KD paraméter grafikonon ábrázolva, a Mach-szám függvényében, három, különböző magasságon. Az 1,6-1,8-es tartományban az érték elszáll
SE 2005 67. o.
Az eredeti beömlő és Mach-kúp. Jól látszik a határréteg-leválasztó és a perem éles kialakítása. A beömlő elkészítésében a Hamilton Standard vett részt
A szemből készült fotón be vannak még jelölve más elemek is, így kisebb beömlők a gép belső rendszerei számára (Subinlets), valamint a további fotókon majd még jobban látszódó, helyi hangsebességet mérő szenzor (Local Mach sensor, fent). Ez utóbbi adta az egyik bemenő adatot a Mach-kúp mozgatásához
Egy gyors áttervezés is lehetséges volt, de az a homlokfelület megnövelésével járt volna, ami gép teljesítményének romlásához vezetett. Ebbe a megrendelő először nem egyezett bele – más kérdés, hogy mi lett a végeredmény. Így aztán végül összesen kb. 100 milliós lett a számla, amit közösen állt a légierő és a gyártó. Ez lett a Triple Plow (TP) program. Az eredeti beömlőnél egy vékony, a törzstől kis mértékben elálló határréteg-leválasztót használtak, és a negyedkör alakú, külső részen éles szélű, vékony peremet, továbbá belül kis örvénykeltő lemezeket és egy Mach-kúpot. Ezek rendszere sajnos simán bevezette a lassú, így turbulenciát keltő határréteget a hajtóműhöz. A problémát megoldani hivatott TP beömlő, több, átmeneti, kísérleti kialakítás után lekerekítettebb, alul a korábbinál jóval vastagabb peremet, a törzstől távolabb helyezett határréteg-leválasztót, és eltérő helyzetű örvénykeltőket foglalt magába. A szívócsatorna első része egészében előre csúsztatható volt hidraulikusan, plusz felületet biztosítva alacsony sebességnél, felszálláskor a légbeszíváshoz. Csakhogy ezzel is úgy jártak, mint a törzsvég légellenállásával: ami jól mutatott papíron, sőt, szélcsatornában, az a valóságban egyáltalán nem volt olyan hatékony. Elértek ugyan javulást, de nem eleget. Az új beömlővel 16 fokra emelkedett az az állásszög, ami alatt szubszonikus tartományban szinte megszűnt a kompresszor átesése, illetve hasonló volt a javulás felszállás közben. Még 2 Mach körülig is viszonylag kevésszer jelentkezett a probléma, de korántsem múlt el. Ez világossá tette, hogy szükség lesz egy újabb fázisra, ami a TP II lett. A TP I-essel az F-111A-k (a 31. példánytól gyárilag), az ezekből átalakított EF-111A-k, az első FB-111A, és az F-111C-k repültek, valamint ilyet szántak az F-111K-kba. Az első öt B változat a TP I egy kissé eltérő verzióját kapta. (A változatokról később részletesen lesz szó.)
A TP I kialakítás. Az eredeti, egyenes leválasztót a felül egy ívvel kifelé eltolt formájú váltotta. Az örvénykeltők is kiválóan látszanak. A Mach-kúpon kicsit világosabb, szürkének tűnő területek is vannak. Ezek szintén a határréteggel kapcsolatosak, annak elszívását biztosítják. Lent a csúsztatható első szegmens látszik, „nyitott” állapotban
A TP I Mach-kúpjának mozgása (elvileg valós sebességgel, de ekkora mértékű mozgatásra egyszerre nemigen volt szükség)
1965-67 között mások mellett a légierő Arnold Engineering Development Centerét vonták be a további munkába, a TP II létrehozása érdekében. Ehhez a 14. és 15. F-111-est kiegészítő érzékelőkkel látták el, hogy mérhessék nem csak a térbeli nyomáseloszlási egyenetlenségeket, hanem az időbeli változást is. Kiderült ugyanis, a nyomáslengések időben sem állandóak, ezért a KD mellé egy Tu paramétert is be kellett vezetni. (Ez egyszerűsítés volt, mert igazából a KD-t kellett volna időfüggővé tenni.) Így már magyarázhatóvá vált, hogy a kritikus KD alatt is miért fordult elő még mindig a kompresszor átesése. Rájöttek, hogy 2,3 Mach felett, nagy állásszögeknél annyira megnő a határréteg a törzs körül, hogy még a TP I a törzstől kifelé elhajlított leválasztóján is túlnyúlik, és a turbulencia ismét csak bejut a hajtóműbe. Ezért a TP II-nél a leválasztót teljesen elhagyták, és egyszerűen annyival kijjebb (10,16 cm) került a beömlő törzshöz közeli pereme, hogy mindenképpen túl volt a határrétegen. A Mach-kúp sokkal nagyobb lett, 45,72 cm-rel hosszabb, és eltérő programozás szerint működtették a sebesség változásának függvényében. Az előrecsúszó rész helyett három, a nyomáskülönbségtől magától befelé nyíló ajtó növelhette a levegőmennyiséget felszálláskor. Ezzel elhagyható volt a vezérlés, és ez a passzív megoldás nagyban növelte a működési biztonságot. Mindezek együttesen viszont a szárnytő módosításával jártak, ezért egyes törzskereteket és borítópaneleket újra kellett tervezni. Így aztán a gyártósor szerszámgépeit is módosítani kellett, ami nem volt olcsó. A TP II-vel már az egyébként lehetséges manőverek korlátozás nélkül végezhetőek voltak 2,2 Mach-ig, és vízszintes repüléskor 2,5 Mach-ig tolódott ki a hajtóműre nézve nem problémás repülési tartomány.
SE 2005 70. o.
A TP II esetében a beömlőnyílás annyival kijjebb van, hogy közvetlenül a törzs mellé egy plusz, kicsi beömlő kerülhetett. Ez a belső rendszerek számára szolgáltat levegőt, és ezért már nincs szükség az eredeti, kisméretű, a nagyon belül lévő beömlőkre (subinlets). A lenti képen egy, gyártás alatt álló TP II. A tartószerkezet mutatja, mennyivel távolabb lett tolva a törzs oldalától ez a fajta beömlőnyílás
Success 14. o.
A változatlan helyzetű, helyi hangsebességet mérő szenzorhoz láthatóan jóval közelebb van a szintén jól észrevehetően nagyobb Mach-kúp, ezért oldalról is fel lehet ismerni a TP II-t az I-hez képest erről. A külső részen lévő örvénykeltőket elhagyták, viszont a szürke felületeken radarhullám-elnyelő anyagot hordtak fel, legalábbis a szolgálatban később. Ez nagyon fontos, mivel a kompresszorról annak forgása miatt moduláltan visszaverődő hullámok nagy reflexiót keltenek, amit mindenképpen érdemes csökkenteni
Nyitott helyzetben a három, befelé nyíló ajtó, amiket az előrecsúszó szegmens helyett alkalmaztak
Végül egyébként nem úszták meg a teljesítmény romlását, mert a már elfogadhatónak bizonyuló Tirple Plow II beömlőknél nem sokkal, de mégis érezhetően nőtt a felület, azaz a gép teljes homlokfelülete, tehát a légellenállása. Ez főleg a már amúgy is rossz transzszonikus ellenállást növelte, még tovább rontva a tengerszinten, nagy sebességgel megtehető távolságon. Ezzel együtt, a TP II lett a legtöbbet használt beömlő, bár arányaiban nem olyan sokkal előzte meg a TP I-et, mivel az utóbbit használó F-111A-kból készült a legtöbb. A TP II a D, E, és F változatokon, valamint az FB-111-eseken volt ott.
A TP I-hez vezető kísérletek alatt létező, eltérő konfigurációk mellett voltak későbbi, a TP II-höz képest is újabb megoldások a beömlőre. A Super Plow-nak nevezett elrendezés a második FB-111A-n volt egyedül, mely három helyett két befelé nyíló ajtót jelentett, de egyébként a TP II-vel egyezett meg. Az utolsó két F-111B a Super Plow egy kissé eltérő változatával repült.
Az ugyancsak ekkoriban fejlesztés alatt álló, 3 Mach utazósebességű XB-70-esnél már a szélcsatornás mérésekből egyértelműbb volt, hogy hasonlóan finomhangolni kell majd a beömlőket. Ezt a korban szokásosabb, fizikailag létező kísérleti összeállításokkal is segítették, de kiváltotta a számítógépes szimulációk fejlesztését is. A számítástechnikai fejlődés aztán persze új távlatokat nyitott ez utóbbi téren, és mára teljesen általános – és messze nem csak a beömlőnyílások kapcsán – a CFD szimulációk használata. A fejlődés persze széleskörű volt, és számos forrásból és igényből táplálkozott, de a nyugati repülőiparban az F-111 indította be ezen vizsgálati terület megszületését, mint az első, szuperszonikus, de kétáramú gázturbinás sugárhajtóművet használó típus.
Minden forrás az utolsó részben lesz megadva, így a most link nélküli képeké is. Folytatás ITT.
