A-5 Vigilante 01 – na špici pokroku

Autor : Ing. Radek ˝ICE˝ Panchartek / ICE 🕔27.10.2012 📕8.648

Když vynecháme nerealistické úvahy o provozu Lockheedu P2V Neptun z palub letadlových lodí, získalo USN (US Navy) své první jaderné nosiče v podobě třímotorového letounu North American AJ Savage. Letoun poháněly dva pístové a jeden pomocný proudový motor. Savage byl postupně nahrazen modernějším, Douglasem A3D Skywarrior. Ten byl sice proudový, ale stále podzvukový.

Požadavek doby – rychlost

Rychlost stíhacích letadel dramaticky stoupala. Začátkem 50. let již přesahovala rychlost zvuku a existovaly první studie letadel schopných dosahovat rychlosti dvakrát vyšší než zvuk. Bombardéry se musely chtíce nechtíce přizpůsobit. North American Aviation (NAA) z popudu svého nadaného konstruktéra Franka G. Comptona, aerodynamika Mac Blaira, zástupce výrobního ředitele Reggieho Clarka a inženýra pro avioniku Wibura Mitchella, zahájil předběžné studie letounu NAGPAW (North American General Purpose Attack Weapon).

Tato studie v sobě zahrnovala několik předchozích dílčích programů, zabývajících se odhozem pum při nadzvukových rychlostech, vhodným způsobem shozu jaderné munice, z hlediska bezpečnosti nosiče, systémy dálkové navigace a vyhledávání cílů při letu v malých výškách, pomocnými raketovými motory pro krátkodobé zvýšení výkonu a podobně. V lednu 1954 byla studie jako nevyžádaná předložena USN.


Letový záběr stroje operujícího z paluby USS Ranger

Protože požadavky USN nebyly jasně specifikované, v celém projektu se nacházela řada nejasností. Například neexistovala shoda ohledně tvaru a plochy křídla, protože na jedné straně byly ambice létat dvakrát rychleji než zvuk a na druhé požadavek USN na vzlet z paluby lodi s nulovým protivětrem (samozřejmě za použití katapultů). Podobně nebylo jasné, zda se průlom PVO bude provádět podzvukovou rychlostí v malé výšce, nebo vysokou nadzvukovou ve velké výšce.

Předběžně se mělo jednat o dvoumotorový, jednomístný letoun s vnitřní tunelovou pumovnicí. Tím měla být zajištěna aerodynamická čistota nutná pro dosažení vysoké rychlosti. Letoun měl být vybaven systémem LABS (Low Altitude Bombing System) pro přesné bombardování z malých výšek. Spolehlivé vyhledání cíle měl pilotovi usnadnit inerciální navigační systém, do kterého by se zadaly koordináty cíle.

Nepřesnosti, kterými tento systém při navigaci na větší vzdálenosti trpěl, mělo snížit zadání vztažného bodu, vůči kterému se provedly opravy při přeletu pobřeží. Pro koncové vyhledání cíle i za snížené viditelnosti se počítalo s palubním radiolokátorem.

V lednu 1955 byly specifikace ze strany USN upřesněny. Požadavek na vzlet při nulovém protivětru byl zrušen. Beztak šlo o nesmysl od samého začátku. Tento stav nastává na letadlových lodích jen v přístavu, i to velmi zřídka. Jako primární způsob bojové činnosti byly zvoleny lety ve velkých výškách rychlostí 2 M. Lety v malých výškách, až jako sekundární, nicméně bylo požadováno, aby letoun dokázal v přízemní výšce překonat rychlost zvuku. V dubnu 1955 předložila firma NAA upravený návrh, který byl do konce roku ze strany USN předběžně potvrzen.

V únoru 1956 vypsalo USN další upřesnění specifikací. Tentýž měsíc byla dokončena plnorozměrná dřevěná maketa letounu, která byla v březnu předvedena zástupcům USN ke schválení. Byly navrženy jen dílčí změny.


Maketa A3J ještě s dvěma ocasními plochami

Definitivní zájem o dokončení projektu, USN vyjádřilo v dopise zaslaném NAA 29. června 1956. Dne 17. září dostal výrobce objednávku, na stavbu dvou prototypů YA3J-1 a jednoho draku na lámací zkoušky. Přidělený rozpočet byl 86 milionů USD. Tím však pořádná práce firmě NAA teprve začala, protože letoun neznamenal technologický krok, ale skok kupředu.

Aerodynamická kouzla

Rezignací USN na požadavek vzletu bez pomoci protivětru se konstruktérům NAA značně ulevilo. Mohli se zříci křídla s měnitelnou geometrií. Tato technologie byla v té době v plenkách a z jejího použití plynuly oprávněné obavy, které jen potvrdily zkušenosti firmy Grumman s letounem XF10F Jaguar. Podobně bylo možné definitivně vyškrtnout pomocný raketový motor, který se zvažoval jako záložní řešení pro zvýšení tahu.

Comptonův tým navrhl použít tenké křídlo s plochou 71,5 m2, vybavené štěrbinovou vztlakovou klapkou, prakticky po celé odtokové hraně. Aby se co nejvíc přiblížili původnímu požadavku, byla klapka vybavena ofukováním mezní vrstvy, vzduchem odebíraným od kompresorů motorů. Navíc bylo křídlo vybaveno sklopnou náběžnou hranou, zvyšující vztlak změnou zakřivení profilu.


Přístrojová deska s kulatými „budíky“ je poplatná době vzniku letounu

Velká plocha křídla, a tím i vyšší třecí odpor se podepsaly na dosažitelné maximální rychlosti. V přízemní výšce vycházela rychlost podle propočtů 0,95 M, což sice nenaplňovalo požadavek USN, ale byl to velmi dobrý výkon. Dvojnásobku rychlosti zvuku měl letoun dosahovat od výšky nad 12 100 m. Kvůli rychlosti se zvažovalo zmenšení plochy křídla, ale daní za toto řešení by byl pokles dostupu a snížení užitečné nosnosti. USN odsouhlasilo větší křídlo.

Protože celou odtokovou plochu zabíraly vztlakové klapky, bylo řízení letounu kolem podélné osy vyřešeno spoilery a deflektory vyklápěnými z horní a spodní strany křídla. Spoiler měl osu vyklápění na své náběžné hraně, zatímco deflektor na své odtokové hraně. Při současném vyklopení umožňovaly přefukování vzduchu z horní strany křídla na spodní a naopak. Celkem byly na každém křídle tři páry. Vnější pomáhal směrovému řízení, vnitřní dva nahrazovaly funkci křidélek. Při současné výchylce plnily funkci aerodynamických brzd. Vodorovné ocasní plochy byly plovoucí. Při současné výchylce plnily funkci výškovky, při diferencované pomáhaly letoun vyvažovat kolem podélné osy.

Maketa letounu byla vybavena dvojicí svislých ocasních ploch odkloněných mírně od sebe. Nakonec však konstruktéři dali přednost jedné vysoké směrové ocasní ploše, která zajišťovala řízení letounu a zároveň byla aerodynamicky vyvážená. Aby se letoun vešel do palubního hangáru, byla svislá ocasní plocha hydraulicky sklopná, stejně jako konce křídel.

Novinkou bylo použití bočních vstupů vzduchu s horizontálním klínem, který generoval rázové vlny tak, aby proud vzduchu nabíhal na první stupeň kompresoru podzvukovou rychlostí.

Ačkoli „rusofilové“ s oblibou tvrdí, že toto řešení pochází z MiGu-25, není to pravda, protože Vigilante létala v době, kdy byl MiG-25 teprve na papíře. Ale není potvrzen ani opak, tedy že by Sověti „opisovali“ u Američanů.


Přecpaná paluba USS Enterprise dobře demonstruje velikost Vigilante oproti jeho vrstevníkům

Ze studií, které jsme zmínili v úvodu, dostal NAGPAW tunelovou pumovnici. V trupu byl mezi oběma motory vytvořen válcový tunel, odkud měla být, po odhození záďového kuželu, výzbroj vymetena pyrotechnicky směrem dozadu. Tato poněkud nestandardní koncepce by poměrně elegantně vyřešila problém s pevností do stran otvíraných vrat pumovnice.

Tunel byl univerzální. Dovnitř bylo možné umístit výzbroj, přídavné nádrže nebo kontejner s vybavením pro REB. Typickou kombinaci tvořily dvě přídavné nádrže, mezi kterými byla umístěna jaderná bomba Mk.28 (B28) s hlavicí ráže 70 kT až 1,45 MT, podle typu. Společně tvořily takzvaný „store train“ (vláček). Prázdné nádrže sloužily po odhozu ke stabilizaci bomby.

V praxi bohužel docházelo k tomu, že letoun po „odhozu“ vlekl výzbroj za sebou, a ta potom odpadla dle vlastní libosti, takže přesnost bombardování byla ta tam. V praxi se pumovnice používala pro přídavné nádrže nebo prostředky REB. Ale ani to nebylo úplně bez problémů. Ve třech případech přišly letouny o nádrže již během startu z letadlové lodi, když zabral vozík parního katapultu. V jednom případě se to neobešlo bez ztráty letounu.

Technologické novinky

Nadzvukový jaderný bombardér USN přinášel i novinky do technologické oblasti. Poprvé nebyly použity potahové panely z plechu s přinýtovanými výztuhami z L a U profilů, ale panely vyrobené chemickým amechanickým obráběním z jednoho kusu speciální slitiny hliníku a lithia (Alcoa 2020-T6).

Hlavní nosné prvky a lože motorů, byly kvůli úspoře hmotnosti vyrobeny z titanu. Vnitřní konstrukci motorového prostoru chránil před tepelným zářením nástřik mikroskopickou vrstvičkou zlata. Plovoucí VOP měly zčásti voštinovou vnitřní konstrukci, což byla také novinka.

Protože byl letoun vybaven na svou dobu neobvyklými řídicími plochami, dostal jako první na světě systém elektro-impluzního řízení pro ovládání klonění a klopení letounu. Pouze směrové řízení mělo mechanickou vazbu. Všechny výkonné prvky řízení byly s ohledem na ovládací síly při M2 samozřejmě hydraulické. Na rozdíl od řešení používaného na letounu F-16 a dalších však letoun zůstával aerodynamicky stabilní. Proto bylo možné, pro případ nouze, řízení zálohovat mechanicky.

Do systému řízení byl vřazen poměrně sofistikovaný autopilot – řečí výrobce AFCS (Automatic Flight Control System), který spolupracoval s hlavním referenčním systémem MFRS (Main Flight Reference System) a inerciálním navigačním systémem podporovaným radarem REINS (Radar Equiped INS). Protože v oblasti nadzvukových rychlostí dochází k poměrně značnému posunu působiště vztlaku, byl letoun vybaven ještě rozšířeným systémem udržování podélné stability ALFCS (Augmented Longitudinal FCS), který pilotovi zajišťoval stejnou odezvu řízení v rozsahu rychlostí 0,25 M až 2 M.

Vzhledem k požadavku na nalezení a bombardování cílů z malých výšek, byl letoun vybaven avionikou, která daleko předčila vše, co bylo v té době v provozu. Složitost avioniky si nakonec vynutila instalaci druhého kokpitu pro bombometčíka/navigátora.

Celý systém označený AN/ASB-12 využíval zkušenosti nasbírané při konstrukci letounových střel SM-64 Navaho. Základem byl vícerežimový pulzní radar firmy General Dynamics, schopný práce v i režimu mapování terénu. Anténa snímala prostor 45° na obě strany od osy letu. Kromě toho byl do systému vřazen uzavřený televizní okruh (CCTV). Všechny údaje včetně výstupu z REINS zpracovával jeden z vůbec prvních digitálních počítačů VERDAN (Versatile Digital Analyzer).


Vigilante byl první letoun, který měl vstupy s horizontálními klíny

Výsledek mapování se promítal v zadní kabině na zobrazovací jednotku PPI s posunutým středem. Druhá větev byla mnohem zajímavější, protože umožňovala promítnout výstup na polopropustné zrcadlo ve výšce očí pilota, společně s údaji letových přístrojů. Zařízení, tehdy označované jako PPDI (Pilot’s Projected Display Indicator), nebylo ničím jiným než prvním operačně nasazeným HUD (Head Up Display). K bezpečnosti letu v malých výškách přispívala i hlasová varování, nahraná na magnetofonové smyčce.

Z taktického hlediska bylo novinkou to, že se od začátku počítalo s odhozem jaderné munice „přes rameno“. Tato technika byla vyvinutá proto, aby měl nosič při shozu jaderné munice z malé výšky dost času uniknout před čelem tlakové vlny, které se šíří téměř rychlostí zvuku.

Sečteno a podtrženo, YA3J-1 zavedl do běžného užívání řadu novinek, které se v leteckých konstrukcích běžně objevovaly až o pěknou řádku let později. Vývoj avioniky nebyl zdaleka bezproblémový. U prototypů se střední doba oprav u počítače VERDAN počítala na hodiny. Postupně se ji však podařilo dostat na solidních 500 hodin.

Poprvé ve vzduchu

Přestože letoun A3J-1 byl ve své době technologicky převratný, konstrukce prototypů šly obdivuhodně hladce. V červnu 1957 byly hotové konstrukční výkresy a v listopadu téhož roku byly dokončeny montážní přípravky. 16. května 1958 proběhl ve výrobním závodě v Columbus slavnostní roll out prvního prototypu YA3J-1. Při té příležitosti dostal letoun bojové jméno Vigilante.

Následovaly tři měsíce pozemních a pojížděcích zkoušek. Den D přišel 31. srpna 1958, kdy zkušební šéfpilot firmy Dick Wenzel odlepil prototyp (Bu.No. 145157), poháněný stejně prototypovými motory General Electric YJ79- GE-2, poprvé od vzletové dráhy. V listopadu 1958 se k programu zkoušek připojil druhý prototyp (Bu.No. 145158). Testy postupovaly poměrně úspěšně až do 3. června 1959, kdy byl druhý prototyp ztracen kvůli závadě na hydraulickém systému.

Od poloviny roku 1959 začalo opouštět výrobní linku prvních devět strojů A3J-1 počáteční výrobní série (Bu.No. 146694–146702). Některé z těchto letounů sloužily k továrním zkouškám, další byly odeslány do známého zkušebního střediska Naval Air Test Center v Patuxent River ve státě Maryland k vojskovým zkouškám a pro vypracování operačních postupů, nutných k zařazení letounu do výzbroje.

Čtvrtý postavený stroj A3J-1 (Bu.No. 146697) uskutečnil 22. července 1960 první úspěšné přistání na palubě letadlové lodi USS Saratoga (CVA-60). Přestože byl letoun stále v režimu testů, považovalo USN jeho výkony za fenomenální, což vedlo k „mediálnímu“ využití jeho vlastností.

Na zadním sedadle se 6. července 1960 svezla známá pilotka a prezidentka mezinárodní letecké federace (FAI) Jacqueline Cochran. Stala se tak první ženou, která letěla dvakrát rychleji než zvuk, když letoun nad jižním Ohiem dosáhl ve výšce 14 300 m rychlosti 2,02 M. A3J-1 pilotovaný Cdr. Leroyem Heathem a Lt. Larry Monroem ustavil 13. prosince nový výškový rekord se zátěží 1000 kg. Výškoměr se zastavil na čísle 27 843 m. Tím byl předchozí rekord zlepšen o více než 7000 m.

V tomto případě šlo o „dynamický skok“ po rozhonu na 2,1 M a následném přitažení. Letoun se ve velké výšce vymkl řízení a oba motory v řídkém vzduchu zhasly. Řiditelnost a tah motorů se podařilo obnovit, až když letoun „spadl“ do hustších vrstev atmosféry. Rekordní osádka byla za tento výkon vyznamenána. Pilot záslužným leteckým křížem DFC (Distinguished Flying Cross), navigátor leteckou medailí AM (Air Medal).

Letoun samozřejmě vykazoval některé vady, které se žádnému novému stroji nevyhnou. Systém ofukování mezní vrstvy nedával souvislý proud vzduchu, praskala ložiska kol hlavního podvozku, docházelo k průsaku paliva z odvětrávacích ventilů, příďový podvozek měl při pojíždění nedostatečnou odezvu, radiovýškoměr trpěl poruchami a občas stávkovala klimatizace obou kabin. Největší problémy způsoboval VERDAN, takže některé části programu řešící opravu snosu větrem, bylo nutné přepsat.

Zámky přídavných nádrží na závěsnících pod křídly trpěly provozními rázy a měly tendenci se uvolnit. Tento problém se bohužel nepodařilo uspokojivě vyřešit po celou dobu operační služby. Občas docházelo k tomu, že přídavné nádrže opustily letoun, aniž k tomu dala osádka pokyn.

Do služby

První čtyři operačně způsobilé letouny A3J-1 dostala 16. července 1962 VAH-3 Sea Dragons, dislokovaná na základně NAS Sanford na Floridě. To byla výcviková jednotka HATWING 1. Křídlo bylo jedním ze dvou speciálních útvarů USN, jejichž úkolem bylo bombardování jadernou municí. O měsíc později byly A3J-1 v rámci unifikace přeznačeny na A-5A Vigilante.

První jednotkou, která dosáhla s A-5A operační způsobilosti, byla VAH-7 Peacemakers na palubě USS F.  D. Roosevelt (CVA-42). Odtud byla převelena k první operační plavbě do Středomoří na palubu první americké letadlové lodi s jaderným pohonem USS Enterprise (CVN-65). K USS Enterprise se připojily ještě další lodě s jaderným pohonem – křižník USS Long Beach (CGN-9) a fregata USS Bainbridge (DLGN-25), aby v rámci operace Sea Orbit demonstrovaly operační možnosti svazu lodí s jaderným pohonem. Plavba trvala od března do srpna 1962, kdy byla přerušena kvůli kubánské krizi.

Druhou perutí, která se s bombardéry A-5A vydala na operační plavbu, byla VAH-1 Smokin’ Tigers. Své první A-5A dostala 22. ledna 1963. Od června 1963 do dubna 1964 operovala ve Středomoří z paluby USS Independence (CVA-62). Letouny A-5A během cvičení prokázaly přetrvávající potíže s tunelovou pumovnicí a vzlet pomocí katapultu také nebyl úplně bez obtíží.

V polovině roku 1963 došlo k zásadnímu rozhodnutí, které významně ovlivnilo další osudy letounu. Po dlouhých tahanicích USN rezignovalo na další provoz letounů jako jaderných nosičů a v dalším období měly být primárním nosičem jaderných hlavic ponorkové balistické střely Polaris. A-5A v roli jaderného bombardéru skončily.

Grove Michael, Miller Jay, North American Rockwell A3J/A5 Vigilante, Aerofax Minigraph, 1989, ISBN 0942548140
Love Terry, A/RA-5 Vigilante mini in action, Squadron Signal, 1995, ISBN 0897473290
Pirotte James, A-5 Vigilante the eyes of the fleet, Air International
Powell Robert, RA-5C Vigilante Units in Combat, Osprey Publishing, 1988, ISBN 1841767492

Uveřejněno s laskavým svolením autora.
Vyšlo v časopise Military revue 1/2011 vydavatelství Naše Vojsko.

Autor : Ing. Radek ˝ICE˝ Panchartek / ICE 🕔27.10.2012 📕8.648

Komentáře Disqus

Komentáře Facebook

Sociální sítě

Reklama

Poslední komentáře