В начале 1950-х годов стратегическая авиация США представляла собой грозную силу: на ее вооружение поступили средние дозвуковые бомбардировщики Боинг В-47, начались испытания тяжелого дозвукового самолета Боинг В-52. Развивая линию высотных бомбардировщиков в направлении перехода к сверхзвуку, американцы одновременно вплотную приступили к разработке четырехдвигательного сверхзвукового среднего бомбардировщика фирмы «Конвэр» В-58 «Хастлер». Высокая скорость должна была обеспечить бомбардировщикам в первую очередь неуязвимость от еще достаточно несовершенных средств ПВО противника при проходе над его территорией.
Развернулись также масштабные работы по межконтинентальным крылатым (Норт Америкен «Навахо» и Нортроп «Снарк») и баллистической (Конвэр «Атлас») ракетам, на которые возлагались огромные надежды, вплоть до полной замены ими пилотируемых самолетов. Командование стратегической авиации не проявляло особого энтузиазма в отношении «Хастлера», в конструкции которого применялись технологии реактивных самолетов первого поколения. Обладая весьма скромной дальностью полета и боевой нагрузкой, «Хастлер» не мог претендовать на роль сверхзвукового эквивалента «Стратосферной крепости» В-52. В то же время полноценный сверхзвуковой преемник В-52 считался необходимым, поскольку перспективность межконтинентальных ракет еще предстояло доказать и грядущее долголетие В-52 никто не мог предвидеть.
Отправной точкой работ по новому сверхзвуковому стратегическому самолету стало предложение командующего стратегической авиацией ВВС США генерала Кертисса Ле Мея, который в конце 1954 г. поднял вопрос о создании бомбардировщика, обладающего дальностью без дозаправки в полете не менее 11 тыс. км при «максимально возможной» скорости. Этот самолет, пригодный для эксплуатации с существующих аэродромов, должен был заменить В-52 и состоять на вооружении ВВС в 1965- 1975 годах. В октябре 1954 года было выпущено техническое задание по системе оружия WS-110A и объявлен конкурс предварительных проектов стратегического бомбардировщика с крейсерским числом М = 0,9 и максимально возможной скоростью на максимальной высоте при прорыве в воздушное пространство потенциального противника на расстояние 1600- 1850 км. Поставки нового самолета намечались с 1963 года. В июле 1955 года шесть фирм представили предварительные проекты, а 11 ноября этого же года фирмы «Боинг» и «Норт Америкен» получили заказы на дальнейшую проработку своих эскизных проектов, которые были готовы в апреле следующего года.
Самой трудной проблемой при проектировании WS-110A было одновременное достижение высокой сверхзвуковой скорости и межконтинентальной дальности полета. Для этого требовалось получить высокое сверхзвуковое аэродинамическое качество – задача, не решенная полностью и в наши дни. В 1950-х годах трудности усугублялись малой экономичностью имевшихся двигателей, недостаточной изученностью аэродинамики сверхзвуковых скоростей, отсутствием высокопроизводительных ЭВМ для проведения расчетов. В результате оба спроектированных самолета по заданию WS-110A имели небывало огромные размеры. Проектом фирмы «Норт Америкен» предусматривалось создание бомбардировщика массой 340 т с треугольным крылом, к которому крепились дополнительные консоли с расположенными посередине огромными топливными баками. В районе цели консоли с баками, в которых размещалось по 86 т топлива, должны были сбрасываться с последующим разгоном самолета до М = 2,3. Фактически это было «звено» из трех аппаратов. Эксплуатировать его с существующих аэродромов не представлялось возможным.
Самолет Норт Америкен ХВ-70
Оба представленных проекта были отклонены в октябре 1956 года и после переработки вновь представлены фирмами-разработчиками через девять месяцев – к июлю 1957 года. Проектировщики учли требование ВВС уменьшить взлетную массу. Но главное, они существенно изменили свои проекты под вновь поставленную задачу обеспечить полностью сверхзвуковой полет. Требовалась дальность до 9600 км с крейсерским числом М = 2 и возможностью броска с М = 3 в районе цели. ВВС, формулируя новое ТЗ, опирались на рекомендации ученых из НАСА, которые, по словам X. Драйдена, тогдашнего директора этой организации, добились к тому времени крупных успехов в изучении аэродинамики, прочности и силовых установок сверхзвуковых самолетов.
Для уменьшения потребного запаса топлива и размерности самолета фирмы «Боинг» и «Норт Америкен» решили перейти к бороводородному топливу, предложенному как горючее еще в 1929 году в Советском Союзе химиком Ю. В. Кондратюком. Предпочтение отдали пентаборану, хотя исследовались также диборан и декаборан. Пентаборан имеет меньшую плотность по сравнению с керосином и соответственно занимает больший объем, но, отличаясь высокой теплотой сгорания («высокой калорийностью», как говорили в то время), позволяет снизить массу топлива дальнего самолета. По проекту фирмы «Норт Америкен» при уменьшенной почти до 200 т взлетной массе крейсерское число М повысилось с дозвукового до 1,5 -2,0, максимальное число М – до 3, дальность полета 9600 км достигалась на крейсерской высоте 15 000 м.
Самолет Норт Америкен ХВ-70 «Валькирия»
Первое время программа самолета В-70 все же, не смотря на растущую оппозицию, относилась к числу приоритетных. Однако это продолжалось недолго. Первый сбой был связан с бороводородным топливом. Оно оказалось очень дорогим, высокотоксичным и сложным в производстве. В то же время дальность полета при его использовании увеличивалась, как выяснилось, только на 10%. К весне 1959 года, когда завершилось изготовление макета самолета, по заказу ВВС был построен завод стоимостью 45 млн. долларов для производства бороводородного топлива, который, правда, так и не был пущен, поскольку в августе этого же года разработка бороводородного топлива и двигателя J95-GE-5, который на нем работал, была аннулирована. Месяцем позже прекратились работы по трехмаховому истребителю-перехватчику Норт Америкен F-108 «Рапира», двигатели которого также должны были работать на бороводородном топливе. В результате стоимость разработки В-70 увеличилась, так как часть исследований полета с М = 3 проводилась по программе самолета F-108.
Конструкторы фирмы «Норт Америкен» применили ряд компоновочных мер, направленных на повышение сверхзвукового аэродинамического совершенства. Первым шагом стал традиционный способ – установка цельноповоротного переднего горизонтального оперения (Г1ГО), играющего роль дестабилизатора и уменьшающего балансировочное сопротивление самолета на сверхзвуке. Но этого оказалось недостаточно, и фирма «Норт Америкен» пошла на риск, использовав новое оригинальное техническое решение. Идея, которая и лежала, главным образом, в основе перехода к полностью сверхзвуковому бомбардировщику, состояла в повышении подъемной силы за счет сжатия воздушного потока. Она была предварительно опробована в ходе экспериментальных исследований НАСА в 1955 – 1956 годах, а в проекте фирмы Норт Америкен успешно реализована путем размещения двигателей в единой подкрыльевой гондоле с применением плоского воздухозаборника, имеющего выдвинутый вперед неподвижный клин. Создаваемая при этом на сверхзвуке система косых скачков уплотнения приводила к образованию области повышенного давления под крылом.
