F-104 Starfighter - Fenomén rychlosti
Ing. Radek ˝ICE˝ Panchartek / ICE
https://www.valka.cz/10990-F-104-Starfighter-Fenomen-rychlosti
Vyšlo v časopise ATM 2004/01
Blížil se konec roku 1951, běžné stíhací letouny zavedené do služby létaly rychlostí kolem 1 M, spíš méně. Nadzvukové rychlosti dosahovaly většinou jen ve střemhlavém letu, nebo zcela bez výzbroje. Konstruktér firmy Lockheed Clarence „Kelly“ Johnson navštívil piloty USAF (United States Air Force) bojující v Koreji, aby zjistil, jaký letoun by jim vyhovoval. Od stíhačů dostal unisono odpověď: lehký letoun, překonávající protivníka v rychlosti, stoupavosti, dostupu a obratnosti.
V březnu 1952 dal Johnson dohromady tým, který měl postavit letoun, který bude létat dvakrát rychleji než zvuk. Byl to obrovský krok vpřed, který přinesl řad problémů při zavádění letounu do řadové služby. Raketa s mužem uvnitř, hliníková rakev, bezkřídlý zázrak... to byly jen některé přezdívky, které dali piloti letounu, který jim umožnil zjistit jaké to je, letět dvakrát rychleji než zvuk.
Rychlost-ostatní je druhořadé
Tehdejší znalosti aerodynamiky neumožňovala žádné zázraky. Všechny nezbytné propriety tj. radar, pilot, nádrže a motor byly poskládány do dlouhého trupu s minimálním čelním průřezem, kterému dominovala hrotitá příď. K tomu byla připojena miniaturní křídla s tenoučkým profilem, která zaručovala minimální odpor při letu vysokou rychlostí. Na druhou stranu při letu malou rychlostí neposkytovala žádný přebytek vztlaku.
Ale s tím si konstruktéři hlavu nelámali. Nový stíhací letoun nebyl určen pro divoké manévrové souboje. Své cíle měl dostihnout a zničit dřív, než stačí zjistit odkud úder přišel. Na to potřeboval pouze dvě letové vlastnosti vysokou rychlost a stoupavost.
Zajímavé je, že Johnson pracoval na vlastní pěst, bez toho, že by vývojové práce byly podpořeny požadavkem ze strany USAF nebo pobídkou od vedení firmy Lockheed. 31. října 1952 předložil vedení firmy projekt CL-246 a dostal povolení prezentovat návrh představitelům USAF. 12. prosince 1952 vydala USAF požadavek na náhradu typu North American F-100 (byl teprve ve vývoji) počínaje rokem 1956. V zápětí byly různým výrobcům zaslány požadavky na návrh RFP (Request for proposals). Soutěže se zúčastnili kromě firmy Lockheed ještě Republic, North American, Northrop.
Firma Lockheed svým návrhem rozhodně udělala na představitele letectva dojem. Již 12. března 1953 měla na stole objednávku na stavbu dvou prototypů zbraňového systému WS-303 A (Weapon System), kterým bylo přiděleno vojenské označení XF-104 a bojové jméno Starfighter. Stavba šla rychle. 30. dubna 1953 proběhla obhlídka makety. V únoru 1954 začaly na základně Edwards pojížděcí zkoušky a 4. března uskutečnil zkušební pilot Tony Le Vier s prototypem (sériové číslo 53-7786) první vzlet a pomalý 20 minutový okruh kolem letiště. Během letu se nepodařilo zatáhnou povozek, kvůli malému tlaku v hydraulickém okruhu.
První prototyp XF-104 byl vybaven méně výkonným bezforsážním motorem Wright J65-B-3 s tahem pouhých 37 kN. S tímto motorem nebyl schopen ve vodorovném letu překročit rychlost zvuku. Od července 1954 byl k dispozici motor J65-W-7 s přídavným spalováním. S ním dosáhl první prototyp rychlosti 1,79 M při horizontálním letu ve výšce 60 000 stop.
Druhý prototyp byl od začátku vybaven motorem J65-W-7, systémem řízení střelby AN/ASG-14T-1 a novým šestihlavňovým kanónem Vulcan. Cvičné střelby probíhaly zpočátku dobře, ale 17. prosince došlo k nehodě. Při první salvě v závěru kanónu explodoval náboj, vytrhl část potahu trupu, prorazil trupovou nádrž a zahltil motor palivem vytékajícím přímo do levého vstupu. Tony LeVier situaci zvládl a doklouzal (!) s vypnutým motorem k úspěšnému nouzovému přistání.
Nakonec byly oba prototypy ztraceny, první kvůli flutteru ocasních ploch. Druhý mohl být pravděpodobně zachráněn, ale zkušební pilot se kataputoval po dekompresi kabiny způsobené vibracemi po závadě kanónu.
Oba prototypy bylo možné snadno identifikovat podle pevných vstupů vzduchu k motoru.
Opatrnosti není nikdy dost
V červenci 1954 schválilo USAF nákup 17 předsériových YF-104A podle filozofie „fly before you buy“ tj. otestovat letouny před zahájením sériové výroby.
Letouny již byly vybaveny prototypem nové pohonné jednotky XJ79-JE-3 s vyšším tahem. Od XF-104 se lišily delším trupem, dlouhým krytem na hřbetě trupu a především novými vstupy vzduchu s regulačními kužely. Jejich tvar byl předmětem utajování a při veřejných prezentacích byly maskované plechovými kryty. Letouny byly vybaveny navigačním systémem AN/ARN-56 TACAN (Tactical Air Navigation) a pěti závěsníky.
Veřejnosti byl poprvé představen druhý postavený YF-104A (sériové číslo 55-2956) dne 16. února 1956. YF-104A sloužily pro testování různých systémů a režimů letu. Při zkouškách byla část letounů zničena. Čtyři byly přestavěny na bezpilotní terče QF-104A a úspěšně sestřeleny. Jeden přežil v muzeu NASA ve Washingtonu a druhý v letecké akademii v Colorado Springs.
Kontrakt na výrobu 146 sériových F-104A podepsalo USAF 2. března 1956. Sériové F-104A měly zesílenou konstrukci, aby snesly přetížení 7,3 G, pod zadní částí trupu měly pomocný kýl, pro zlepšení směrové stability a měly systém ofukování mezní vrstvy vztlakových klapek. Stlačený vzduch byl odebírán od 17 stupně kompresoru motoru.
Kam s ním?
F-104A měl sloužit u velitelství taktického letectva TAC (Tactical Air Command), kde měl nahradit F-100 Super Sabre, ale USAF se rozhodlo jinak. TAC na F-104A vadila především malá nosnost. Jeden čas to vypadalo s programem bledě, ale nakonec byly letouny přiděleny velitelství protivzdušné obrany ADC (Air Defence Command), které hledalo dočasnou náhradu za F-106, jehož vývoj vázl. Starfighter nabízel fenomenální rychlost a stoupavost, ale chyběl mu dostatečný dolet a vybavení pro lety v noci a za zhoršených povětrnostních podmínek.
První operačně schopnou jednotkou byla 20. února 1958 prohlášena 83. FIS (Fighter Interceptor Squadron) na AFB (Air Force Base) Hamilton v Kalifornii. Dalšími byly 56. FIS Wright Paterson AFB, 337. FIS Westover AFB a 538. FIS Larson AFB. Služba Starfigherů u ADC nebyla dlouhá, již od roku 1960 byly nahrazovány lépe vybavenými F-106 a F-101. F-104A byly převedeny do stavu ANG (Air National Guard) států Tennessee, Jižní Karolína a Arizona.
Celkem bylo vyrobeno 153 F-104A v sedmi výrobních blocích. F-104A byl jednou z verzí Starfighteru, která si zabojovala. Poprvé měl namále během berlínské krize v roce 1961, kdy byly všechny tři perutě ANG povolány k aktivní službě a převeleny do Německa. Po návratu byly jejich F-104A zařazeny zpět do výzbroje tentokrát 319. FIS a 331. FIS! Po jejich definitivním vyřazení od ADC byly F-104A uvolněny pro export do Pákistánu (10+2 F-104B), Jordánska (32) a na Taiwan (21). Pákistánské Starfightery 9. perutě bojovaly v Kašmírské (září 1965) a Bangladéšské válce (prosinec 1971), celkem ve vzduchu zničily tři indické letouny.
Speciální cvičná varianta TF-104 A se nestavěla, protože USAF dalo přednost dvojmístné bojové F-104 B, která se dala pro výcvik také použít. Místo pro druhého pilota bylo vytvořeno demontáží palubního kanónu, zásobníku munice, zmenšením trupové nádrže a přemístěním některých bloků elektroniky. Kvůli posunu těžiště byla přemístěna přední podvozková noha, která se u všech dvojmístných variant zavírala směrem dozadu. Zajímavostí je, že v případě potřeby bylo možné zadní sedadlo zaměnit zpět za kanón a tak získat téměř plnohodnotný jednomístný stroj, ale není zdokladované, že by se tato možnost někdy v praxi využila. První letouny byly vybaveny sedadly C-1 a bylo je možné poznat podle navazujících překrytů. Po záměně sedaček za C-2 dostala kabina pevný střední díl s průhledným větrným štítkem. První vzlet F-104 B se uskutečnil 16. ledna 1967. Jednalo se o letoun přestavěný z jednomístné F-104 A.
Zpět do služeb TAC
F-104 A měl být původně stíhacím letounem pro TAC, ale žádný se k jejich jednotkám nedostal. Nicméně Lockheed neustával v úsilí a vytvořil útočnou variantu označenou F-104 C. Ta byla vybavena pevným, snímatelným nástavcem pro tankování za letu, výkonnějším motorem J79-GE-7, centrálním závěsníkem pod trupem, na který bylo možné zavěsit jadernou bombu Mk. 28 nebo Mk. 43 a novějším zbraňovým systémem AN/ASG-14T-2, takže byl schopen operovat ve dne i v noci, ale ne za každého počasí. Tato varianta byla od začátku vybavena nahoru vystřelovaným sedadlem C-2.
TAC usoudilo, že by takový letoun mohl vyplnit mezeru, než budou k dispozici nové F-100C a F-105 a 2. března 1956 vypsalo objednávku na dodání prvních 56 F-104 C. V prosinci byla objednávka rozšířena na 77 kusů.
V říjnu 1961 byl letoun modernizován podle programu „Project Grindsome“, takže mohl nosit bomby nebo raketnice s neřízenými raketami. Za přední podvozkovou nohu bylo možné namontovat skupinový závěsník pro další dva Sidewindery, ale v tom případě nebylo možné nést jadernou výzbroj.
F-104 C tvořil výzbroj 434., 435., 436. a 476. TFS (Tactical Fighter Squadron) 479. TFW (Tactical Fighter Wing) na základně AFB George. Tyto perutě byly primárně cvičeny k provádění jaderných úderů.
F-104 C poprvé „přičichl“ ke konfliktu v době Karibské krize v roce 1962, když byla 479. TFS přemístěna na AFB Key West a měla provádět údery ve prospěch invazních sil. Ale ke skutečnému nasazení nedošlo.
Skutečných bojů se dočkal až ve Vietnamu. Během operace „Rolling Thunder“ působily vietnamské MiGy nečekané obtíže útočným letounům, takže USAF převelelo, v dubnu 1965, do Vietnamu letouny včasné výstrahy EC-121D, kterým měly poskytovat krytí F-104 C 476. TFS. Letouny létaly vyzbrojené kanónem a čtyřmi AIM-9B. MiGy rychle vyklidily pole a 476. TFS začala létat úderné mise na podporu pozemních vojsk. Byla poměrně úspěšná. Armádní jednotky si pochvalovali rychlost s jakou peruť reagovala na požadavky o podporu. Díky dobrému výcviku a snadné obsluze letadel se dařilo udržovat vysokou bojeschopnost i v tropickém podnebí. Do svého vystřídání v listopadu 1965 ztratila peruť tři piloty (1 sestřelen a zabit, 1 upadl do zajetí a 1 zahynul při nouzovém přistání s letounem poškozeným protiletadlovou palbu) .
Druhou nasazenou jednotkou byla 435. TFS, která působila ze základny Udorn od 6. června 1966. Piloti nejprve doprovázeli F-105D a EF-105F „Wild weasel“ a od srpna prováděli údery na pozemní cíle v Laosu a Jižním Vietnamu.
Celkem byl ve Vietnamu jeden letoun F-104 C sestřelen čínským J-6 (v Číně stavěný MiG-19), dva pozemními PL raketami, šest PL dělostřelectvem a šest bylo hlášeno jako nebojové ztráty.
F-104 C se také dočkal dvoumístné varianty F-104 D. Byla zkonstruována podobně jako F-104 B, ale byla vybavena sedadly C-2. Postaveno bylo 21 kusů.
Obchod století
V polovině padesátých let hledaly západoevropské státy, kromě Británie, Francie a Švédska, nové letouny do své výzbroje. Největším potenciálním zákazníkem bylo Německo, které znovu budovalo své ozbrojené síly včetně Luftwaffe a potřebovalo nový letoun, jako náhradu za zastarávající F-84 Thunderstreak a F-86 Sabre. Bylo zřejmé, že pokud by se povedlo zlomit Němce, ostatní země budou následovat. Konkurentů bylo mnoho: Lightning II, Mirage III, J-35 Draken, F-106 Delta Dart, F-105 Thunderchief, F8U Crusader, F-11 Tiger a F-104 G Starfighter (G jako Germany).
Lockheed marketingové aktivity rozhodně nepodcenil, vždyť odhady mluvily o potenciálu až 2000 letounů. Od července 1958 byla skupina pilotů od 83. FIS s dvoumístnými F-104 B vyslaná do Evropy a rozsáhle předváděla letouny veřejnosti i oficiálním představitelům. Úsilí se nakonec vyplatilo. 6. listopadu 1958 oznámil ministr obrany SRN F. J. Strauss, že vítězem soutěže je F-104 G, 6. února 1959 byl podepsán kontrakt na dodávku 66 jednomístných letounů F-104 G a 32 cvičných F-104 F potřebných pro výcvik prvních německých instruktorů a 18. března dostali němečtí výrobci podklady pro výrobu prvních 210 licenčních Starfighterů.
Druhým státem NATO, který se rozhodl pro F-104 byla Kanada, která podepsala licenční podmínky na výrobu 200 jednomístných F-104 a nákup 38 dvoumístných F-104 D 2. července 1959.
Potom následovaly v rychlém pořadí Nizozemí (20.4.1960), Belgie (20.6.1960), Japonsko (11.1960) a s odstupem Itálie (2. 3. 1962).
F-104 G byl upraven jako víceúčelový útočný letoun pro každé počasí. Proto byl vybaven novým systémem řízení střelby F15A NASARR (North American Search and Ranging Radar). Drak byl zesílen, aby vydržel namáhání při letech velkou rychlostí v malých výškách, byla zvětšena vnitřní zásoba paliva a vstupy vzduchu dostaly elektrické odmrazování. K pohonu sloužil nový motor J79-GE-11A. Celková hmotnost podvěšené výzbroje mohla dosahovat 1800 kg, letoun dostal větší brzdící padák a podvozek s většími koly a ABS.
Prototyp verze F-104 G vzlétl 5. října 1960. Prvních 66 F-104 G vyrobil Lockheed, potom již běžela výroba rozdělená mezi firmy sdružené ve čtyřech skupinách po celé Evropě. Dodávky k útvarům začaly v květnu 1961.
V rámci programu vojenské pomoci MAP (Military Assistance Program) objednala USAF stavbu 140 kusů F-104 G pro letectva Norska, Dánska, Řecka, Turecka a Španělska.
Celkem bylo vyrobeno 1321 letounů F-104 G (včetně kusů nahrazujících letouny ztracené při nehodách) a géčko se tak stalo zdaleka nejrozšířenější variantou.
Úpravy na míru uživateli
V Kanadě se vyráběla upravená varianta F-104 G pod označení CF-104. Od géčka se lišila systémem ovládání výzbroje F15A-41B, který pracoval pouze v režimu vzduch-země, ale umožňoval nosit průzkumný kontejner s kamerami Vinten. CF-104 byl vybaven pevným nástavcem pro doplňování paliva za letu a místo kanónu a bubnu s municí nesl větší zásobu paliva. Kanada přispěla k celkovému počtu Starfighterů 200 vyrobenými kusy.
Japonci postavili v letech 1965-1967 celkem 178 F-104 J, které tvořily výzbroj 7 perutí (201.-207. Hikotai). Systém ovládání výzbroje umožňoval útočit pouze na vzdušné cíle.
Pro výcvik pilotů se používaly dvoumístné varianty TF-104 G (220 ks) a F-104 DJ (20 ks).
Kromě toho bylo vyrobeno 189 letounů průzkumné varianty RF-104 G, která měla místo kanónu namontované tři fotografické kamery KS-67A. Průzkumné letouny nosit také kontejner pro elektronický průzkum.
Také F-104G má na kontě sestřely. Dva Tchajwanské letouny sestřelily na hlídkovém letu 13. ledna 1967 dvojici čínských MiGů-19.
Nejvýkonnější verzí Starfighteru byl F-104 S, který mohl být vyzbrojen raketami AIM-7E nebo Apside 1 s poloaktivními hlavicemi a byl poháněn motorem J79-GE-19 s tahem 53,8 kN/81,1 kN. Této verze bylo vyrobeno v Itálii 246 kusů z toho 40 letounů bylo dodáno pro letectvo Turecka, ostatní sloužily v AMI (Aeronautica Militare Italiana). Zajímavé je, že Italové nepřezbrojili na F-16 a své Starfightery používaly spolu s Tornády v podstatě dodnes.
Starfighter, kterého bylo v zemi svého původu postaveno 296 kusů by skončil jako relativně nevýznamný letoun. Nakonec však patřil díky variantě F-104 G a jejím derivátům k nejrozšířenějším letounům. Bylo vyrobeno 2580 letounů všech verzí, které tvořily výzbroj 15 zemí a v 7 z nich probíhala výroba.
Obdivovaný i proklínaný
Službu Starfighterů provázela řada havárií. Přesto se nedá tvrdit, že Starfighter by byl úplně špatný letoun. Piloti, kteří ho zvládli oceňovali fenomenální zrychlení, stoupavost a vysokou rychlost. Na druhou stranu letové výkony byly zaplaceny vysokým plošným zatížením křídel, které omezovalo manévrovací schopnosti. Bylo nutné sledovat rychlost na jejíž ztrátu byl letoun citlivý. Při vyšších úhlech náběhu okamžitě hrozil pád po odtržení proudnic. Rozhodně nebyl ideální pro lety s těžkým nákladem malých výškách a neodpouštěl chyby. První motory J79-GE-3(A) nebyly příliš spolehlivé. Největší potíže způsobovaly regulovatelné výstupní trysky, které po vypnutí forsáže zůstávaly zaseknuté v otevřené poloze a motor neměl dostatečný tah pro udržení stabilního horizontálního letu. Přídavné spalování mělo jen dvě polohy zapnuto a vypnuto, takže regulace rychlosti mezi 1 M a 2,2 M nebyla nejsnadnější. Kromě toho měly motory velkou spotřebu oleje, trpěly nepravidelným chodem, obtížně se spouštěly atd. Na jejich konto bylo možné připsat několik havárií. Nápravu přinesl nový motor J79-GE-3B, montovaný již na poslední F-104A/B.
Také nový kanón M-61 nebyl úplně bez chyb, při střelbě se objevovaly vibrace způsobené předčasnými zápaly nábojů a při větších přetíženích docházelo k zádržkám. Nakonec USAF 1. listopadu 1957 rozhodlo o sejmutí kanónů až do definitivního vyřešení problémů. Nový kanón M-61A1 byl k dispozici až v roce 1964, takže F-104 létaly ve službách USAF většinou pouze s výzbrojí dvou AIM-9B na koncích křídel.
S žádným nadšením se nesetkalo směrem dolů vystřelované sedadlo C-1. Nic na tom nezměnil fakt, že se jednalo o první systém katapultáže s plně automatickou sekvencí, od dekomprese kabiny až po oddělení od pilota od sedadla a otevření padáku. Největší nebezpečí totiž hrozí při vzletu a především při přistání. Kataputáž proti zemi je v takovém případě „popravou“ pilota. Toto řešení stálo život 21 pilotů. Potom byla na základnách urychleně namontována sedadla C-2, která již opouštěla letoun směrem vzhůru.
Nejvíce letounů ztratilo RCAF (Royal Canadian Air Force) celkem 110 z 239. Jejich letouny však měly zdaleka největší nálet. V době vyřazování ze služby měly letouny na kontě v průměru 6000 letových hodin (pro porovnání F-104 G Luftwaffe nalétaly kolem 2000 hodin).
Další v pořadí byli Němci, kteří byli největším uživatelem Starfighterů. Ze svých 915 F-104 G ztratili 270 strojů a zahynulo při tom 110 pilotů. Je třeba zmínit, že rodící se letectvo SRN, během necelé dekády postavilo 5 wingů stíhacích bombardérů určených především pro jaderné údery, 2 wingy přepadových stíhačů a 2 wingy námořních úderných letounů. Přitom piloti měli pouze malý celkový nálet na podzvukových letounech. Mimochodem Luftwaffe vykazovala podobnou nehodovost (36 %) i na podzvukových F-84F Thunderstrak. Najednou dostali němečtí piloti do ruky výkonný letoun, který vyžadoval bezchybnou pilotáž. Vzhledem k tempu výstavby jednotek měli měsíční nálet na F-104 kolem 14 hodin (průměr v NATO byl 20 hodin). Většina nehod byla vyhodnocena jako selhání lidského faktoru, ať pilota, nebo pozemního personálu.
Situace se zlepšila po rozsáhlých změnách v metodikách výcviku létajícího i pozemního personálu a organizaci pozemního zabezpečení.
Pro porovnání, norské letectvo, které rozhodně nelétalo v ideálních klimatických podmínkách, ztratilo pouze 6 letounů a španělské letectvo neztratilo ani jeden. 476. TFS díky dobrému výcviku neztratila z důvodu havárie žádný letoun ani při bojovém nasazení ve Vietnamu.
Podobné problémy se nevyhýbaly kterýmkoli leteckým silám, které přecházely na dvoumachovou techniku, včetně tehdejšího československého vojenského letectva. Opět pro srovnání. Ze 168 u nás vyrobených MiGů-21F havarovalo 48 strojů, z toho 42 muselo být zrušeno jako neopravitelné. 13 případů byly letecké katastrofy, které skončily smrtí pilota.
Prameny
Friddell Phillip: F-104 Starfighter In action ISBN 0-89747-299-3
Kinzley Bert: F-104 In detail&scale ISBN 1-85310-626-7
Moyes Philip: F-104 Starfighter ISBN 0-905469-26-7
Stafrace Charles: F-104 Starfighter Warpaint
Žádné komentáře:
Okomentovat