История создания F-104 Starfighter началась зимой 1951 г., когда ведущий инженер фирмы Lockheed Кларенс Джонсон (Clarence L. Johnson) прилетел в Корею для анализа катастрофической ситуации, в которую попала истребительная авиация США. Американские летчики жаловались Джонсону, что их сложные и дорогие машины проигрывают простым истребителям МиГ-15. В беседах с боевыми пилотами Джонсон пытался выяснить их взгляд на облик идеального боевого самолета. Коллективный разум рисовал легкий и дешевый самолет, превосходящий противника в скорости, скороподъемности и высоте полета.

Вернувшись в США, Джонсон смог убедить руководство фирмы в необходимости начать проектирование нового самолета, несложного и легкого, способного выиграть воздушный бой в схватке с советскими истребителями. Первые наброски такой машины Джонсон сделал вместе с руководителем департамента разработки «Локхид» Хэллом Хайбардом (Hall Hibbard). Затем к работе подключился главный аэродинамик Фил Колман (Phil Colman), сотрудники его отдела и Ирв Кулвер (Irv Culver) - главный разработчик экспериментального самолета Х-7. По существу, Кулвер стал лидером группы эскизного проектирования. Он предложил использовать в проекте прямое трапециевидное крыло, с небольшой относительной толщиной. Такое крыло было довольно хорошо исследовано во время работ по экспериментальному Х-7, который предназначался для полетов на скоростях от 2М до 4М и оснащался прямоточным двигателем. Крыло для него разработал именно Кулвер.

В ноябре 1952 г, когда эскизное проектирование уже подходило к концу, Джонсон обратился в Пентагон за финансовой поддержкой и познакомил военных со своими проектами. Расчеты и чертежи рассматривали генерал Дон Ятес и п-к Брюс Холловзй (Don Yates, Bruce Holloway). Они одобрили концепцию Джонсона и разработали требования ВВС к новому легкому сверхзвуковому истребителю. Но напрямую дать деньги они не могли. В декабре военные объявили конкурс на разработку такой машины. Формально она предназначалась для замены истребителя F-100. Программа получила название WS-303A (Weapon System - система оружия). В техническом задании от ВВС указывалось, что новый истребитель должен был летать на скорости 2М и обладать практическим потолком не менее 18300 м, что на 1500 м больше, чем у F-100. Конструкторам рекомендовалось вооружить истребитель двумя 30-мм пушками, а также установить на него РЛС. Кроме фирмы Lockheed, свои предложения выдвинули North American, Northrop и Republic.

«Норд Америкэн» разработала самолет под названием проект NA-212. Он представлял собой глубокую модернизацию истребителя F-100, а его главной особенностью стал надфюзеляжный воздухозаборник. Позднее самолет получил военное обозначение F-107. «Нортроп» предложила новый проект N-102 Fang. Этот одноместный истребитель с треугольным крылом малого удлинения, с относительной толщиной 5% отличался подфюзеляжным воздухозаборником. Крыло имело очень большую площадь, и по аэродинамической схеме N-102 вполне мог бы быть бесхвосткой, но конструкторы все же снабдили его хвостовым оперением для повышения маневренности на больших высотах и скоростях. «Рипаблик» выдвинула на конкурс проект АР-55, являвшийся развитием тяжелого перехватчика F-91 Thunderceptor с комбинированной силовой установкой, состоявшей из турбореактивного и жидкостного ракетного двигателей.

«Локхид» завершила эскизное проектирование своего истребителя весной 1953 г Самолету присвоили рабочее обозначение Lockheed L-246 или Model 83. Расчетная масса пустого самолета составляла всего 5448,0 кг, что было чуть ли не в половину меньше находившихся на вооружении истребителей F-100 и F-102. По своим расчетным характеристикам он превосходил машины конкурентов, и 12 марта 1953 г фирму «Локхид» объявили победителем. Ей выделили средства на постройку и летные испытания двух прототипов истребителя с военным обозначением XF-104.

Главной новацией проекта XF-104 стало ультратонкое прямое крыло малого удлинения с симметричным профилем и большим сужением (хорда у корня - 3,4 м, на законцовках -1,5 м). Его размах составлял всего 6,5 м, что при длине фюзеляжа около 17 м делало самолет похожим на пилотируемую ракету. Профиль крыла имел относительную толш,ину всего 3,4%. Удельная нагрузка достигала небывало высокой величины - более 500 кг/м. Конструкторы хотели сделать его низкорасположенным, чтобы получить как можно больший свободный объем фюзеляжа. Однако продувки в аэродинамической трубе показали, что при нижнем расположении крыла сопротивление самолета будет на 12% больше, чем при среднем, и крыло установили посередине. Площадь небольшой консоли крыла была вполне сравнима с площадью вертикального оперения, и при отклонении руля направления возникал значительный момент в поперечном канале. Поэтому для обеспечения приемлемой угловой скорости кренения крылу придали большое отрицательное поперечное «V» -10°.

Радиус округления передней кромки крыла составлял всего 0,4 мм, а задняя кромка была острой, как нож. Чтобы предохранить их от повреждений, а обслуживающий персонал - от случайных ранений, пришлось разработать чехлы. Были также опасения, что во время полета сквозь дождь или град кромки крыла получат повреждения, но испытания их не подтвердили. Для улучшения несущих характеристик крыла во время маневрирования и на посадке его носок почти по всему размаху, мог отклоняться на 20°. Крыло также оснастили закрылками и элеронами с большой хордой и малым размахом. По расчетам аэродинамиков коэффициент подъемной силы крыла без отклоненной механизации составлял 0,65, тогда как с механизацией он увеличивался до 1,3-1,4.

На самолете применили систему сдува пограничного слоя (СПС), которая позволяла затянуть срыв потока на верхней поверхности закрылка, что давало возможность безопасно отклонять их на большие углы. В результате посадочную скорость удалось уменьшить на 20%, а посадочную дистанцию - почти на 25%. Сжатый воздух для работы системы отбирался от компрессора двигателя и выдувался на верхнюю поверхность закрылка. Начало открытия клапана, пропускавшего воздух в систему, совпадало с отклонением закрылков на 15°. Его полное открытие соответствовало отклонению закрылка на 45°. F-104 станет первым серийным истребителем, оснащенным СПС.

Во время продувок в аэродинамической трубе обнаружилась проблема изгибно-крутильного флаттера тонкого крыла. Для выбора необходимых параметров жесткости крыла Джонсон решил провести серию натурных экспериментов. Идеальным вариантом была бы серия полетов с разными крыльями экспериментального Х-7, но это оказалось невозможно, потому что военные активно использовали самолет в программе разработки беспилотного перехватчика Bomarc. Тогда Джонсон придумал другой оригинальный и дешевый способ. Он распорядился изготовить несколько масштабных моделей XF-104 с разными конфигурациями аэродинамических поверхностей, а для их запуска использовать авиационные 127-мм неуправляемые ракеты HVAR. Но частным компаниям боевые ракеты не продавали.

Тогда Джонсон обратился за помощью к командованию ВВС, и военные передали «Локхид» 400 ракет, предназначенных для отправки на войну в Корею. Решение было не однозначным, и в ответ на критику один из генералов сказал: «Ничего не случится, если одно утро наши летчики не постреляют ракетами». Модели оснащались датчиками, а их поведение в полете фиксировалось кинокамерами, установленными в головной части ракет. Пуски позволили с высокой степенью достоверности исследовать практически весь спектр нагрузок в различных полетных режимах. В конечном итоге, флаттер был побежден. Большую роль в борьбе с этим явлением играли концевые топливные баки, масса и форма которых препятствовала развитию колебаний крыла. Именно поэтому на боевых F-104 Starfighter наличие баков или ракет на концах крыла во время полетов стало почти обязательным условием.

Конструкторы решили применить Т-образное хвостовое оперение. В этом случае стабилизатор работал как концевая шайба, что позволило уменьшить площадь киля. Все оборудование и топливные баки размещались в фюзеляже. В носовой части установили РЛС, далее находилась кабина летчика, за ней - отсек с оборудованием. Все свободное пространство фюзеляжа занимали топливные баки и встроенное пушечное вооружение. Внутренний запас топлива составлял около 2720 л. В подвесных баках находилось еще 1280 л. При этом расчетная дальность полета доходила до 1800 км.

Самолет рассчитывался под двигатель General Electric J79, который разрабатывался для сверхзвукового бомбардировщика В-58. Он должен был развивать тягу на форсаже около 6800 кгс, но готовых экземпляров такого ТРД еще не было, и в качестве временной меры конструкторы решили использовать менее мощный Wright J65 - лицензионную копию английского Armstrong Siddeley Saphire. С таким двигателем XF-104 не мог достигнуть сверхзвуковой скорости, но для проведения первой фазы летных испытаний он вполне годился. Воздух поступал к двигателю через полукруглые боковые воздухозаборники с регулированием при помощи подвижных полуконусов. По расчетам при скорости полета 2М скорость воздуха на входе в двигатель должна была составлять 0,7М.

Шасси самолета убиралось в фюзеляж. Шарнирные узлы основных стоек закреплялись на силовом шпангоуте, несущем двигатель. В выпущенном положении эти стойки имели большую длину и сравнительно короткий ход амортизации, что было связано с необходимостью обеспечить достаточный зазор между поверхностью аэродрома и ядерной бомбой, возможность подвески которой требовали военные. Высокая посадочная скорость (около 280 км/ч) предъявляла особенные требования к конструкции шасси и материалу пневматиков. Испытания и доводка шасси заняли достаточно много времени. Для этого на фирме построили специальный стенд, на котором проверяли работу шасси под нагрузкой.

У конструкторов возникло опасение, что при катапультировании на высокой скорости выстреливаемое вверх кресло не успеет перелететь через киль. Поэтому на самолет решили установить кресло, которое выстреливалось вниз. Для летчика разработали инструкцию по катапультированию. Так, при аварийном покидании ему сначала следовало сбросить давление в кабине, отклонить ручку управления вперед, чтобы та не мешала вылету кресла, запереть плечевые ремни и поставить ноги на специальные опоры, а уж потом тянуть ручки катапультирования. Перед вылетом кресла ноги летчика фиксировались металлическими скобами.

30 апреля 1953 г завершилась постройка полномасштабного деревянного макета самолета. Осмотрев его, комиссия ВВС сделала несколько замечаний, в основном касавшихся вооружения. По новым требованиям две 30-мм пушки нужно было заменить на одну шестиствольную Т-171 калибром 20 мм и предусмотреть возможность подвески на концах крыла двух ракет класса «воздух-воздух» GAR-1 Falcon. Кроме того, на борт требовалось установить новейшую систему управления оружием МА-10 с радаром типа AN/APG-34.

Летом 1953 г на заводе «Локхид» в Бербанке начали постройку первого опытного образца XF-104 (№ 53-7786). На самолет установили бесфорсажный двигатель J65-B-3 с тягой 3270 кгс. С ним самолет не мог развить высоких скоростей, поэтому воздухозаборники сделали нерегулируемыми. Самолет был готов в начале 1954 г Утром 25 февраля разобранный XF-104 (борт FG-786) двумя автомобилями перевезли на авиабазу Эдварде. Части самолета были завернуты в черную ткань, скрывавшую от посторонних глаз особенности конструкции. После сборки машины начались газовки двигателя. Хвостовая часть при этом не пристыковывалась, что позволяло визуально следить за работой механизмов двигателя, а в случае пожара быстрее потушить его.
27 февраля успешно прошли рулежные испытания. На следующий день во время скоростных пробежек летчик-испытатель фирмы «Локхид» ЛеВиер (А. W. «Топу» LeVier) совершил пробный подлет на высоту около двух метров, который показал достаточную управляемость, и самолет начали готовить к первому официальному полету.

4 марта ЛеВиер поднял машину в воздух. Шасси решили не убирать. Полет продлился около 20 минут Во втором полете, который состоялся в тот же день, ЛеВиер попытался убрать шасси, но сделать это не удалось. В ходе осмотра машины после посадки выяснилось, что отказ связан с низким давлением в гидросистеме. Неисправность устранили, но следующий полет пришлось отложить по погодным условиям. 26 марта погода улучшилась, и XF-104 опять поднялся в воздух. Следующие два полета прошли успешно, и испытатели приступили к проверке летных качеств самолета. Она показала, что машина не устойчива по рысканию, кроме того, ЛеВиеру было очень сложно найти педалями нейтраль. Эти две проблемы устранили регулировкой демпфера рыскания и заменой механизма триммирования руля направления. После доработок испытательные полеты продолжились, и в одном из них ЛеВиеру удалось даже превысить скорость звука на пикировании.

В июле «Локхид» получила двигатель J65-W-7 с форсажной камерой, развивавший тягу до 4600 кгс. Его немедленно установили на самолет и расширили скоростной диапазон летных испытаний до 1,4-1,6М. Выходить на большие скорости не позволял нерегулируемый воздухозаборник. С постройкой второго опытного XF-104 (№ 53-7787, борт FG-787) не спешили. Все выявляемые недостатки первого экземпляра старались устранить на этой машине. Кроме того, на нее установили полный комплект бортового оборудования, включая систему управления оружием и встроенную 20-мм шестиствольную пушку М61 Vulcan (новое обозначение пушки Т-171). По своим характеристикам она была эквивалентна пяти 20-мм пушкам М-24.

Первый полет второго опытного XF-104 состоялся 5 октября 1954 г Поначалу испытания шли гладко, но, когда приступили к стрельбе из пушки, проблемы посыпались, как из рога изобилия. Огромная сила отдачи и вибрации при стрельбе приводили к частым отказам самой пушки и авиационного оборудования, а 17 декабря очередные стрельбы закончились серьезной аварией. После нескольких очередей ЛеВиер почувствовал сильный удар по левому борту, и пушка прекратила стрельбу. С самолета сопровождения доложили, что из лючка пушечного отсека течет топливо. Попадание его в воздухозаборник грозило пожаром и взрывом, поэтому ЛеВиер решил остановить двигатель и немедленно идти на посадку. До аэродрома было около 70 км. Заложив крутой вираж, пилот развернул самолет и выпустил шасси. Высота стремительно падала, вместе с ней уменьшались и шансы на спасение, ведь катапультирование производилось вниз. Риск был огромным, но посадка на дно сухого озера Роджерс, которое использовалось на базе Эдварде в качестве аэродрома, прошла успешно. Осмотр машины показал, что один снаряд взорвался в казенной части и вырвал крепежный болт, который пробил переднюю перегородку топливного бака. После ремонта испытания продолжились.

14 апреля 1955 г на втором образце XF-104 произошла более серьезная авария, и опять виной всему оказалась пушка. В том полете летчик-испытатель Герман Салмон по прозвищу «Рыба» (Herman «Fish» Salmon) должен был проверить работу орудия на сверхзвуковой скорости и высоте 16000 м. Пушка работала со сбоями, и самолет сильно вибрировал. Внезапно амплитуда колебаний начала расти, и стреляющая пушка сорвалась с креплений. Снаряды повредили люк в нижней части самолета, через который производилось катапультирование летчика. Скоростным напором крышку вырвало, и давление в кабине резко упало. Высотно-компенсирующий костюм Салмона раздуло до такой степени, что он едва мог управлять самолетом. Салмон немедленно катапультировался. Расследование показало, что самолет все же можно было спасти, снизившись и подождав, пока костюм не примет прежнюю форму.

Потеря второго опытного образца серьезно повлияла на график летных испытаний системы вооружения. Чтобы наверстать упущенное, пушку установили на перехватчик F-94C Starfire, и всю оставшуюся программу по тестированию орудия «откатали» на нем. Первый образец XF-104 продолжал полеты. 15 марта под управлением летчика-испытателя Рая Гудли (Ray Goudley) он достиг максимальной скорости 1,79М на высоте 18300 м. Это была самая большая скорость, показанная опытными машинами за весь период испытаний. Самолет летал еще более двух лет и разбился 11 июля 1957 г. В тот день летчик Билл Парк (Bill Park) сопровождал на нем серийный F-104А, и на опытной машине возник флаттер хвостового оперения. Пилоту пришлось катапультироваться. Параллельно с испытаниями опытных машин на заводе в Бербанке разворачивалось производство предсерийной партии из 17 самолетов, получивших обозначение YF-104A. Во время их изготовления отрабатывался весь технологический процесс для массового производства истребителя.

В конструкцию этих самолетов было внесено немало изменений. Как раз к моменту начала работ над YF-104 фирма «Дженерал Электрик» выпустила опытную серию двигателей XJ79-JE-3 с тягой на форсаже 6700 кгс, которые немедленно решили установить на все 17 самолетов. Но двигатель J79 имел большие геометрические размеры, поэтому фюзеляж YF-104A пришлось удлинить на 1,65 м, за счет цилиндрической вставки за кабиной летчика. Больший диаметр двигателя не позволил сохранить прежнее положение проводки управления стабилизатором, рулем направления и воздушными тормозами, и конструкторы вынесли ее в небольшой гаргрот.

Следующие серьезные изменения коснулись воздухозаборников. Конструкторы изменили их форму и, наконец, установили систему регулирования. Кроме того, у входа в новый воздухозаборник появилась небольшая щель, которая направляла часть воздуха через двигательный отсек к форсажной камере. Этот воздух охлаждал ее и одновременно уменьшал донное сопротивление самолета. В состав оборудования YF-104A ввели радиотехническую систему ближней навигации TACAN и усовершенствовали систему управления огнем. Учитывая результаты испытаний XF-104 на устойчивость, предсерийные истребители оборудовали системой, предотвращавшей «перетягивание» ручки управления и выход машины на закритические углы атаки. По достижении заданного значения угла система вызывала энергичную тряску ручки, а если летчик продолжал тянуть ее на себя, то ручка принудительно отклонялась в обратном направлении, и стабилизатор переводился на пикирование.

На самолетах появилась возможность подвески вооружения под крылом на двух пилонах. Подфюзеляжный пилон изначально рассчитывался только на подвеску ядерной бомбы. В ходе эксплуатации серийных машин на него разрешат подвеску баков с напалмом и пушечных контейнеров. Доработки привели к возрастанию максимальной взлетной массы на 1444 кг
Первый YF-104А (N9 55-2955) выкатили из сборочного цеха в феврале 1956 г Его опять разобрали и, соблюдая секретность, перевезли на авиабазу Эдварде. 17 февраля летчик-испытатель Герман Салмон совершил первый облет самолета. За день до этого события на авиабазе Палмдейл (Palmdale) в Калифорнии для военных устроили закрытый показ второго YF-104A (№ 55-2956). Воздухозаборники машины скрывали временные обтекатели, чтобы не рассекречивать их систему регулирования.

Необычный вид самолета поразил даже видавших виды специалистов, и его мгновенно окрестили «ракетой с крыльями». Машину представляли Кларенс Джонсон и летчик-испытательТони ЛеВиер. Последний заявил, что скорость нового истребителя ограничивается только опасным перегревом конструкции, и на большой скорости ему приходилось больше обращать внимание не на указатель приборной скорости, а на указатель температуры. ЛеВиер не обошел вниманием и высокую скороподъемность истребителя. По его словам, начав подъем на высоте 9000 м при скорости 1М, самолет за несколько секунд забирается на 21000 м и при этом разгоняется до порядка 1,5М. По мнению летчика, такие характеристики приведут к полному изменению тактики воздушного боя, который сведется к преследованию противника и его перехвату на высокой скорости без какого-либо подобия маневренного боя.

На церемонии впервые объявили официальное название самолета Starfighter (с англ. - звездный боец). Первые официальные фотографии, сделанные во время показа, военные передали прессе только через месяц, а внешний вид воздухозаборников рассекретили в середине лета 1956 г. Все 17 предсерийных самолетов использовались для испытаний по различным программам. На них оценивались прочностные характеристики F-104, варианты конструкции системы управления пограничным слоем, ранние модификации двигателей J79 (-3, -ЗА, -ЗВ) и вооружение. По их результатам в конструкцию вносились новые изменения. Так, под фюзеляжем появился гребень длиной 1,5 м, улучшавший путевую устойчивость на сверхзвуковой скорости. Конструкцию фюзеляжа усилили для повышения максимальной эксплуатационной перегрузки до 7,3д. В составе вооружения появились ракеты AIM-9B Sidewinder с пусковыми устройствами на законцовках крыла.

На самолетах этой партии было установлено несколько мировых рекордов. 7 мая 1958 г м-р Говард Джонсон (Howard С. Johnson) установил абсолютный мировой рекорд, поднявшись на высоту 27811 м и превысив достижение французского самолета SO-9050 Trident на 3593 м. Через 9 дней к-н Уолтер Ирвин (Walter W. Irwin) установил еш,е одно достижение - абсолютный рекорд скорости 2259,94 км/ч. Большинство самолетов YF-104A было потеряно в различных авариях. Оставшиеся машины фирма доработала по стандарту серийных F-104A и передала ВВС. Один самолет (№ 55-2961) использовался в исследовательском центре NASA.

В 1960 г ВВС сняли с вооружения бывшие YF-104A. Четыре самолета (№№ 55-2956, 2957, 2969, 2971) переоборудовали в беспилотные мишени QF-104A, которые уничтожили в ходе учебных стрельб. До нашего времени сохранились только два предсерийных F-104 Starfighter. Попавший в NASA сейчас находится в Национальном аэрокосмическом музее в Вашингтоне, а самолет N° 55-2967 демонстрируется на мемориальной стоянке Академии ВВС в Колорадо Спрингс.

Легендарный американский истребитель F-104 Starfighter стал воплощением мечты послевоенных летчиков о больших скоростях и высотах. Он оказался первым серийным боевым самолетом в мире, способным летать в два раза быстрее скорости звука, а также первым самолетом, установившим мировые рекорды скорости и высоты полета одновременно. Серийное производство «Старфайтера» прекратилось в 1979 г Всего произвели 2579 самолетов, что делает F-104 одним из наиболее массовых сверхзвуковых самолетов на Западе. В течение почти двух десятилетий F-104 Starfighter как носитель тактического ядерного оружия был важной частью сил сдерживания NATO в Европе. Кроме США F-104 Starfighter состоял на вооружении в Дании, Нидерландах, ФРГ, Италии, Бельгии, Греции, Турции, Канаде, Испании, Норвегии, Иордании, Пакистане, Тайване и Японии.

Обладая передовыми летными характеристиками, F-104 Starfighter занимает достойное место в истории мировой авиации, разделяя его с такими знаменитыми машинами, как Mirage III и МиГ-21. Мало кто знает, что история «Старфайтера» не столь линейна. В самом своем начале она имеет совершенно неожиданный поворот. Когда самолет только начинал летные испытания, Кларенс Джонсон использовал фюзеляж F-104 Starfighter в качестве основы для конструкции своего знаменитого высотного разведчика U-2. Но это уже совсем другая история.

Технические характеристики F-104 Starfighter
Экипаж: 1 чел
Макс. скорость: 2556 км/ч
Боевой радиус: 1368 км
Дальность полёта: 2414 км
Практический потолок: 17700 м
Скороподъёмность: 16459 м/мин
Длина: 16,698 м
Размах крыла: 6,68 м
Площадь крыла: 18,22 м
Масса
Пустой: 5790 кг
Снаряжённый: 10165 кг
Макс. взлётная: 12634 кг
Силовая установка
Двигатели: 1 ТРДФ General Electric J79-GE-7
Тяга (мощность): 1 x 4536 кгс
Вооружение
Стрелково-пушечное вооружение: 1 х 20мм, М61А-1 Vulcan
Боезапас: 750
Кол-во точек подвески: 5
Масса подвесных элементов: 907 кг
Подвесные вооружения 2 УР AIM-9;
на концах крыльев можно подвешивать обычные и ядерную бомбы;
УР класса воздух-воздух AIM-9 Сайдуиндер и воздух-поверхность AGM-12B Булпап;
НАР, управляемые бомбы, бомбовые кассеты, мины, баки с напалмом