Avro Canada CF-105 Arrow

Avro Canada CF-105 Arrow, cunoscut curent drept Avro Arrow, a fost un interceptor cu aripă delta proiectat și produs de . CF-105 a îndeplinit cerința de a realiza o viteză de Mach 2 la altitudini de peste 15 000 m (50 000  picioare) și se intenționa să servească în (RCAF) ca principal interceptor în anii 1960 și după.Page ș. a. 2004, p. 159

Arrow a fost vârful unei serii de studii care a început în 1953 și care examinau versiuni îmbunătățite ale . După un studiu serios RCAF a optat pentru un proiect cu mult mai ambițios, iar proiectarea detaliată a început în martie 1955. Se intenționa ca avionul să fie produs direct de pe linia de producție, sărind peste faza de construcție manuală a prototipului. Primul Arrow Mk. I, RL-201, a fost prezentat publicului la 4 octombrie 1957, în aceeași zi în care a fost lansat Sputnik 1.

Încercările de zbor cu RL-201 au început la 25 martie 1958, iar aparatul și-a demonstrat imediat excelenta concepție și performanța generală, atingând Mach 1,9 în zborul orizontal. Au fost executat alte trei Mk. 1s: RL-202, RL-203 și RL-204, echipate cu motoare . În curând a fost disponibil motorul , mai ușor și mai puternic, iar primul avion Mk.II, echipat cu aceste motoare, a fost gata de testele de rulare înainte de cele de zbor și de testele de acceptare ale piloților din RCAF la începutul anului 1959.

La 20 februarie 1959 prim-ministrul Canadei, John Diefenbaker, a oprit brusc programul Arrow (și a motorului Iroquois) înainte chiar de efectuarea unei prevăzute evaluări dacă proiectul poate fi menținut.Dow 1979, p. 127; "Orenda History." Magellan Aerospace Corporation, 2005, accesat 2009-03-12 Canada a încercat să vândă avioane Arrow Marii Britaniei și SUA, dar nu s-au obținut angajamente.Peden 1987, p. 72 Două luni mai târziu s-a dispus ca linia de asamblare, sculele, planurile și avioanele (și motoarele) în construcție să fie distruse. În acel moment oprirea programului a fost subiectul a numeroase controverse politice, iar distrugerea avioanelor în curs de fabricare a rămas un subiect de discuții pentru istorici și experții din industrie. Această acțiune a scos Avro de pe piață și i-a împrăștiat personalul cu înaltă calificare din domeniu.Payne 2006, p. 213

Proiectare și dezvoltare Context thumb|Machetă la scara 1:1 a CF-105 Arrow la , Toronto După al Doilea Război Mondial URSS a început să dezvolte o flotă de bombardiere strategice capabile să poarte arme nucleare deasupra Americii de Nord și Europei.Dow 1979, p. 67 Principala amenințare se datora vitezei și înălțimii de zbor mari ale unor posibile raiduri lansate din URSS și care traversau Arctica, raiduri îndreptate împotriva bazelor militare și a obiectivelor industriale din Canada și SUA.Dow 1979, p. 60 Pentru a contracara această amenințare, țările din Vest au dezvoltat interceptoare care să poată distruge aceste bombardiere înainte ca ele să ajungă la ținte.Gunston 1981, p. 18Dow 1979, pp. 84–85

În 1945 A. V. Roe Canada Limited a fost creată ca filială a grupului , având inițial ca obiect de activitate repararea și întreținerea avioanelor la aeroportul , astăzi Aeroportul Internațional Toronto Pearson. În anul următor compania a început proiectarea pentru RCAF a primului avion cu reacție din Canada, Avro CF-100, interceptor în orice condiții atmosferice.Dow 1979, pp. 61–62 Prototipul acestuia a avut o lungă și dificilă perioadă de punere la punct înainte de a intra în serviciu, șapte ani mai târziu, în 1953.Dow 1979, p. 70 Cu toate acestea, a devenit unul dintre cele mai longevive avioane din clasa sa, fiind în serviciu și efectuând o varietate de misiuni, până în 1981.Lombardi, Mike and Larry Merritt. "Toronto's Long History of Aerospace Achievement." Boeing Frontiers Magazine (online), vol 4, ed. a 2-a, iunie 2005, accesat 2010-09-26

Fiind conștienți că amânările din perioada dezvoltării și intrării în serviciu a CF-100 putea afecta inclusiv succesorul său, precum și faptul că sovieticii lucrau la un bombardier care nu putea fi contracarat cu CF-100, RCAF s-a orientat spre un avion supersonic, înarmat cu rachete, ca înlocuitor al CF-100, încă înainte ca acesta să intre în serviciu.Dow 1979, p. 83 În martie 1952 a fost remis de RCAF către Avro Canada caietul de sarcini pentru noul interceptor.

Viteză sporită Proiectanții de la Avro aveau în vedere problemele zborului supersonic. Zborul în regim supersonic diferă de cel în regim subsonic și ridică o serie de noi probleme. Una dintre cele mai critice și surprinzătoare este schimbarea formei rezistenței la înaintare. Efectul era așa de puternic, că motoarele din acea perioadă nu puteau furniza o tracțiune suficientă pentru a depăși ceea ce se considera „bariera sunetului”.Anderson 2008. pp. 683, 695

Cercetările germane din timpul celui de al Doilea Război Mondial au arătat că rezistența la înaintare poate fi mult diminuată folosind profile aerodinamice cu variația curburii cât mai mică. Asta a dus la sugestia de a folosi profile subțiri, cu o coardă mult mai lungă decât cele folosite la avioanele subsonice. Această formă era însă nepractică deoarece oferea prea puțin spațiu în aripă pentru armament și combustibil.Whitcomb 2002, pp. 89–90

Germanii au descoperit și că mărirea aparentă a coardei se poate obține înclinând aripa înapoi sau înainte, sub forma aripii în săgeată. Asta a oferit avantajul unui spațiu în aripă mărit, necesar pentru structurile de rezistență și stocarea de combustibil. Alt avantaj a fost că aripa era în afara conului undei de șoc supersonice generată de botul avionului.

Aproape toate proiectele de avioane de luptă de după război au aplicat imediat conceptul, astfel de avioane apărând spre sfârșitul anilor 1940. Proiectanții de la Avro au explorat aripa în săgeată și ampenajul modificat pe un CF-100, aparatul fiind cunoscut drept CF-103, pentru care s-a realizat o machetă de lemn. CF-103 a oferit performanțe transsonice, cu posibilități supersonice în picaj. Între timp versiunea de bază CF-100 a continuat să fie îmbunătățită, astfel că avantajele CF-103 s-au diminuat.Milberry 1984, p. 317 Când la 18 decembrie 1952 un CF-100 a depășit bariera sunetului interesul pentru CF-103 a dispărut.

Aripa delta Altă soluție pentru problema vitezei sporite este aripa delta. În domeniul transonic și supersonic aceasta are o serie de avantaje similar cu aripa în săgeată, dar oferă o suprafață alară și un spațiu interior mult mai mare. Spațiul mărit rezolvă problema combustibilului, una din slăbiciunile generate de ineficiența motoarelor reactive din epocă, iar suprafața mărită oferă o portanță mărită la altitudine mare. În anumite condiții aripa delta asigură și viteze de aterizare mai mică ca aripa în săgeată.Stimson, Thomas E. Jr. "Era of the Flying Triangles." Popular Mechanics, 106 (3). September 1956, pp. 89–94

Dezavantajele aripii delta sunt rezistența la înaintare mai mare la viteze și altitudini mici, în special în timpul manevrelor acrobatice. Pentru un interceptor, care în principiu zboară majoritatea timpului în linie dreaptă și la mare altitudine, aceste dezavantaje sunt minime.

În epocă a existat o oarecare controversă în SUA privind avantajele aripii delta versus aripa dreaptă la avioanele supersonice. Alegerea aripii delta a fost un compromis între performanțele aerodinamice și cantitatea de combustibil necesară autonomiei cerute.Floyd, James. "The Canadian Approach to All-Weather Interceptor Development. The Fourteenth British Commonwealth Lecture." Journal of the Royal Aeronautical Society, decembrie 1958

Pe baza aripii delta au fost două variante, cunoscute drept C104: varianta cu un singur motor, C104/4, și varianta cu două motoare, C104/2.Dow 1979, p. 84 În rest, configurația era similară, cu aripa delta plasată jos și un stabilizator vertical subțire și înclinat în spate. Avantajele principale ale versiunii cu două motoare erau siguranța mărită și spațiul interior mare disponibil pentru armament.Campagna 1998, pp. 68–69 Propunerile au fost transmise către RCAF în iunie 1952.Page ș. a. 2004, p. 11

AIR 7-3 și C105 În cadrul discuțiilor intensive între AVRO și RCAF au fost examinate multe variante de dimensiuni și configurații, al căror rezultat s-a concretizat în „Specificația AIR 7-3” a RCAF din aprilie 1953. AIR 7-3 cerea un echipaj de doi piloți, două motoare, o autonomie de 300 Mm (556 km) pentru misiuni la viteză redusă și 200 Mm (370 km) pentru misiuni de interceptare la viteză mare. De asemenea, cerea operarea pe o pistă de 6000 ft (1830 m); o viteză de croazieră la 70 000 ft (21 000 m) de Mach 1,5 și o manevrabilitate în viraj la 2 g fără pierdere de viteză sau altitudine la viteza de 1,5 Mach și altitudinea de 50 000 ft. Specificația cerea și atingerea altitudinii de 50 000 ft și a vitezei de 1,5 Mach în 5 minute din momentul pornirii motorului. De asemenea, se cerea ca revenirea pe sol să se poată face în mai puțin de 10 minute.Dow 1979, p. 89 O echipă a RCAF condusă de Ray Foottit a vizitat producătorii de avioane din SUA și au studiat producătorii englezi și francezi, concluzia fiind că nu exista aparat sau proiect care să îndeplinească aceste cerințe.Dow 1979, p. 25

În 1955 Avro estima performanța Arrow Mk 2 (cu motor Iroquois) după cum urmează: viteză maximă la 50 000 ft de 1,9 Mach, viteză de luptă la 50 000 ft și 1,84 g de 1,5 Mach fără pierdere de energie, timp de urcare la 50 000 ft de 4,1 minute, viteză ascensională de 500 picioare pe secundă (150 m pe secundă), plafon de 62 000 ft (18 900 m), rază de acțiune de 400 Mm (740 km) la misiuni la viteză mare și 630 Mm (aproape 1200 km) la misiuni la viteză redusă, distanță maximă de zbor neprecizată, dar estimată la 1500 Mm (aproape 2800 km).R.L. Whitcomb, Avro Aircraft & Cold War Aviation, p. 162

În luna mai 1953 Avro a prezentat proiectul modificat C105, o versiune a C104/2 cu un echipaj de doi piloți. S-a schimbat și poziția aripii, ea fiind încastrată în partea de sus a fuzelajului, ceea ce oferea un acces rapid la componentele interne, ca armamentul și motoarele. Noul proiect permitea, de asemenea, o structură monobloc a aripilor, simplificând construcția și având o rezistență sporită. Noua dispunere a aripii a necesitat jambe ale trenului de aterizare mai lungi, care însă trebuiau să încapă în aripa subțire, ceea ce a fost o provocare inginerească. S-au propus cinci dimensiuni diferite ale aripii, cu o suprafață între 1000–1400 ft2 (93–130 m2), fiind aleasă versiunea de 1200 ft2 (111 m2).Peden 2003, p. 26

Motoarele inițiale urmau să fie , un motor dublu flux avansat, care oferea o tracțiune de circa 21 000 livre-forță (circa 9,5 tone-forță). Alternativele erau motoarele , versiunea OL-3 a motorului Curtiss-Wright J-67, produs în SUA, sau TR.9, produs în Canada.Dow 1979, p. 85

Armamentul era plasat într-un compartiment din „burta” avionului, ocupând mai bine de o treime din fuzelaj. Gama armamentului care putea fi lansat de aici cuprindea, de exemplu, rachete aer-aer ghidate , rachete aer-aer , sau patru bombe de uz general de 1000 lb (450 kg).Dow 1979, p. 86 Rachetele ghidate radar Velvet Glove au fost câtva timp dezvoltate de RCAF, dar s-au dovedit necorespunzătoare pentru viteze supersonice, astfel că în 1956 au fost abandonate. Campagna 1998, pp. 66–67

În iulie 1953 propunerea a fost acceptată, iar Avro a primit aprobarea să elaboreze proiectul detaliat, sub indicativul "CF-105".Page ș. a. 2004, p. 12 În decembrie s-au alocat 27 milioane de dolari canadieni pentru a începe studiile aerodinamice pe model. La început proiectul a avut un scop limitat, dar introducerea în serviciu a bombardierului sovietic Miasișcev M-4 Bison și testarea în luna următoare de către URSS a bombei cu hidrogen au schimbat prioritățile Războiului Rece.Peden 2003, p. 45 În martie 1955, finanțarea contractului a fost sporită la 260 milioane de dolari canadieni, pentru cinci avioane de test Arrow Mk.1, urmate de de 35 de avioane de serie Arrow Mk. 2 cu producția motoarelor lor și a .Shaw 1979, p. 58

Producția