Convair F-102 Delta Dagger
Air Defence Command, obrana Spojených států
Abychom se dopátrali vzniku Air Defence Command (ADC) a prostředků PVO Spojených států musíme ještě před druhou světovou válku, do roku 1940. 26.února vzniká rozkazem ministerstva války ADC s úkolem ochrany vzdušného prostoru Spojených států jako složka USAAF. Ještě před vstupem Spojených států do druhé světové války bylo území USA rozděleno do čtyř obranných sektorů, každý se samostatnou Air Forces. V roce 1944, kdy ohrožení kontinentální části Spojených států nebylo reálné, začala tato struktura oslabovat a jako vzdušná síla v podstatě přestalo existovat.
To se změnilo v roce 1946 kdy 21.března opět ADC vznikalo s velitelstvím na Mitchel Field v NY a 1.ledna 1951 dostalo své první nově vzniklé jednotky, k tomuto datu také vzniklo jako samostatné velitelství na základně Ent AFB Colorado Springs v Colorado. Od tohoto okamžiku ADC rostlo neuvěřitelnou silou a rychlostí. Jestliže v roce 1946 mělo ve stavu čtyři letky denních stíhačů v roce 1959 jich bylo šedesát v devíti Air Division.
O důležitosti protivzdušné obrany svědčí nejen astronomické finanční částky do ní investované, srovnatelné se strategickými silami a námořnictvem, ale i 1.září 1954 vzniklé velení Continental Air Defence které spadalo přímo pod výbor náčelníků štábů. Bylo sice koordinované přes USAF, ale do jeho složek spadalo krom stíhacího letectva USAF i stíhací letectvo, protiletadlové dělostřelectvo a radiotechnické prostředky ANG, USN i USMC. Později na žádost Spojených států do společné struktury vstoupily i složky PVO Kanady a 1.srpna 1957 vzniká Nord American Air Defence Command (NORAD).
Od roku 1951 začíná také vznikat gigantický systém včasné výstrahy, jehož úkolem bylo zjistit nepřátelské letouny v co největší vzdálenosti od území Spojených států. Vznikly tři souvislé linie radarů včasné výstrahy. Na jihu Kanady to byla Pinetree Line, táhnoucí se od Atlantiku po Tichý oceán, a na ní 41 radarových stanic, nad ní tzv. Mid Kanada Line složená z osmi základen a konečně později (dokončena 1957) Distant Early Warning Line (DEW Line). Což bylo 58 stanic v linii táhnoucí se od Aleut, přes Aljašku, Kanadu, Gronsko až na Island. Většina husté části linie vedla hluboko za polárním kruhem. Jednalo se o impozantní dílo spojené systémem komunikace, doplňované radary včasné výstrahy na plavidlech USN jak v Atlantiku, tak v Pacifiku a letky letounů včasné výstrahy Lockheed RC-121 Warning Star. To vše doplňovalo až 15000 vidových hlásek, které obsluhovalo až 350000 dobrovolníků (v Kanadě měl podobný sbor 80000 dobrovolníků). Krom až 2000 stíhacích letounů ADC a ANG byly součástí po zavedení i oddíly ŘS Nike (až 60) spadající pod USArmy a křídla ŘS Bomark.
Tři linie radiolokátorů včastné výstrahy Continental Air Defence
Pinetree Line, Mid Kanada Line a Distant Early Warning Line
Celý systém protivzdušné obrany Spojených států byl postavený na základě poloautomatického systému velení a řízení, Semi-Automatic Ground Environment (SAGE). Ten začal vznikat počátkem 50tých let v Massachusetts Institute of Technology (MIT), asi nejznámější vysoké škole Spojených států spojené s vojenskou problematikou. Výzkumná střediska MIT spolu s katedrou elektroniky na systému, který měl v reálném čase sledovat vzdušnou situaci nad svěřenou oblastí a řídit obranné prostředky začaly pracovat v roce 1948 a celá koncepce pochází z hlavy profesora fyziky na MIT George Edward Valley, který v Lincoln Laboratory vypracoval plán a technologii pro použití počítačů k řízení systému PVO. Celý systém byl vyvíjen po celá 50tá léta a kompletního stavu dosáhl v roce 1964, kdy bylo v provozu 24 bojových center, vybavených počítači, sbírajícími data po tisících mílích telefonních linek od radarů včasné výstrahy a přehledových radarů a řídící prostředky PVO po celém území Spojených států. Od roku 1958 byl vyráběn počítač AN/FSQ-7 vyvinutý u RCA a později vyráběný u IBM, ten zpracovával data, zobrazoval vzdušnou situaci až na 150 operátorských terminálech bojového centra a tam operátor cíl označil a navedl na něj prostředky PVO. A právě letoun o kterém se dnes chceme povídat byl součástí SAGE, výkonovým prvkem systému na němž měla být založena bezpečnost Spojených států a splnění hlavního požadavku vojenské doktríny, tj. udržet kontinentální část USA mimo zónu bojových operací.
Operátor systému SAGE při práci a vedle srdce systému AN/FSQ-7
Delta na scéně
A právě se systémem SAGE měl být spojen letoun po kterém se začalo ADC poohlížet. V lednu 1951 byl zadán projekt MX-1554 v kterém měl požadovaný letoun vzniknout. Požadavky byly velmi vysoké, měl vzniknout nadzvukový letoun s vysokou stoupavostí, který měl zajišťovat obranu proti bombardovacím letounům protivníka na blízkých vzdálenostech. To znamená pokud pronikl protivník systémem obrany na větší distanci. Do výběru se přihlásilo šest firem: Chance-Vought, Convair, Douglas, Lockheed, Nord American a Republic. V průběhu výběru odpadli tři a zůstal Lockheed, Republic a Convair. Lockheed ze soutěže odstoupil sám a projekt použil pro vývoj taktického stíhacího letounu F-104 Starfighter, který ovšem později sloužil u ADC v omezeném počtu také. Republic Přišel s koncepcí nazvanou XF-103 a Convair XF-102 navazující na XF-92A.
Představa a prototyp XF-103 a vedle XF-92, malá delta
Způsob zařazování nových letadel byl založen na principu „Fly before you buy“ napřed létat, pak kupovat, ale v tomto období již převládal názor, že výkon letounu jde matematicky vyjádřit a tudíž vybrat podle projektu. Důvod byl čas a peníze s tím, že výsledek lze předem vědět. V praxi to ovšem nefungovalo vždy ideálně a i F-102 je toho příkladem. Přesto, nebo spíš právě pro to byl vybrán projekt firmy Convair. Důvodem byla předpokládaná náročnost XF-103, což měl být letoun o maximální rychlosti výrazně převyšující M=3 s kombinovaným pohonem proudovým a náporovým motorem. Technologie pro letoun nebyly v té době k dispozici a i když projekt definitivně ukončen nebyl (to nastalo až v roce 1957), bylo jasné, že je nereálný, zatímco Convair navazoval na již existující XF-92 a jednalo se podle výběrové komise o koncept životaschopnější a i tak velmi výkonný.
XF-92 (do roku 1947 XP-92) byl výsledek testovacího programu výzkumu nadzvukových letedel. Firma Convair letoun pojala jako stroj s trojúhelníkovým křídlem bez VOP, tato koncepce byla zcela nová. I když vývoj na principu delta křídla probíhal již v době druhé světové války ve Spojených státech, ale konec války a přiblížení hranice M=1 tento vývoj potlačil. Důvodem jsou dobré vlastnosti křídla ve vysokých rychlostech a malý aerodynamický odpor. Firma Convair také využila zkušeností ze zahraničí. Tím kdo tyto zkušenosti přinesl byl Dr. Alexander Martin Lippisch původem z Německa, který u Convair po válce skončil.
Z projektu vyšel letoun o délce 13m a rozpětí 9,5m a vzletové hmotnosti 6630kg. Úhel náběžné hrany křídla i SOP byl 60° a poháněl ho motor Allison J33-A-23 o tahu 25,55kN. Podle původních výpočtů měl dosáhnout rychlosti M=1,25 na výšce 15000m.
První prototyp vzlétl 9.června 1948. Lety ale ukázaly, že překonat M=1 se nepodaří. Byl zaznamenán nárůst aerodynamického odporu v oblasti M=1 a za důvod byly stanoveny vlastnosti rázových vln vznikajících při letu nadzvukovou rychlostí. Výpočty ukázaly, že motor je na dosažení M=1 málo výkonný a tak došlo k jeho výměně za J33-A-29 o tahu 33,32kN. Maximální rychlost dosáhla M=0,95, čili přes rychlost zvuku se nedostal. Verze s výkonnějším motorem byla označena XF-92A a byla zalétnuta 18.září 1948. Na letounu proběhly rozsáhlé testy a byly vyhodnoceny jako dobré. Zvláště kladně bylo hodnoceno potvrzení dobré ovladatelnosti stroje s novou aerodynamickou koncepcí. Problém v maximální rychlosti byl shledán ve výkonu motoru a nedalo se předpokládat, že by to mělo být jinak.
Každopádně XF-92 byl první letoun na světě s trojúhelníkovým křídlem bez VOP který se dostal do vzduchu.
A právě XF-92A byl pojat jako předprototyp (lehce mnou nadsazeno)pozdějšího F-102. Ten vlastně vznikl zvětšením XF-92 v poměru 1:1,22. Přední část trupu měla být vyhrazena pro palubní radiolokátor, takže nasávací otvory vzduchu se musely přesunout vedle kabiny pilota na boky trupu. Je jistě nezvyklé, že nádrže paliva musely být pouze integrální uvnitř křídla, jelikož trup musel zůstat volný. Jednak a to především pro elektronickou výbavu. To bylo jasné od začátku, jelikož velmi složitý elektronický systém schopný na základě informací systému SAGE samostatný let k cíli po zadané trase, palubní radiolokátor, a vůbec, všechny příslušející systémy včetně navádění ŘS budou velmi objemné. Jednalo se o elektronkové systémy s nutností chlazení a dobrého přístupu při údržbě. Zbývající prostor trupu byl vyhrazen pro užitečné zatížení, což měla být výzbroj ve zbraňově komoře. Důvod umístnění zbraní do trupu je na snadě: snížit aerodynamický odpor a tím dosáhnout maximálních výkonů. Výkon měl být M=1,93 v 18900m s plánovaným motorem J67, ale díky potížím s ním bylo později rozhodnuto použít slabší Westinghouse J40 a výkon měl být M=1,88 a dostup 17200m.
Elektronická výbava měla být excelentní. Letoun měl být pouze na základě informací ze systému SEGE provézt samostatný let do prostoru cíle po ideální vypočtené trase, tam vyhledat cíl vlastním RL a pak opět na základě systému velení na cíl automaticky zaútočit včetně útoku z přední polosféry, po splnění mise návrat na vlastní základnu. Pilot mohl svůj zásah omezit pouze na start a přistání, případně opakovaný útok. Celý systém byl velmi rozměrný a složitý, vyžadoval výkonné chlazení a rozmístnění muselo umožňovat rychlou opravu v podobě výměny vadného celku. To si právě vyžádalo prostor v trupu letounu. Celý elektronický bojový systém nesl označení MA-1, vyvíjený byl na základě zadání MX-1179 a stal se zdrojem potíží. Na zmíněnou dobu to bylo nad možnostmi. V roce 1951 bylo jasné, že se v požadované době systém nepodaří dokončit a bylo rozhodnuto postupovat v etapách. První etapou byla stavba letounu bez vybavení, měla sloužit k zaškolení personálu na koncepčně zcela nový letoun. Takový letoun měl označení F-102. Druhou etapou měl být stroj se zjednodušenou výbavou, pozdější F-102A a poslední variantou verze F-102B (Toimuto stroji se budeme věnovat v samostatném článku) s plnohodnotným systémem MA-1. Tento postup podle plánu umožňoval, aby první verze byla ve výzbroji v roce 1953.
V prosinci 1951 bylo objednáno 10 předsériových strojů YF-102 s tím, že od stavby prototypu se upustí z důvodu příbuznosti s XF-92. Měly být postaveny co nejrychleji a postupně přestavěny do standardu F-102A. Elektronická výbava měla postupně přejít na systém vycházející z Hughes E-9 z i letounu F-89H Scorpion (modernizovaný systém H-6, který známe z F-101B Voodoo)
18.listopadu 1952 byla hotová maketa 1:1 představena komisi letectva. Výsledkem bylo rozhodnutí o co nejrychlejším způsobem zavést stroj F-102 a to především ve verzi F-102A do výzbroje jednotek ADC. Měl se tak stát prvním nadzvukovým strojem ADC. Systém E-9 měl být modernizován na verzi použitou v F-102A pod názvem MG-3.
Systém nasazení letadel měl být jiný jak u strojů F-89 Scorpion a nebo F-101B Voodoo. Stroj neměl sloužit k hlídkovým letům a nebo k napadání strojů protivníka na velkých distancích. Letky s F-102 měly být v blízkosti chráněných objektů, připraveny v pohotovosti na start a v případě potřeby vysokou rychlostí a stoupavostí dostihnout protivníkův bombardovací letoun na základě dat SEGE a zničit ho poté útokem ŘS i z přední polosféry. Cílem měly být bombardovací stroje, které se v té době nasazovaly především ve skupinách (to vycházelo i ze zkušeností USAF), ale tento stroj měl zasahovat až především proti jednotlivým strojům, případně malým skupinám, které vznikly ze svazů po napadení dálkovými stíhači první sekce obrany, případně po rozdělení svazu na stroje napadající samostatně cíle. Z toho vycházela i plánovaná výzbroj stroje. Útok kanonem nebyl vhodný, střelba ze vzdálenosti cca od 1200m a méně, a to díky vysokým střetovým rychlostem prakticky jen ze zadní polosféry, neměla proti podobným obraným zbraním protivníkových strojů příliš šanci. Kamony na bombardérech zaměřované RL a díky stabilizovaným věžím měly větší šanci na úspěch. Z tohoto důvodu se s výzbrojí palubního kanonu od počátku nepočítalo. Další možností je použití salvy neřízených střel. Tento způsob se používal na strojích F-94 a F-89, ale na strojích nadzvukových byl opět problém s potkávací rychlostí. Při střelbě ze vzdálenosti od 2500m to sice bylo možné za dobrých podmínek proti letounu s pístovými motory, ale proti proudovým a turbovrtulovým strojům s rychlostí okolo 1000km/h to již opět bylo nevhodné. Řešením byly protiletadlové řízené střely. Počátkem 50tých let to byly GAR-1 Falcon (od roku 1962 po přeznačení AIM-4) s poloaktivní radiolokační naváděcí soustavou a vyvíjený i ve verzi s IČ pasivní naváděcí soustavou CAR-2 (AIM-4B). Později byly modernizované na verzi CAR-1D (AIM-4A) a CAR-2A (AIM-4C) s novou aerodynamikou a lepším systémem řízení. Právě tyto verze byly nejmasovější a nejčastěji ve výzbroji pozdějších sériových strojů. Při použití ŘS s IČ soustavou byl možný útok ze zadní polosféry ze vzdálenosti v ideálních podmínkách až 8-9km, v praxi to bylo obvykle méně jak cca polovina, ale bylo to mimo dosah obranné palby. U raket s poloaktivní RL soustavou, kdy nebyl dosah limitován počasím to bylo až 9km z přední a cca 4-5km ze zadní polosféry. Útok byl možný teoreticky z jakéhokoli směru, ale při útoku z bočních směrů na malou vzdálenost bylo použití limitováno úhlovou rychlostí a systémem navádění letounu.
PLŘS se staly hlavním směrem vývoje a použití na přepadových letounech, v tomto směru byl F-102 v podstatě průkopníkem.
