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.

Катапультное кресло С-1 выстреливало пилота вниз

Подготовка первого XF-104 к летным испытаниям

Летчик-испытатель ЛеВиер позирует на опытном XF-104

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 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.

Первый и второй самолеты XF-104 во время очередного испытательного полета в районе авиабазы Эдвардс. Октябрь 1954 г.

От первых полетов к серии

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 Эдвардс. 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 (A. 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, последующий 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.