Истребитель-бомбардировщик 5-го поколения F-35 B снабжён отдельным двигателем для вертикального взлёта и посадки.
По компоновочной схеме
История создания и развития СВВП
Разработка самолётов ВВП началась впервые в 1950-х годах , когда был достигнут соответствующий технический уровень турбореактивного и турбовинтового двигателестроения, что вызвало повсеместную заинтересованность в самолётах этого типа как среди потенциальных военных пользователей, так и в конструкторских бюро . Значительным импульсом в пользу развития СВВП послужило и широкое распространение в ВВС различных стран скоростных реактивных истребителей с высокими взлётными и посадочными скоростями. Такие боевые самолёты требовали длинных взлётно-посадочных полос с твёрдым покрытием: было очевидно, что в случае масштабных военных действий значительная часть этих аэродромов, особенно прифронтовых, будет быстро выведена из строя противником. Таким образом, военные заказчики были заинтересованы в самолётах, взлетающих и садящихся вертикально на любую небольшую площадку, то есть фактически независимых от аэродромов. В значительной мере благодаря такой заинтересованности представителей армии и флота ведущих мировых держав были созданы десятки опытных самолётов ВВП разных систем. Большинство конструкций было изготовлено в 1-2 экземплярах, которые, как правило, терпели аварии уже во время первых испытаний, и дальнейшие исследования над ними уже не проводились. Техническая комиссия НАТО , огласившая в июне 1961 года требования к истребителю-бомбардировщику вертикального взлёта и посадки, дала тем самым импульс развитию сверхзвуковых самолётов ВВП в западных странах. Предполагалось, что в 1960-х - 70-х годах странам НАТО потребуется около 5 тыс. таких самолётов, из которых первые войдут в эксплуатацию уже в 1967 году. Прогноз такого большого количества продукции вызвал появление шести проектов самолётов ВВП:
- P.1150 английской фирмы «Хоукер-Сиддли » и западногерманской «Фокке-Вульф »;
- VJ-101 западногерманского Южного Объединения «EWR-Зюд» («Бельков », «Хейнкель », «Мессершмитт »);
- D-24 нидерландской фирмы «Фоккер » и американской «Рипаблик »;
- G-95 итальянской фирмы «Фиат »;
- Мираж III V французской фирмы «Дассо »;
- F-104G в варианте ВВП американской фирмы «Локхид » совместно с английскими фирмами «Шорт» и «Роллс-Ройс ».
После того как все проекты были утверждены, должен был состояться конкурс , в котором из всех предложенных должны были выбрать лучший проект для запуска в серийное производство , однако, ещё до предоставления проектов на конкурс стало ясно, что он не состоится. Оказалось, что каждое государство имеет свою собственную, отличную от других концепцию будущего самолёта и не согласится на монополию одной фирмы или группы фирм. Например, английские военные поддержали не свои фирмы, а французский проект, ФРГ поддержала проект фирмы «Локхид» и так далее. Однако итоговой каплей стала Франция заявившая, что независимо от результатов конкурса будут работать над своим проектом самолёта «Мираж» III V.
Политические, технические и тактические проблемы повлияли на изменение концепции комиссии НАТО, которая разрабатывала новые требования. Началось создание многоцелевых самолётов. В этой ситуации только два из представленных проектов вышли из стадии предварительного проектирования: самолёт «Мираж» III V, финансируемый французским правительством, и самолёт VJ-101C, финансируемый западногерманской промышленностью. Эти самолёты были изготовлены соответственно в 3 и 2 экземплярах и подверглись испытаниям (4 из них погибли в катастрофах) до 1966 и 1971 годов. В 1971 году по заказу командования авиации ВМС США начались работы над третьим сверхзвуковым самолётом ВВП в западных странах - американским XFV-12A.
В итоге, лишь созданный и производимый СВВП Си Харриер активно и успешно применялся, в т.ч. во время Фолклендской войны . Современной разработкой СВВП является американский F-35 , истребитель пятого поколения. В вопросе разработки F-35 в качестве СВВП компания Локхед Мартин применила ряд технологических решений, реализованных в Як-141 .
Программа СВВП в СССР и России
Преимущества и недостатки СВВП
История развития самолётов ВВП показывает, что до настоящего времени они создавались почти исключительно для военной авиации . Преимущества СВВП для военного применения очевидны. Самолёт ВВП может базироваться на площадках, размеры которых ненамного превышают его габариты . Кроме способности вертикального взлёта и посадки, самолёты ВВП обладают дополнительными преимуществами, а именно возможностью зависания, разворота в этом положении и полёта в боковом направлении в зависимости от используемых двигательной установки и системы управления. По отношению к другим вертикально взлетающим летательным аппаратам- например вертолётам - СВВП обладают несравненно большими, вплоть до сверхзвуковых (Як-141) - скоростями и в целом преимуществами, свойственными летательным аппаратам с неподвижным крылом. Всё это привело к увлечению идеей вертикально взлетающего самолёта, своего рода «буму СВВП» в инженерно-конструкторской и в целом авиационной областях в 1960-1970-е годы.
Прогнозировалось широкое распространение этого типа машин, предлагалось множество проектов военных и гражданских, боевых, транспортных и пассажирских СВВП различных конструкций (типичный для 70-х годов пример проекта пассажирского лайнера СВВП - Hawker Siddeley HS-141).
Однако, недостатки СВВП также оказались значительными. Пилотирование этого типа машин весьма сложно для лётчика и требует от него высочайшей квалификации в технике пилотирования. Особенно это сказывается в полёте на режимах висения и переходных - в моменты перехода из висения в горизонтальный полёт и обратно. Фактически, пилот реактивного СВВП должен перенести подъёмную силу, и, соответственно, вес машины - с крыла на вертикальные газовые струи тяги или наоборот.
Такая особенность техники пилотирования ставит сложные задачи перед пилотом СВВП. Кроме того, в режиме висения и переходных режимах СВВП в целом неустойчивы, подвержены боковому скольжению, большую опасность в эти моменты представляет возможный отказ подъёмных двигателей. Такой отказ нередко служил причиной аварий серийных и экспериментальных СВВП. Также к недостаткам можно отнести значительно меньшую в сравнении с самолётами обычной схемы грузоподъёмность и дальность полёта СВВП, большой расход топлива на вертикальных режимах полёта, общую сложность и дороговизну конструкции СВВП, разрушение покрытий взлётно-посадочных площадок горячим газовым выхлопом двигателей.
Указанные факторы, а также резкое повышение на мировом рынке цен на нефть (и, соответственно, авиационное топливо) в 70-годах 20-го века привели к практическому прекращению разработок в области пассажирских и транспортных реактивных СВВП.
Из множества предложенных проектов реактивных транспортных СВВП практически был завершён и испытан лишь один [ ] самолёт Dornier Do 31 , однако и эта машина серийно не строилась. Исходя из всего вышеизложенного, перспективы широких разработок и массового применения реактивных СВВП очень сомнительны. В то же время, существует современная конструкторская тенденция к отходу от традиционной реактивной схемы в пользу СВВП с винтомоторной группой (чаще - конвертопланов): в частности, к таким машинам относится производящийся серийно в настоящее время Bell V-22 Osprey и разрабатываемый на его основе
Несмотря на волну критики примененной в самолете концепции вертикального взлета, о необходимости возобновления производства машин такого класса в последнее время все чаще говорят и в России 15 Декабрь 2017, 11:33
Одна из самых дорогих "игрушек" Пентагона - истребитель-бомбардировщик F-35B - на этой неделе принял участие в совместных американо-японских учениях, направленных на охлаждение ракетно-ядерного пыла КНДР. Несмотря на волну критики примененной в самолете концепции вертикального взлета, о необходимости возобновления производства машин такого класса в последнее время все чаще говорят и в России. В частности, о планах строительства самолетов с вертикальным взлетом и посадкой (СВВП) недавно сообщил замминистра обороны Юрий Борисов. О том, зачем России нужен такой самолет и хватит ли у авиапрома сил для его создания.
Самым массовым отечественным боевым самолетом с вертикальным взлетом и посадкой стал Як-38, который приняли на вооружение в августе 1977 года. Машина заслужила неоднозначную репутацию среди авиаторов - из 231 построенного борта в катастрофах и авиационных инцидентах разбилось 49.
Основным эксплуатантом самолета стал Военно-морской флот - Як-38 базировались на авианесущих крейсерах проекта 1143 "Киев", "Минск", "Новороссийск" и "Баку". Как вспоминают ветераны палубной авиации, высокая аварийность вынуждала командование резко сокращать количество учебных полетов, а налет пилотов Як-38 составлял символическую по тем временам цифру - не более 40 часов в год. В итоге в полках морской авиации не было ни одного летчика первого класса, лишь единицы обладали вторым классом летной квалификации.
Боевые характеристики тоже были сомнительными - из-за отсутствия бортовой радиолокационной станции он лишь условно мог вести воздушные бои. Использование Як-38 в качестве чистого штурмовика выглядело неэффективным, поскольку боевой радиус при вертикальном взлете составлял всего 195 километров, а в жарком климате - и того меньше.
Сверхзвуковой многоцелевой истребитель-перехватчик вертикального взлета и посадки Як-141
На замену "трудному ребенку" должна была прийти более совершенная машина Як-141, однако после развала СССР интерес к ней пропал. Как видно, отечественный опыт создания и эксплуатации СВВП не назовешь удачным. Почему же тема самолетов вертикального взлета и посадки стала вновь актуальной?
Флотский характер
"Такая машина жизненно необходима не только Военно-морскому флоту, но и Военно-воздушным силам, - рассказал РИА Новости военный эксперт, капитан первого ранга Константин Сивков. - Главная проблема современной авиации заключается в том, что реактивному истребителю нужна хорошая взлетно-посадочная полоса, а таких аэродромов очень немного, уничтожить их первым ударом довольно просто. Самолеты же вертикального взлета в угрожаемый период можно рассредоточить хоть по лесным полянам. Такая система применения боевой авиации будет обладать исключительной боевой устойчивостью".
Впрочем, целесообразность использования СВВП в сухопутном варианте не всем видится обоснованной. Одна из главных проблем заключается в том, что при вертикальном взлете самолет расходует много топлива, что сильно ограничивает его боевой радиус. Россия же - страна большая, поэтому для достижения господства в воздухе у истребительной авиации должны быть "длинные руки".
"Выполнение боевых задач истребительной авиации в условиях частично разрушенной аэродромной инфраструктуры можно обеспечить за счет укороченного взлета обычных машин с участка полосы длиной менее 500 метров, - считает исполнительный директор агентства "Авиапорт" Олег Пантелеев. - Другой вопрос, что у России есть планы на строительство авианосного флота, здесь применение вертикально взлетающих самолетов будет наиболее рационально. Это необязательно могут быть авианосцы, это могут быть и авианесущие крейсеры с наименьшими стоимостными параметрами".
Истребитель F-35
К слову, F-35B сегодня является сугубо морской машиной, главный ее заказчик - корпус морской пехоты США (самолет будет базироваться на десантных кораблях). Британские F-35B составят основу авиакрыла новейшего авианосца Queen Elizabeth, который ввели в строй совсем недавно.
В то же время, по мнению Константина Сивкова, для начала работ по созданию российского аналога F-35B российским КБ не обязательно дожидаться новых авианосных кораблей. "Самолеты с вертикальным взлетом и посадкой могут базироваться не только на авианосцах. Например, танкер оборудуется рампой и становится своего рода авианосцем, в советское время у нас были такие проекты. Кроме того, СВВП могут использоваться с боевых кораблей, способных принимать вертолеты, например с фрегатов", - рассказал наш собеседник.
Сможем, если захотим
Между тем очевидно, что создание российского вертикально взлетающего самолета потребует внушительных ресурсов и средств. Стоимость разработки F-35B и его собратьев с горизонтальным взлетом, по различным оценкам, уже достигла 1,3 миллиарда долларов, а в создании машины участвовали сразу несколько государств.
Недавно заместитель министра обороны Юрий Борисов сообщил, что для российских авианосцев может быть создан самолет нового типа: укороченного взлета и посадки или полноценного вертикального взлета. С одной стороны, изобретать ничего особенно не надо: соответствующая машина — Як-141 — была создана еще в последние годы СССР и неплохо себя зарекомендовала. Но насколько сейчас нужен такой самолет российскому флоту?
Самолет Як-141. Фото: WikiMedia Commons
Самолет, который способен взлетать и садиться без разбега, издавна был мечтой авиаторов: для него не требуются длинные взлетно-посадочные полосы, а вполне достаточно небольшой площадки, как для вертолета. Особенно это важно для военной авиации, ведь аэродромы в боевой обстановке часто разрушаются вражескими атаками. Для морской авиации иметь длинные ВПП тем более проблематично, так как их размер лимитируется длиной корабельной палубы.
Между тем перевооружение Российских вооруженных сил предусматривает и строительство новых авианесущих крейсеров. В связи с чем военные и задумались: не оснастить ли такие корабли и самолетами вертикального взлета и посадки?
Стоит заметить, что изобретать велосипед российской оборонке не придется: у нее еще с советских времен накоплен колоссальный опыт в данном направлении. Достаточно сказать, что знаменитому пассажирскому самолету Ан-28 для взлета было достаточно всего 40 метров полосы!
Боевые машины с вертикальным взлетом на вооружении ВВС Советского Союза тоже были, например, штурмовик Як-38; правда, в условиях тропических морей во время дальних походов советских кораблей его двигатели начинали барахлить. Однако более современная разработка КБ Яковлева — самолет Як-141, интенсивные испытания которого начались в конце 80-х годов, поставил целых 12 мировых рекордов для машин своего класса! Увы, этот уникальный самолет не пережил распад СССР, и программа была аккуратно свернута. Впрочем, неполностью: в середине 90-х в рамках заключенного контракта американская компания Lockheed успешно применила разработки "яковлевцев" при создании истребителя-бомбардировщика пятого поколения F-35, среди многих особенностей которого (вроде технологии невидимости для локаторов), была и возможность вертикального взлета.
Но чужая технология без ее авторов не принесла американцам успеха, сравнимого с Як-141: хваленый суперистребитель в рамках устроенного в самих же США испытания проиграл учебный бой почти что допотопному (родом из 70-х годов XX века) F-16. Правда, минимум один "рекорд" новый "Фантом" все же поставил: по дороговизне программы своей разработки, уже превысившей полтора триллиона долларов. Так что даже президент Трамп, известный своим уважительным отношением к перевооружению армии, задумался о том, стоит ли овчинка выделки. А правительства ФРГ и Франции благоразумно предпочли не закупать заокеанскую дорогостоящую игрушку, обойдясь собственными надежными и проверенными машинами четвертого поколения пусть и без возможности вертикального взлета. Думается, в первую очередь потому, что последняя функция в большинстве случаев не так уж критически важна.
Аэродромы противник может разбомбить? Так еще советский комдив Покрышкин во время боев в Германии использовал для своей авиадивизии в качестве взлетной полосы добротный немецкий автобан. К тому же, современная техника позволяет положить (а тем более отремонтировать) такие дороги за считанные часы.
Палуба авианосца слишком коротка? Но ведь эти корабли вошли в широкое применение еще перед Второй мировой войной, когда никаких самолетов вертикального взлета и в помине не было. Для взлета и посадки обычных истребителей и бомбардировщиков применялись другие хитрости.
Сейчас вертикальные машины составляют довольно незначительную долю от существующего самолетного парка авианесущих крейсеров. В том числе и у американцев, где недостатка в "вертикалках" вроде бы нет. А все потому, что недостатки (и весьма значительные) есть у самих "чудо-машин".
Главный из них: необходимость значительно снижать взлетный вес для того, чтобы самолет мог вертикально оторваться от палубы. В связи с чем, например, у единственной по-настоящему массово применявшейся модели — британского истребителя Sea Harrier, радиус полета составлял жалкие 135 километров. Впрочем, его скорость, лишь слегка превосходящая скорость звука, тоже не впечатляла.
И исторический Як-141, и суперсовременный F-35 могут развить максимальную скорость чуть меньше двух тысяч километров в час, в то время как обычный палубный истребитель российского ВМФ Су-33 — 2300 километров. К тому же, радиус действия последнего превосходит в разы аналогичные показатели у своих коллег-"вертикальщиков".
Наконец, самолет вертикального взлета и посадки намного труднее пилотировать как раз из-за смены режимов полета. Достаточно сказать, что один из двух опытных образцов Як-141 разбился во время испытаний именно по этой причине при том, что за его штурвалом находился опытнейший летчик-испытатель, а не рядовой пилот.
Неопределенность в словах замминистра обороны "мы обсуждаем создание самолета с укороченным взлетом и посадкой, возможно, вертикального взлета и посадки" вполне объяснима. С одной стороны, возрождение уникальных наработок яковлевского КБ не составит особой проблемы, за исключением, конечно, необходимой для этого суммы. Понятно ведь, что дополнительные миллиарды долларов для российского военного бюджета выделить будет затруднительно. Но главное, будут ли стоить потенциальные выгоды затраченных усилий? Об этом еще предстоит подумать компетентным структурам.
0Конструирование самолетов с вертикальным взлетом и посадкой сопряжено с большими трудностями, связанными с необходимостью создания легких двигателей, управляемостью на околонулевых скоростях и др.
В настоящее время известно много проектов схем самолетов вертикального взлета и посадки, многие из которых уже воплощены в реальные аппараты.
Самолеты с воздушными винтами
Одним из решений проблемы вертикального взлета и посадки является создание самолета, у которого подъемная сила при взлете и посадке создается поворотом оси вращения винтов, а в горизонтальном полете - крылом. Поворот оси вращения винтов может быть достигнут поворотом двигателя или крыла. Крыло такого самолета (рис. 160) выполняется по многолонжеронной схеме (минимум два лонжерона) и крепится к фюзеляжу на шарнирах. Механизм поворота крыла чаще всего представляет винтовой домкрат с синхронизированным вращением, обеспечивающий изменение угла установки крыла на угол больше 90°.
Крыло снабжается по всему размаху многощелевыми закрылками. На участках, где крыло не обдувается воздушным потоком от винта, или там, где скорости обдувания невелики (в центральной части крыла), устанавливаются предкрылки, способствующие устранению срыва потока при больших углах атаки. Вертикальное оперение отличается относительно большими размерами (для повышения путевой устойчивости при малых скоростях полета) и оснащается рулем направления. Стабилизатор такого самолета обычно управляемый. Углы установки стабилизатора могут изменяться в больших пределах, обеспечивая переход самолета от вертикального взлета к горизонтальному полету и обратно. Основание киля переходит в вынесенную назад хвостовую балку, на которой в горизонтальной плоскости крепится хвостовой винт небольшого диаметра, изменяемого шага, обеспечивающий продольное управление на режиме висения и переходных режимах полета.
Силовая установка состоит из нескольких мощных турбовинтовых двигателей, отличающихся небольшими размерами и малым удельным весом порядка 0,114 кГ/л. с., что очень важно для летательного аппарата вертикального взлета и посадки любой схемы, так как у таких аппаратов при вертикальном взлете тяга должна быть больше веса. Кроме преодоления веса, тяга должна преодолевать аэродинамическое сопротивление и создавать ускорение для разгона самолета до такой скорости, при которой подъемная сила крыла будет полностью компенсировать вес самолета, а рулевые аэродинамические поверхности будут достаточно эффективны.
Серьезный конструктивный недостаток самолетов вертикального взлета и посадки с воздушными винтами заключается в том, что обеспечение безопасности полета и надежной управляемости самолета при вертикальном взлете и на переходных режимах полета достигается ценой утяжеления и усложнения конструкции за счет применения механизма поворота крыла и трансмиссии, синхронизирующей вращение воздушных винтов.
Сложной является также система управления самолетом. Управление во время взлета и посадки и в крейсерском полете по трем осям осуществляется с помощью обычных аэродинамических поверхностей управления, но на режиме висения и. переходных режимах до и после крейсерского полета применяются иные методы управления.
Во время вертикального набора высоты продольное управление осуществляется с помощью горизонтального рулевого винта (с изменяемым шагом), расположенного за килем (рис. 160, б), путевое управление - дифференциальным отклонением концевых секций закрылков, обдуваемых струей от воздушных винтов, а поперечное управление - дифференциальным изменением шага крайних воздушных винтов.
На переходном режиме осуществляется постепенный переход к управлению с помощью обычных поверхностей; для этого используется смеситель команд, работа которого программируется в зависимости от угла поворота крыла. В систему управления включен механизм стабилизации.
Улучшение характеристик самолетов вертикального взлета и посадки с воздушными винтами в настоящее время возможен за счет того, что воздушный винт заключают в кольцевой канал (короткую трубу соответствующего диаметра). Такой винт развивает тягу на 15-20% больше, чем тяга винта без «ограждения». Объясняется это тем, что стенки канала препятствуют перетеканию сжатого воздуха с нижних поверхностей винта на верхние, где давление понижено, и исключают рассеивание потока от винта в стороны. Кроме того, при подсасывании воздуха винтом над кольцевым каналом создается область пониженного давления, а так как винт отбрасывает вниз поток сжатого воздуха, разность давлений на верхнем и нижнем срезе кольца канала приводит к образованию дополнительной подъемной силы. На рис. 161, а представлена схема самолета вертикального взлета и посадки с воздушными винтами, установленными в кольцевых каналах. Самолет выполнен по схеме тандем с четырьмя винтами, приводимыми в движение общей трансмиссией.
Управление по трем осям в крейсерском и вертикальном полете (рис. 161, б, в, г) производится в основном путем дифференциального изменения шага воздушных винтов и отклонения закрылков, расположенных горизонтально в струях, отбрасываемых винтами за каналами.
Следует отметить, что самолеты вертикального взлета и посадки с воздушными винтами способны развивать скорость 600- 800 км/ч. Достижение более высоких дозвуковых, а тем более сверхзвуковых скоростей полета возможно лишь при использовании реактивных двигателей.
Самолеты с реактивной тягой
Известно много схем самолетов вертикального взлета и посадки с реактивной тягой, однако их можно достаточно строго разделить на три основные группы по типу силовой установки: самолеты с единой силовой установкой, с составной силовой установкой и с силовой установкой с агрегатами усиления тяги.
Самолеты с единой силовой установкой, у которой один и тот же двигатель создает вертикальную и горизонтальную тягу (рис. 162), теоретически могут летать со скоростями, превышающими скорость звука в несколько раз. Серьезным недостатком такого самолета является то, что отказ двигателя на взлете или при посадке грозит катастрофой.
Самолет с составной силовой установкой может совершать полет также со сверхзвуковыми скоростями. Его силовая установка состоит из двигателей, предназначенных для вертикального взлета и посадки (подъемные), и двигателей для горизонтального полета (маршевые), рис. 163.
Подъемные двигатели имеют вертикально расположенную ось, а маршевые - горизонтально расположенную. Отказ одного или двух подъемных двигателей на взлете позволяет продолжать вертикальный взлет и посадку. В качестве маршевых двигателей могут использоваться ТРД, ДТРД. Маршевые двигатели на взлете могут также участвовать в создании вертикальной тяги. Отклонение вектора тяги производится или поворотными соплами, или поворотом двигателя вместе с гондолой.
На самолетах ВВП с реактивными двигателями устойчивость и управляемость на режимах взлета, посадки, висения и переходных режимах, когда аэродинамические силы отсутствуют или малы по величине, обеспечивается управляющими устройствами газодинамического типа. По принципу работы они разделяются на три класса: с отбором сжатого воздуха или горячих газов от силовой установки, с использованием величины тяги движителей и с применением устройств отклонения вектора тяги.
Управляющие устройства с отбором сжатого воздуха или газов наиболее просты и надежны. Пример компоновки управляющего устройства с отбором сжатого воздуха от подъемных двигателей представлен на рис. 164.
Самолеты ВВП, оснащенные силовой установкой с агрегатами усиления тяги, могут иметь турбовентиляторные агрегаты (рис. 165) или газовые эжекторы (рис. 166), которые и создают необходимую вертикальную тягу на взлете. Силовые установки этих самолетов могут быть созданы на базе ТРД и ДТРД.
Силовая установка самолета с агрегатами усиления тяги, представленная на рис. 165, состоит из двух ТРД, установленных в фюзеляже и создающих горизонтальную тягу. При вертикальном взлете и посадке ТРД используются в качестве газогенераторов для привода во вращение двух турбин с вентиляторами, размещенных в крыле, и одной турбины с вентилятором в носовой части фюзеляжа. Передний вентилятор используется только для продольного управления.
Управление самолетом на вертикальных режимах обеспечивается вентиляторами, а в горизонтальном полете - аэродинамическими рулями. Самолет с эжекторной силовой установкой, представленный на рис. 166, имеет силовую установку из двух ТРД. Для создания вертикальной тяги поток газов направляется в эжекторное устройство, расположенное в центральной части фюзеляжа. Устройство имеет два центральных воздушных канала, из которых воздух направляется в поперечные каналы с щелевыми соплами на концах.
Каждый ТРД соединен с одним центральным каналом и половиной поперечных каналов с соплами, чтобы при выключении или выходе из строя одного ТРД эжекторное устройство продолжало работать. Сопла выходят в эжекторные камеры, которые закрываются створками на верхней и нижней поверхностях фюзеляжа. При работе эжекторной установки вытекающие из сопла газы эжектируют воздух, объем которого в 5,5-6 раз больше объема газов, что на 30% превышает тягу ТРД.
Вытекающие из эжекторных камер газы имеют небольшую скорость и температуру. Это позволяет эксплуатировать самолет с взлетно-посадочных площадок без специального покрытия, кроме того, эжекторное устройство понижает уровень шума ТРД. Управление самолетом на крейсерском режиме осуществляется обычными аэродинамическими поверхностями, а на режиме взлета, посадки и переходных режимах - системой струйных рулей, обеспечивающих устойчивость и управляемость самолету.
Силовые установки с усилением вектора тяги обладают несколькими очень серьезными недостатками. Так, силовая установка с турбовентиляторным агрегатом требует больших объемов для размещения вентиляторов, что затрудняет создание крыла с тонким профилем, нормально работающего в сверхзвуковом потоке. Еще больших объемов требует эжекторная силовая установка.
Обычно при таких схемах возникают трудности с размещением топлива, что ограничивает дальность полета самолета.
При рассмотрении схем самолетов ВВП может сложиться ошибочное мнение о том, что возможность вертикального взлета должна окупаться уменьшением поднимаемого самолетом полезного груза. Даже приближенные расчеты подтверждают вывод о том, что вертикально взлетающий самолет, обладающий большой скоростью полета, может быть создан без значительных потерь в полезной нагрузке или дальности, если с самого начала проектирования самолета в основу его положить требования вертикального взлета и посадки.
На рис. 167 представлены результаты анализа весов самолетов обычной схемы (нормального взлета) и ВВП. Сравниваются самолеты равного взлетного веса, имеющие одинаковую скорость крейсерского полета, высоту, дальность и поднимающие одинаковую полезную нагрузку. Из диаграммы рис. 167 видно, но самолет ВВП (с 12 подъемными двигателями) имеет силовую установку тяжелее обычного самолета примерно на 6% взлетного веса самолета нормального взлета.
Кроме того, гондолы подъемных двигателей еще на 3% от взлетного веса увеличивают вес конструкции самолета ВВП. Расход топлива на взлет и посадку, включая движение по земле, больше, чем у обычного самолета, на 1,5%, а вес дополнительного оборудования самолета ВВП на 1%.
Этот неизбежный для вертикально взлетающего самолета дополнительный вес, равный примерно 11,5% взлетного веса, может быть скомпенсирован уменьшением веса других элементов его конструкции.
Так, для самолета ВВП крыло выполняется меньшего размера по сравнению с самолетом обычной схемы. К тому же отпадает необходимость в применении механизации крыла, и это уменьшает вес примерно на 4,4%.
Дальнейшей экономии веса самолета ВВП можно ожидать от уменьшения веса шасси и хвостового оперения. Вес шасси самолета ВВП, рассчитанного на максимальную скорость снижения 3 м/сек, может быть уменьшен на 2% взлетного веса по сравнению с самолетом обычной схемы.
Таким образом, весовой баланс самолета ВВП показывает, что вес конструкции самолета ВВП больше веса обычного самолета приблизительно на 4,5% максимального взлетного веса самолета обычной схемы.
Однако обычный самолет должен иметь значительный резерв топлива для полетов в зоне ожидания и для поиска запасного аэродрома в плохую погоду. Этот резерв топлива для вертикально взлетающего самолета может быть значительно уменьшен, так как он не нуждается во взлетно-посадочной полосе и может приземляться практически па любой площадке, размеры которой могут быть незначительны.
Из вышесказанного следует, что самолет ВВП, имеющий взлетный вес такой же, как и у самолета обычной схемы, может нести ту же полезную нагрузку и совершать полет с той же скоростью и на ту же дальность.
Используемая литература: "Основы авиации" авторы: Г.А. Никитин, Е.А. Баканов
Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.
Ефим Гордон
Из развитых стран мира только немногие могли себе позволить разработку самолетов вертикального взлета и посадки и ведение исследований по этой тематике. Среди них оказался Советский Союз. Выделяя большие финансовые средства на разработку вооружений, он не мог допустить отставания в этой области.
Первые работы советских ученых в области вертикального взлета относятся к концу 40-х годов. В середине 50-х начались практические исследования с помощью управляемого стенда, получившего название «Турболет». Стенд был изготовлен в ЛИИ и представлял собой ферменную конструкцию на четырех амортизационных стойках с вертикально установленным двигателем РД-9Б. На четырех консолях установили струйные рули реактивного управления летающей платформой. В кабине летчика располагались обычные для самолета органы управления (ручка, педали, РУД). Топливная система состояла из двух баков общей вместимостью 400 л. Взлетная масса «Турболета» составляла 2340 кг, габариты 10* 10*3,8 м, тяга двигателя 2835 кгс. Испытания платформы проводил летчик-испытатель ЛИИ Юрий Гарнаев. В хорошую безветренную погоду управлять «Турболетом» было довольно легко. При ветре до 12 м/с были несколько усложнены взлет и посадка, так как нечем было парировать снос. Но и эту проблему решили, наклоняя стенд в сторону сноса. Гарнаев сделал заключение, что при хорошей тренированности летчика даже при ветре полет на «Турболете» не является сложным. Обычно посадка производилась на большой металлический лист, но однажды удалось приземлить платформу и на хороший травяной грунт в Тушино. На «Турболете» была установлена и первая в Советском Союзе автоматика управления полетом, но она не очень существенно облетала работу пилота и, по отзыву Гарнаева, вполне могла быть исключена из системы управления платформой. Кроме Гарнаева на стенде летали и другие летчики ЛИИ – Ф. Бурцев, Г. Захаров и С. Анохин.
В то же время (1955-1956 гг.) в ЛИИ проводились и другие работы по этой тематике. На летающей лаборатории МиГ-15 исследовали управляемость самолета при малых скоростях на режимах вертикального подъема («свечках»). Влияние реактивной струи на грунт и бетонное покрытие взлетно-посадочной полосы исследовали с помощью установленного в вертикальное положение самолета МиГ-17 с двигателем ВК-1.
После того как английская фирма «Шорт» испытала самолет вертикального взлета SC-1, задание на разработку аналогичной экспериментальной машины получило ОКБ Яковлева. Срок на постройку и испытания назначили минимальный – 4-5 лет. Проблема осложнялась тем, что для вертикального взлета и посадки вектор тяги силовой установки самолета должен был проходить через центр масс машины. Единственным приемлемым тогда оказался вариант размещения двигателя в носовой части фюзеляжа. При этом нужно было использовать специальные сопловые поворотные насадки, которые позволяли изменять вектор тяги от горизонтального до вертикального положения и наоборот.
Для силовой установки первого советского самолета вертикального взлета и посадки, получившего название Як-36 или изделие «В», выбрали два двигателя Р27-300 с тягой каждый по 6350 кгс, разработанные в ОКБ Туманского для перспективного истребителя Ми Г-23. Проблему управления самолетом на малых скоростях и режимах висения решили следующим образом. Кроме основных поворотных сопл машина имела несколько струйных реактивных рулей, в которые поступал отбираемый от компрессора двигателя сжатый воздух. Причем один из рулей был вынесен вперед на длинной носовой балке, установленной над воздухозаборником, другие находились на крыльях самолета и в его хвостовой части.
Уникальная конструкция потребовала длительных лабораторных исследований. В постройку заложили четыре прототипа, один из которых предназначался для статических испытаний. После изготовления первого опытного экземпляра (бортовой номер 36) его передали в ЦАГИ для продувки с работающими двигателями в аэродинамической трубе. Летные испытания планировалось проводить на втором и третьем экземплярах (бортовые номера 37 и 38).
Рис. 2. Як-36 в аэродинамической трубе ЦАГИ
Рис. 3. Подготовка к полету самолета Як-36 № 2
Рис. 4. Як-36 № 3 в полете
Рис. 5. Летчик-испытатель В. Мухин у самолета Як-36
К наземным испытаниям Як-36 приступили в 1962 г. Ведущим летчиком-испытателем был назначен Юрий Гарнаев, работавший в ЛИИ и имевший большой опыт полетов на «Турболете». Первоначально самолет фиксировали на специально построенном стенде на высоте до 5 м. Таким образом, не рискуя пилотом и машиной, искали технические решения по уменьшению вредного влияния горячих газов на планер и силовую установку.
В январе 1963 г. Як-36 был готов к летным испытаниям. Первый вылет на нем совершил Гарнаев. Сначала опытная машина делала небольшие пробежки по полосе и вертикальные подлеты на малую высоту. Неожиданно в самом разгаре испытаний Гарнасва (как хорошего пилота-вертолетчика) командировали во Францию для тушения пожаров с вертолета Ми-6. Испытателем на Як-36 был назначен летчик из ОКБ Валентин Мухин. После трагической гибели Гарнаева Мухину пришлось взвалить на себя всю тяжесть испытаний «вертикалки». А для ее освоения требовалось время. Первый полет на изделии «В» Мухин выполнил 27 июля 1964 г.
В апреле-августе 1965 г. отрабатывался режим висения самолета. Управление машиной осуществлялось на режимах вертикального взлета и посадки как с помощью системы автоматики, так и вручную. Оказалось, что при выходе из строя автоматизированной системы управления ручное управление позволяет сбалансировать самолет. Полная программа испытаний Як-36 длилась девять месяцев. За это время (как и во время испытаний на стенде) машина неоднократно дорабатывалась. Для предотвращения попадания горячих газов на вход воздухозаборника под фюзеляжем установили отклоняемый при взлетах и посадках защитный щиток большой площади. Впрочем, эту проблему не удалось решить до конца и на вертикально взлетающих самолетах более поздних конструкций.
Сенсационным оказался показ третьего прототипа Як-36 на авиационном параде в июле 1967 г. в Домодедове, Мухин, выполнив «вертикальный танец» перед зрителями и горизонтальный круговой полет, мягко приземлил машину, вызвав восторг у присутствующих и небывалый интерес у многочисленных иностранных гостей. Однако мало кто знал, что за день до парада, во время генеральной репетиции, этот же летчик потерпел небольшую аварию на втором опытном экземпляре. Организаторы праздника и фирмы предусмотрели такой вариант и подготовили к публичному показу две машины. За несколько дней до репетиции пару Як-36 с бортовыми номерами 37 и 38 переправили в Домодедово и поставили на отдаленной стоянке аэродрома.
Для парада под крыльями Як-36 подвесили два блока НУРС УБ-16-57. По проекту предполагалось установить и спаренную пушку ГШ-23. Но самолет был чисто экспериментальным и не мог применяться для военных целей. Летные характеристики машины оказались невысокими, да и силовая установка не позволяла установить нормальную боевую нагрузку. При взлетной массе 11700 кг (без боевого снаряжения) максимальная скорость составляла 1009 км/ч, потолок – 12 000 м, дальность полета – всего 370 км.
Летные испытания Як-36 показали, что при выбранной схеме силовой установки все же слишком сложной оказалась балансировка самолета на режиме вертикального взлета и посадки, а также на переходном режиме к горизонтальному полету. Поэтому после демонстрации машины на параде в Домодедове дальнейшие работы по ней прекратили (первый прототип впоследствии передали для музейной экспозиции в Монино), а с 1968 г. начали разработку нового самолета с комбинированной силовой установкой.
На этот раз работы носили исключительно целевой характер. В постройку были заложены новые авианесущие крейсеры (именно так в Советском Союзе решили называть авианосцы), и к моменту спуска на воду первого из них должна была быть построена опытная партия палубных штурмовиков. Бригаду ОКБ, приступившую к разработке нового изделия «ВМ», возглавил занимавший в то время должность заместителя главного конструктора С. Мордовии. Самолет получил название ЯК-36М. Среди работников ОКБ Яковлева нет однозначного подтверждения того, что обозначает индекс «М». Большинство считает, что этот символ соответствует «морскому» варианту. Однако встречается также мнение, что «М» в названии самолета и изделия расшифровывается по традиции как «модернизированный».
Рис. 6. Схема самолета Як-36
Рис. 7. Демонстрация самолета Як-36 во время авиационного парада в Домодедове
Рис. 8. Стенд для испытания силовой установки
Рис. 9. Первый прототип ВМ-01
Рис. 10. ВМ-02 на стенде
Новая силовая установка изделия «ВМ» имела принципиально иную схему. Двигатели разделили по направленности тяги. Основной подъемно- маршевый двигатель участвовал в режиме взлета и посадки путем поворота специальных насадок на сопле в вертикальное положение. На этом же режиме включались и два подъемных двигателя, располагавшиеся друг за другом за кабиной пилота под небольшим углом к вертикальной оси с наклоном вперед. После вертикального взлета при переходе к нормальному самолетному режиму тяга подъемных двигателей уменьшалась до полного выключения (в горизонтальном полете), а поворотные насадки сопл подъемно-маршевого двигателя постепенно переводились в горизонтальное положение. В связи с тем что при ручном управлении силовой установкой на взлетно-посадочном режиме достичь нормальной балансировки самолета было довольно трудно, решили этот процесс автоматизировать с помощью специально разрабатываемой системы автоматизированного управления САУ-36.
В качестве основного подъемно-маршевого двигателя решили применить доработанный Р27-300, который после модернизации стал официально называться Р27В-300 (изделие «49»). Он имел двухвальную схему и состоял из одиннадцатиступенчатого осевого компрессора (пять ступеней ротора низкого давления и шесть ступеней ротора высокого давления), кольцевой камеры сгорания, двухступенчатой турбины с охлаждаемыми лопатками сопловых аппаратов и рабочими лопатками первой ступени и криволинейного реактивного сопла с двумя поворотными сужающимися насадками, приводимыми во вращение двумя гидромоторами. Первоначально при испытаниях стендовая тяга немного превышала 6000 кгс, впоследствии (в процессе серийного производства самолетов Як-38) ее довели до 6800 кгс.
Подъемные двигатели типа РД36-35 были созданы в Рыбинском конструкторском бюро моторостроения (РКБМ) под руководством П. Колесова и прошли большой цикл испытаний на летающих лабораториях Т-58ВД (переделка первого прототипа перехватчика Су-15 н экспериментальный самолет короткого взлета и посадки), «23-31» (экспериментальный МиГ-21 с дополнительными подъемными двигателями, созданный с той же целью) и опытном истребителе ОКБ Микояна «23-01» с комбинированной силовой установкой. РД36-35 имели шепстиступенчатый компрессор и одноступенчатую турбину. При собственной массе 176 кг они обеспечивали максимальную взлетную тягу до 2350 кгс.
Рис. 11. ВМ-02
Рис. 12. ВМ-02 с ракетами Х-23
Рис. 14. Испытания Як-З6М на стенде
Рис. 13. Фюзеляж Як-З6М, подвешенный под летающую лабораторию Ту-16
На разработку нового проекта и подготовку первых рабочих чертежей ушел почти год. 10 января 1969 г. на опытном производстве ОКБ началась постройка летающей лаборатории ДЛЛ, предназначенной для отработки силовой установки в полетах с подцепкой под специально оборудованным самолетом-лабораторией Ту-16. Фюзеляж ДЛЛ должен был изготовить Саратовский авиазавод.
В этом же месяце, 23 января, заложили в стапель фюзеляж первого опытного экземпляра изделия «ВМ» (в ОКБ первый прототип Як-3бМ называли «ЭВМ», а также «ВМ-01»).
Постройка ДЛЛ длилась до конца мая, а 28 мая ее передали в ЦИАМ (Центральный институт авиационного моторостроения) для наземных испытаний. Они продолжались шесть месяцев (с конца 1969 г. по июнь 1970 г.), а в июле 1970 г. лабораторию передали для летных испытаний в ЛИИ.
14 апреля следующего года завершили постройку первого прототипа нового самолета. Машину сразу же перевезли на летно-испытательный комплекс ОКБ в Жуковский. С середины 1970 г. начались наземные доводочные работы по самолету, длившиеся почти год. В мае – июле машину приподнимали над землей с помощью кабеля- крана и таким образом испытывали силовую установку и самолет в режиме висения. 22 сентября состоялся первый самостоятельный вертикальный подлет ЭВМ (ВМ-01), который совершил шеф- пилот фирмы В. Мухин. Второй подлет был выполнен через неделю – 29 сентября.
В течение 1970 г. шло интенсивное строительство второй опытной машины ВМ-02.5 октября закончили сборку самолета, а через 10 дней второй прототип перевезли в Жуковский. 24 и 25 ноября Мухин выполнил на нем первые скоростные рулежки и пробежки по взлетной полосе ЛИИ, а 25 декабря (по летной книжке В. Мухина 2 декабря) он же совершил первый подлет. В том же году началось строительство третьего опытного экземпляра Як-36М.
В 1971 г. шли доработки первых двух прототипов, а 29 марта закончили постройку третьей машины (в Жуковский се перевезли 17 мая). Первый горизонтальный полет ВМ-01 выполнил 25 мая. Через три недели, 16 июня, летчик Шевяков поднял в воздух ВМ-03, также выполнив «горизонталь», но при посадке самолет перевернулся и до июня 1972 г. находился в ремонте.
В первой половине 1972 г. шли интенсивные заводские испытания Як-З6М. К лету на государственные испытания нужно было предъявить две опытные машины. 25 февраля первый полет по полному профилю (так называют в ОКБ полет с вертикальным стартом, горизонтальным полетом и вертикальной посадкой) выполнил ВМ-02, а 20 марта такая же программа была осуществлена на ЭВМ (ВМ-01). С конца весны первый прототип стали дорабатывать под новый воздухозаборник, а это, в свою очередь, потребовало заново испытать систему управления самолетом.
К лету был восстановлен и третий прототип ВМ-03. 19 июня он совершил свой первый вертикальный взлет, а 1 августа – полет по полному профилю. В конце февраля этого же года была заложена в постройку и четвертая опытная машина ВМ-04.
Государственные совместные испытания (ГСИ), проводившиеся заказчиком (авиацией Военно-морского флота), Министерством авиапромышленности и ОКБ Яковлева, начались летом 1972 г. Они были разделены на два этапа – «А» и «Б». Испытания этапа «А» должны были проводиться с упрошенным составом оборудования. Оба этапа должна была пройти каждая из предъявленных машин. ВМ-02 начал проходить ГСИ 30 июня и закончил этап «А» 20 марта 1973 г. ВМ-03 поступил на испытания в сентябре 1972 г. и завершил этап «А» 10 марта следующего года. Построенный в конце января 1973 г. ВМ-04 в марте перевезли на лстно-испытательную станцию в Жуковский, а 1 апреля на нем начали также проводить госиспытания. Подключили к государственным испытаниям и первую опытную машину. Этап «А» для ЭВМ (ВМ-01) и ВМ-04 закончился 30 сентября. В это время уже полным ходом шли испытания этапа «Б» на втором и третьем прототипах, начавшиеся 11 апреля 1973 г.
Главным событием испытаний этапа «А» стала первая в истории советской авиации посадка самолета Як-36М на палубу большого противолодочного корабля-вертолетоносца «Москва», находившегося в открытом морс. Ее выполнил 18 ноября 1972 г. на второй опытной машине ВМ-02 летчик-испытатель Михаил Дексбах. А 22 ноября он на том же самолете совершил посадку по полному профилю, т. с. с вертикальным стартом с палубы корабля и вертикальной посадкой на палубу.
Рис. 15. Як-36М на ангарной палубе авианесущего крейсера «Киев»
Рис. 16. Приборная доска самолета Як-38
Рис. 17. Схема самолета Як-38
Рис. 18. Английский вертикально взлетающий палубный истребитель Бритиш Аэроспейс «Си Харриер» FRS.1
Рис 19. Як-38 над палубой корабля
Рис. 21. «Си Харриер» перед посадкой на палубу авианесущего корабля
Рис. 20. Английский палубный истребитель «Си Харриер» – ближайший «родственник» советского Як-38
Рис. 22. Вертикально взлетающий самолет корпуса морской пехоты США AV-8B
Рис. 23. Самолеты Як-38 на палубе авианесущего крейсера «Минск»
Для конструкторов, испытателей и военно- морских авиаторов эти дни стали большим праздником. Многие из них считают, что 18 ноября стал днем рождения советской палубной авиации.
1 ноября 1973 г. начались испытания по этапу «Б» ВМ-04, а 30 сентября 1974 г. по этому этапу завершились государственные испытания всех четырех опытных машин. Предварительное заключение, рекомендовавшее Як-36М к запуску в серийное производство, было подписано в 1973 г., но Саратовский авиазавод начал подготовку к выпуску этих машин еще в 1970-1971 гг. в процессе строительства на этом предприятии фюзеляжей третьего и четвертого прототипов.
Три самолета Як-36М первой серии были построены к концу 1974 г. Весной первая серийная машина была отправлена в Научно-испытательный институт ВВС в Ахтубинск, вторая – на доводочную базу Черноморского судостроительного завода (завод вел строительство авианесущих крейсеров типа «Киев»), третья – в ЛИИ. Выпущенная позже вторая серия уже насчитывала пять машин, а начиная с третьей каждая последующая серия включала 10 самолетов. На них устанавливались подъемные двигатели типа РД36-35ВФ (изделие «24»).
Рис. 24. Самолеты Як-38 на палубе
Рис. 25. Катапультирование из самолета Як-38
Рис 26. Вертикальный старт Як-38
Рис. 27. Як-38 взлетает после небольшого разбега
Первые серийные Як-36М в течение 1975- 1976 гг. проходили в основном наземные испытания. Отрабатывались приборы, стрелковые прицелы, другая бортовая аппаратура, а также испытывал ись варианты вооружения самолета. Так, например, на второй серийной машине в 1976 г. отлаживался стрелковый прицел АСП-17БМЦ, а восьмая машина третьей серии предназначалась для отработки другой модели прицела – АСП- ПДФ21 (с самолета МиГ-21ПФ).
Практически с самого начала проектирования изделия «ВМ» началась разработка его двухместного учебно-тренировочного варианта – изделия «ВМУ». Постройка «спарки» была задана правительственным постановлением от 28 декабря 1967 г. Рабочие чертежи «ВМУ» сдали в производство 30 июня 1971 г., а первый опытный прототип передали на летно-испытательную станцию в Жуковский 24 марта 1972 г. С апреля по март 1973 г. велась наземная отработка самолетных систем, а 23 марта машина впервые поднялась в воздух. Этап «А» государственных совместных испытаний закончился 24 октября 1974 г., но еще весной техническая документация была передана на Саратовский авиационный завод для постройки к середине 1975 г. первых двух серийных учебно-тренировочных машин.
Две машины первой серии были изготовлены в срок и в июне 1975 г. уже находились в испытательном центре авиации Военно-морского флота в г. Саки (Крым). В 1976 г. первая «спарка» второй серии проходила государственные совместные испытания этапа «Б», а вторую направили на статические испытания. Всего же вторая серия «ВМУ» насчитывала три самолета, а начиная с четвертой каждая серия учебно-тренировочных самолетов состояла из пяти машин.
После начала производства Як-36М на Саратовском авиазаводе каждый из серийных самолетов проходил короткие контрольные испытания, а затем либо направлялся на специальные испытания (проверка различных систем, оборудования и вооружения), либо использовался для подготовки летчиков военно-морской авиации. Так, например, три машины второй серии в ноябре 1975 г. находились на базе в г. Саки. На них обучались пилоты формировавшегося полка корабельной авиации. Командиром полка был назначен опытный летчик Феоктист Матковский, летавший до этого на истребителях и вертолетах авиации Военно-морского флота.
К весне 1975 г. первый советский авианесущий крейсер «Киев» был подготовлен к палубным испытаниям штурмовиков Як-36М. Первыми палубу «Киева» освоили заводские летчики-испытатели на ВМ-02. Отработка взлетов и посадок в открытом морс велась с марта по октябрь, а 15 декабря 1975 г. первую посадку на «Киев» совершил командир полка Ф. Матковский. Начался проиесс ввода в строй авианосца.
Рис. 28. Старт Як-38 с передвижной платформы
Рис. 29. Учебно-боевой двухместный самолет Як-38У
Рис. 30. Учебно-боевой двухместный самолет Як-38У
Рис. 31. Учебно-боевой двухместный самолет Як-38У
Летом 1976 г. первая сформированная эскадрилья палубных штурмовиков Як-36М перебазировалась на «Киев». В этом же году самолет приняли на вооружение под обозначением Як-38, а его учебно-тренировочный вариант стал называться Як-28У. В ангаре крейсера под палубой размешалось более 20 машин. Доставка подготовленных к полету самолетов производилась подъемниками. После полетов у машин складывали крылья и одну за другой опускали их в ангар.
Западная пресса начала серьезно писать о Як-38, после того как 15 июля 1976 г. авианесущий крейсер «Киев» пересек пролив Босфор и вышел в Средиземное морс. Самолет, которому присвоили кодовое название НАТО «Forger», называли Як-36МП, что было недалеко от истины. Обозреватели считали, что корабли класса «Киев» («Минск», «Новороссийск», «Баку») способны нести 12 боевых машин вертикального взлета и посадки. Реальная же вместимость советских авианосцев была значительно выше. «Киев» вышел в мировой океан «показать себя» – продемонстрировать возможности советского флота. Однако они были значительно ниже, чем этого хотелось советским руководителям.
Эксплуатация авиацией Военно-морского флота самолетов Як-38 началась во время испытаний первых серийных машин. Серийные палубные штурмовики направлялись с завода на две авиабазы – в Саки и в Североморск. Североморск являлся основной базой Северного флота, в состав которого собирались включить авианесущий крейсер. Кроме того, нужно было испытать самолет в условиях Крайнего Севера – зоны с низкой температурой воздуха и малопригодной для строительства большой сети аэродромов. Возможность Як-38 стартовать с небольших площадок или передвижных платформ предполагала его использование не только на корабле, но и в качестве самолета береговой обороны.
Почти все первые серийные штурмовики отправлялись в Саки. В середине 70-х годов они появились и на базе в Североморске. В августе – сентябре 1977 г. на эксплуатационных испытаниях гам находилось уже восемь самолетов. В декабре того же года при низкой температуре летали уже девять машин.
Западные фирмы, создававшие самолеты вертикального взлета и посадки, на своем опыте познали трудности испытания этих машин, кончавшиеся нередко авариями. Не стал исключением и Як-38. Первая серьезная авария произошла в Саратове на заводском аэродроме 4 апреля 1975 г., когда летчик-испытатель ОКБ Михаил Дексбах облетывал третью машину второй серии. Посадка была совершена с одним работающим двигателем, так как второй не запустился. Самолет получил столь серьезные повреждения, что в дальнейшем не восстанавливался.
4 марта 1976 г. там же, в Саратове, потерпел катастрофу Як-38 военного летчика полковника Хомякова. Самопроизвольно сработала система катапультирования СК-ЭМ. 9 апреля 1977 г. в Научно-испытательном центре ВВС в Ахтубинске случилась авария с первой серийной машиной.
пилотируемой полковником Пешковым. Еще через год, 6 июня 1977 г., произошла первая катастрофа в Североморскс из-за поломки одной из поворотных насадок сопла подъемно-маршевого двигателя. На следующий день в г. Саки капитан Новичков вынужден был катапультироваться из второй машины третьей серии – разорвалась одна из труб рулевого управления. Много аварий, начиная с октября 1978 г., произошло на крейсере «Минск». С января 1979 г. по сентябрь 1980 г. разбилось семь самолетов. Управляли ими не только военные летчики, но и пилоты фирмы. 27 декабря 1979 г. при выполнении взлета с палубы с коротким разбегом из-за неповорота сопловой насадки подъемно-маршевого двигателя упал в море двухместный Як-38У, пилотируемый Дексбахом и Кононенко. После катапультирования из воды Дексбаху повезло больше – он приземлился прямо на палубу. Кононенко пришлось воспользоваться спасательной экипировкой.
Однако для объективности необходимо сравнить статистику аварий английского самолета «Харриер» и советского Як-38. С 1969 по 1980 г. в эксплуатацию поступил 241 «Харриер». За этот период произошли 83 катастрофы, при которых 57 машин разрушились полностью и погибло 25 пилотов. С 1974 по 1980 г. в авиационных частях флота находились 115 Як-38, из которых 16 потерпели аварию (погибло четыре пилота). Поэтому вывод о надежности советского палубного штурмовика лучше делать с оглядкой на «Харриер».
Штурмовики Як-38 проходили войсковые испытания не только на Крайнем Севере и жарком Юге, но и в высокогорных условиях. Четыре машины в апреле 1980 г. были отправлены в Афганистан и находились там до середины лета. Летчик ОКБ Ю. Митиков вместе с несколькими военными пилотами отрабатывали взлеты, посадки, полеты по полному профилю в условиях низкого давления и высокой температуры окружающего воздуха. После испытаний сделали вывод о невозможности использования штурмовика с имеющейся силовой установкой в высокогорных условиях.
В процессе серийного производства Як-38 постоянно дорабатывался. Моторостроителям РКБМ и научно-производственного объединения «Союз» удалось повысить тягу подъемных и подъемномаршевого двигателей. Вместо РД36-35ВФ стали устанавливать РД36-35ВФР (изделие «28»), обозначение Р27В-300 с повышенной тягой не изменилось. До принятия решения о замене изделия «24» на изделие «28» в отсеке подъемных двигателей последние проходили испытания на нескольких Як-38 ранних серий (на вторую серийную машину, например, усовершенствованные ПД были установлены осенью 1976 г.).
Не была решена на самолете и проблема попадания на входы силовой установки раскаленных газов, отраженных от взлетной площадки. Сначала на нескольких серийных Як-38 отработали специальные отражательные ребра, располагавшиеся вверху фюзеляжа по бокам воздухозаборника отсека подъемных двигателей, а также под фюзеляжем, начиная с его середины (испытания проводились в ЛИИ и на базе в г. Саки). Затем эту доработку внедрили в серию. Кроме того, на ранее выпущенные машины также стали постепенно устанавливать ребра.
В процессе серийного выпуска Як-38 усовершенствовали и средства аварийного покидания самолета. Катапультируемое кресло КЯ-1 и систему СК-ЭМ заменили на кресло К-36ВМ и систему СК-ЭМП с расширенным диапазоном применения по скорости и высоте полета.
Конструкторы вместе с заказчиком много работали над вооружением Як-38. Самолет Як-38 оснащался бортовым комплексом вооружения, позволяющим его применять по наземным и морским целям днем и ночью, а также в случае необходимости – по воздушным целям в дневное время. Вооружение подвешивалось на четырех балочных держателях БДЗ-60-23Ф1, установленных в корневых частях крыла симметрично по два относительно оси самолета.
При атаке наземных и морских целей могли использоваться управляемые ракеты Х-23 совместно с аппаратурой радиокомандного наведения «Дельта НТ», реактивные неуправляемые снаряды, бомбы калибра до 500 кг, зажигательные баки ЗБ-500, а также спецвооружснне. Для уничтожения воздушных целей на пилонах могут подвешиваться самонаводящиеся ракеты Р-60 или Р-60М. Общая масса боевой нагрузки при вертикальном старте – до 1000 кг, при взлете с коротким разбегом – до 1500 кг.
Рис. 32. Учебно-боевой двухместный самолет Як-38У
Из-за невозможности размещения новых комплексов ассортимент управляемого ракетного оружия резко ограничили. Попробовали встроить спарен ную пушку ГШ-23 в фюзеляж самолета. Еще до завершения испытаний уверенные в успехе разработчики внесли изменение в раздел вооружения технического описания на серийные машины (по некоторым пушка считается элементом конструкции). Однако на испытаниях при стрельбе из встроенной ГШ-23 часто начинался помпаж двигателей, и от расположения пушки в фюзеляже пришлось отказаться. Оказалось возможным использование под крыльями Як-38 лишь подвесных пушечных контейнеров УПК-23-250.
Контроль применения оружия велся с помощью фотоконтрольного прибора СШ-45-100-ОС.
Еще во время государственных испытаний конструкторы и военные столкнулись с одной серьезной проблемой. Из-за зависимости взлетной массы от температуры окружающего воздуха ее приходилось ограничивать. Уменьшалась соответственно и масса боевой нагрузки. Для ее увеличения пришлось сократить запас топлива на самолете, а следовательно, и радиус действия. Чтобы сохранить нормальную боевую нагрузку и увеличить дальность полета, пришлось на первые серийные машины установить упрошенный комплекс оборудования и вооружения. Кроме того, начали испытывать Як-38 на взлете с коротким разбегом (ВКР) и посадке с малым пробегом. При коротком разбеге существенно увеличивались боевая нагрузка машины и дальность полета за счет экономии топлива. Испытания на взлет с коротким разбегом проводились на земле, затем в 1979 г. на авианесущем крейсере «Минск». Не обошлось без аварий: при отработке на «Минске» режима ВКР в условиях повышенной температуры и влажности в Индийском океане погиб летчик-испытатель ЛИИ Олег Кононенко.
Хотя основным заказчиком Як-38 являлся Военно-морской флот, предполагалось использование самолета и с сухопутных аэродромов. Удачным примером служил английский «Харриер». Всесторонние испытания Як-38 в наземных условиях подтвердили возможность его эксплуатации в сухопутных войсках. Значительно расширились возможности машины при ее эксплуатации с мобильных площадок. Площадка являлась своеобразным передвижным аэродромом. Местоположение такого аэродрома могло меняться несколько раз в течение суток. Взлет самолета с мобильной площадки не отличался от взлета с палубы корабля. Посадка могла осуществляться в другом месте. После взлета площадка могла складываться и транспортироваться тягачом.
Для изучения возможностей использования самолетов Як-38 на гражданских судах типа «Роро» (контейнеровозы) были проведены специальные испытания. На верхнюю палубу контейнеровоза дополнительно уложили взлетно-посадочную площадку размером 18x23 м из плит с металлическим покрытием К-1Д. Посадка на нее оказалась несложной. На контейнеровозе «Николай Черкасов» летчиками морской авиации была освоена методика посадки и взлета с такой площадки. Испытания показали, что такие теплоходы могут быть использованы для доставки самолетов Як-38 на тяжелые авианесущие крейсеры в отдаленные районы Мирового океана.
Ограниченный радиус действия штурмовика, отсутствие возможности установки нового оборудования, вооружения и ряд других серьезных недостатков заставили конструкторов ОКБ Яковлева искать пути модернизации самолета. С конца 70-х годов началась проработка нескольких проектов. По одному из них, получившему первоначально шифр «ВММ» («ВМ» модернизированный), предполагалось установить на машину усовершенствованные двигатели с повышенной тягой, доработать воздухозаборники, крыло, стабилизатор, сделать управляемой переднюю стойку шасси, а главное – сделать возможной подвеску дополнительных баков с горючим. Предполагалось также использование нового оборудования и расширение ассортимента применяемого вооружения. Но другому проекту, получившему шифр «39» (иногда его еще называли Як-39), намечались замена двигателей силовой установки на более мощные, увеличение площади крыла, размещение нового прицельно-навигационного комплекса ПРНК-39 и радиолокационной станции. Это позволило превратить самолет в полноценный истребитель (предполагалось создание нескольких модификаций, в том числе и ударного самолета). Несколько позже развернулись проектные работы и по изделию «48» (будущий Як-41М, или Як-141).
Рис. 33. Як-38 и перспективный сверхзвуковой вертикально взлетающий самолет Як-141
Рис. 34. Принципиальная компоновочная схема самолета Як-38
Опытный самолет ВМ-01
Учебно-боевой самолет Як-38У
Вертикально взлетающий самолет Як-38
Очень многое зависело от разработчиков двигателей. Научно-производственное объединение «Союз», возглавляемое О. Фаворским, заканчивало работы по новому подъемно-маршевому двигателю Р28-300 (изделие «59») с тягой на вертикальном режиме 6700 кгс. который представлял собой значительно доработанный Р27В-300 с новым ротором низкого давления и новым соплом. Ротор высокого давления, камера сгорания и турбина были взяты со старо»! модели. Конструкторам Рыбинского КБМ также удалось улучшить параметры подъемных двигателей. Новый ПД типа РД-38 имел тягу 3250 кгс. Эти двигатели и предполагалось использовать в силовой установке модернизированного Як-38.
В процессе проектирования улучшенного варианта самолета ему был присвоен новый шифр – изделие «82». В постройку заложили сразу несколько экземпляров: два – для летных испытаний («82-1» и «82-2»), один – для статических испытаний и еще один – в качестве летающей лаборатории J1J1-82 для испытания новой силовой установки.
Постройку двух опытных машин Як-38М (это название было присвоено модернизированному самолету) закончили в 1982 г. Не все ранее намечавшиеся улучшения удалось внедрить на новом палубном штурмовике. Практически полностью сохранив внешний вид прежней машины, Як-38М отличался от нес силовой установкой, воздухозаборниками, некоторыми изменениями в конструкции фюзеляжа и несущих поверхностей, поворотной передней стойкой шасси и возможностью установки подвесных топливных баков. Изменения коснулись состава оборудования и вооружения. В конце 1982 г., еще до начала испытаний, было принято решение о запуске изделия «82» в серийное производство.
Испытания, начавшиеся в 1983 г., проводились несколько лет. Летно-тактические характеристики Як-38М по сравнению с Як-38 улучшились. Взлетная масса при старте с коротким разбегом увеличилась до 11 800 кг, а максимальная нагрузка на внешних узлах подвески до 2000 кг. При вертикальном взлете с нагрузкой 750 кг дальность полета увеличилась до 410 км, а при взлете с коротким разбегом и нагрузкой 1000 кг до 600 км. Новая модель палубного штурмовика сменила предыдущую на конвейере Саратовского авиационного завода.
Весной 1984 г. начались испытания первого опытного экземпляра Як-38М («82-1») на тяжелом авианесущем крейсере «Минск» (летчик-испытатель Синицин). Самолет был принят на вооружение авиации флота, и с середины 80-х годов начались его поставки на корабли. И все же реализовать идею высокоэффективной боевой машины вертикального взлета и посадки не удалось. Большинство находящихся в эксплуатации самолетов Як-38М не удалось оснастить подвесными топливными баками, а расход топлива модифицированной силовой установки увеличился. Это означаю дальнейшее сокращение боевого радиуса действия штурмовика. По оценке главного конструктора самолета А. Звягинцева, при отсутствии подвесных баков Як-38М не имел никаких преимуществ перед штурмовым вертолетом Ка-29.
Летом 1989 г. Як-38 впервые публично был продемонстрирован в экспозиции авиационной выставки на Ходынке. До этого машину можно было увидеть и в авиационном музее Монино. Посетители авиасалона «Мосаэрошоу-92» могли увидеть Як-38У в полете в парс с вертолетом Ми-8, между ними был натянут флаг. Такой состав пары был вынужденным: вертолет заменил разбившийся до начала авиасалона во время тренировочного полета одноместный Як-38. Но москвичи, жители Жуковского и многие иностранные журналисты начиная с августа 1989 г. неоднократно наблюдали «танец» двух самолетов вертикального взлета и посадки во время празднования Дня авиации. Полеты выполняли летчики-испытатели ЛИИ.
Летом 1992 г. пилоты ОКБ А. Синицин и В. Якимов на аэродроме в Кубинке демонстрировали американским летчикам Аллану Принстону и Дэвиду Прайсу (оба бывшие пилоты военно- морских сил США. а сейчас – владельцы музея в Санта-Моникс, штат Калифорния) двухместный учебно-тренировочный самолет Як-38У. В Москву американцы приезжали по приглашению генерального конструктора ОКБ Александра Дондукова. Они стали первыми зарубежными летчиками, летавшими на Як-38.
Осенью того же года Як-38М демонстрировался на выставке в Фарнборо вместе со вторым экземпляром самолета Як-141. Однако в полетах Як-38 не показали, один лишь раз летал его «младший брат».
Проблемы, связанные с надежностью силовой.установки, системы управления, небольшая масса полезной нагрузки и малый радиус действия не позволили использовать первый советский палубный штурмовик в полную силу. Распад СССР и разделение Вооруженных сил в большой степени отразились на Военно-морском флоте. Ресурс многих Як-38 был уже исчерпан, большинство машин отправили на береговые базы. Саратовский авиазавод так и не смог наладить серийный выпуск подвесных топливных баков, а без них тактические данные самолетов резко снижались. Правительство России не смогло найти средства для восстановления ресурса палубных штурмовиков, которых выпустили более 200 экземпляров. В настоящее время все они законсервированы и их дальнейшая судьба неизвестна, так же как и нового перспективного сверхзвукового самолета вертикального взлета и посадки Як-141, созданного для замены Як-38 и не прошедшего даже (не по вине разработчиков) полного цикла испытаний.
Фирма, обладающая большим опытом создания самолетов СВВП, ищет заказчиков. Но найдутся ли они?
Летно-тактические характеристики самолета Як-38 (Як-36М)
Длина фюзеляжа без ПВД, м 15,47
Размах крыла, м:
в полетном положении 7,022
в сложенном положении 4.88
Площадь крыла с подфюзеляжной частью, м2 18,69
Высота самолета на стоянке, м 4,25
Колея шасси, м 2,76
База шасси, м 6,06
Масса пустого самолета, кг 7,484
Взлетная масса, кг
нормальная 10 400
максимальная 11 300
Масса боевой нагрузки, кг:
нормальная при вертикальном старте 1000
максимальная при коротком разбеге 1500
Максимальная скорость, км/м 1050
Практический потолок, м 11 000
Тактический радиус действия, км 185