Российский истребитель с вертикальным взлетом. Минобороны обсуждает создание нового самолёта с вертикальным взлётом и посадкой - миростроительство — жж

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.

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.

В современном мире появляется все больше самолетов с любыми характеристиками и мощностью. Инженеры повсеместно пытаются решить главные проблемы, связанные с этим видом транспорта: уменьшить расход топлива, увеличить дальность, упростить взлет и посадку, но при этом не жертвовать пространством и площадью салона.

Пожалуй, все привыкли видеть разгон самолета по взлетной полосе – это сложная задача, и сами пилоты говорят, что именно от взлета и посадки во многом зависит удачность полета в целом. Но не логичнее ли представить, как упростится эта процедура, если самолет будет просто подниматься вверх, вертикально? Однако в широком обсуждении нигде особо таких вариантов не видно. Самолет с вертикальным взлетом – это миф, реальность или, может быть, далеко идущие планы, за которыми стоит будущее авиации? Стоит разобраться подробнее.

Истребитель короткого взлета и вертикальной посадки STOVL F-35B

В первую очередь нужно знать, что самолет вертикального взлета и посадки действительно существует. Первые модели начали появляться одновременно с развитием реактивной авиации, и с тех пор до сих пор не дают покоя инженерам во всем мире. По времени это совпадает со второй половиной прошлого столетия. Название они носили весьма говорящее – «турболеты ». Поскольку тогда происходил бум военных разработок техники, к инженерам выдвигалось требование разработать такой аппарат, который поднимался бы воздух с минимальными усилиями или вообще из вертикального положения. Такие самолеты не требуют взлетной полосы, а значит, стартовать им можно откуда угодно и в любых условиях, даже с мачты корабля.

Все эти проекты совпали с другими, не менее важными, связанными с освоением космического пространства. Общий симбиоз позволил удвоить силы, черпать идеи из космического проектирования. Как итог, первый вертикальный аппарат увидел свет в 1955 году. Можно сказать, что это было одно из самых странных строений в истории техники. У самолета не было крыльев, хвоста – только двигатель (турбореактивный), колбообразная кабина, топливные бани. Двигатель был сделан внизу. Можно выделить такие особенности первого турболета:

1. Подъем за счет реактивной струи из двигателя.
2. Управление посредством газовых рулей.
3. Вес первого аппарата – немногим больше 2000 килограмм.
4. Тяга – 2800 килограмм.

Поскольку такой самолет нельзя было назвать ни устойчивым, ни управляемым, первые испытания были сопряжены с большим риском для жизни. Несмотря на это, в Тушино прошла демонстрация аппарата, причем успешно. Это все дало базу для дальнейших исследований в этой области, хоть сам самолет был далек от идеала. Но информация послужила для создания нового проекта. Это был первый российский самолет с вертикальным взлетом под названием ЯК-38.

История создания вертикальных самолетов в России и других странах

Многие инженеры и проектировщики до сих пор утверждают, что турбореактивные двигатели, которые начали активно использовать и совершенствовать в 50-х годах, позволили сделать множество открытий, используемые и в настоящее время. Одно из них – активные испытания вертикальных аппаратов. Особый вклад принесло развитие этой области, а точнее, реактивных устройств, в странах, которые в то время считались передовыми. Поскольку реактивные самолеты имели огромные показатели скорости при посадке и взлете, для них, соответственно, использовались очень длинные, масштабные и качественные взлетные полосы. А это – дополнительные траты, оборудование новых аэродромов, неудобства в военное время. Вертикальный самолет может решить все эти проблемы.

Именно в 50-е годы были созданы различные образцы. Но их проектировали в одном или двух вариантах, не больше, ведь все равно не получалось создать полностью подходящие варианты. Ведь поднимаясь в воздух, они терпели крушения. Несмотря на неудачи, комиссия НАТО в 60-х годах дала этому направлению приоритет, как крайне перспективному. Были попытки создать и конкурсы, но каждая страна сфокусировалась на своих разработках. Так, свет увидели такие аппараты со всего мира:

• «Мираж» III V;
• ФРГ VJ-101C;
• XFV-12A.

В СССР таким турболетом стал ЯК-36, а после и 38. Его разработки начались в тех же годах, а для испытаний создали специальный павильон. Уже через 6 лет прошел первый полет. То есть, самолет вертикально взлетел, принял горизонтальное положение, а после вертикально приземлился. Поскольку испытания были успешными, создали 38-ю модель, а после Россия представила самолет с вертикальным взлетом ЯК-141 и 201 в девяностых.

«Мираж» III V

Самолет ФРГ VJ-101C

Самолет XFV-12A

Особенности конструкции

Фюзеляж в таких аппаратах может быть расположен вертикально или горизонтально. Но в обоих случаях бывают модели реактивные и с винтами. Довольно мощные самолеты с вертикальным фюзеляжем, которые используют тягу от маршевого двигателя. Еще один вариант – кольцевые крылья, которые также дает неплохие результаты во время подъема и полета.

Если говорить подробнее о горизонтально фюзеляже, то тут часто делают поворотные крылья. Другая разновидность, когда винты располагают на конце крыльев. Здесь может быть и двигатель поворотного типа. В Англии также вели активную работу над подобными аппаратами. Там активно разрабатывали проект, который назывался инновационный, реализованный с помощью двух двигателей с тягой в 1800 килограмм. В итоге даже это не спасло самолет от аварии.

Сейчас во всем мире ведутся работы по разработке уже не военного, а гражданского вертикального самолета. В теории, это прекрасные перспективы, ведь тогда самолеты смогут без труда летать даже в небольшие города, где нет масштабным и дорогостоящих самолетов, а взлет и посадка облегчаются в разы. Но на деле, есть множество минусов у такой технологии и задумки.

Почему вертикальные самолеты до сих пор не нашли широкого применения?

К сожалению, все разработки, даже если отличались неплохими результатами, не могут похвастаться надежностью. Лопасти винтов, которые и помогают делать вертикальный взлет, поражают своими размерами. Они вместе с мощными двигателями создают невообразимый шум. Также с точки зрения конструкции нужно избежать любых возможных препятствий на их пути, исключить попадание различных предметов.

Как ни крути, невозможно отменить ограничение по скорости. Просто по законам физики такой самолет не сможет двигаться также быстро, как современные. И если военные аппараты могут развить фантастическую в их случае скорость в 1000 километров в час, то с увеличением массы и размеров для гражданской авиации показатель падает до 700 и ниже километров в час.

Вконтакте

За всю историю авиации было создано всего несколько самолетов, способных обходиться без взлётно-посадочных полос и буквально «зависать» в воздухе. Большинство этих машин являлись экспериментальными: слишком дорого приходилось «покупать» столь необычное свойство. Только Британии удалось, не без помощи США, создать неплохой самолет вертикального взлета и посадки «Харриер». В СССР аналогичный истребитель тоже имелся – это был Як-38, но для реальных боевых действий он не подходил. Гораздо более многообещающим мог бы стать сверхзвуковой палубный многоцелевой Як 141. Он уже проходил испытания, готовилось и серийное производство, однако, распад СССР не позволил довести этот проект до его логического завершения.

История разработки самолета вертикального взлета Як-141

В 1970 году в городе Николаеве началось строительство первого советского авианосца «Киев». В 1975 году он был передан в распоряжение заказчика, а затем на воду были спущены еще три корабля того же проекта – «Минск», «Новороссийск» и «Баку». Первоначально предполагалось, что все они будут вооружены палубными штурмовиками Як-38. Этот самолет взлетал и садился вертикально, что в своё время произвело сильное впечатление на военное руководство СССР.

С самого начала было понятно, что боевые возможности советского палубного штурмовика весьма ограничены. Дозвуковой Як с вертикальным взлётом не мог поднимать больше одной тонны полезной нагрузки, не имел бортовой радиолокационной станции , не был способен к энергичному маневрированию, так как отличался крайне малым боевым радиусом – 195 километров (а на практике еще в два раза меньше).

В КБ А.С. Яковлева велись работы по усовершенствованию Як-38, однако, еще в 1973 году конструкторы начали продумывать более новое решение, предусматривающее создание совершенно новой машины. Добиться радикального улучшения основных характеристик самолета предполагалось благодаря особому двигателю. Его главным новшеством должна была стать способность к работе на форсаже не только в ходе обычного горизонтального полёта, но и во время взлёта в вертикальном режиме.

Как показывали расчеты, мощности в 15 000 кгс вполне достаточно для того, чтобы поднять в воздух палубный самолет, но еще на раннем этапе работы было решено использовать силовую установку, состоящую из нескольких двигателей, поскольку иначе не удалось бы добиться равновесия во время выполнения вертикального взлёта и посадки.

В 1977 году правительство СССР официально поручило ОКБ Яковлева создание нового палубного истребителя, который мог бы эксплуатироваться и в обычных ВВС . Разработкой основного (подъёмно-маршевого) двигателя должны были заняться конструкторы авиамоторного научно-технического комплекса «Союз». За два года до этого для самолёта был введено название Як-41. Проведение государственных испытаний запланировали на 1982 год.

«Яковлевцы» вполне могли уложиться в предложенные сроки, поскольку уже к 1980 году основные вопросы, связанные с компоновкой и бортовым оборудованием были решены. Государственная комиссия положительно оценила полноразмерный макет истребителя, и речь уже пошла об изготовлении первых четырёх самолётов, предназначавшихся в основном для проведения различных опытных работ.

Но создание подъемно-маршевого двигателя затянулось. Особые трудности вызвало проектирование принципиально нового сопла – подобных конструкций тогда не было ни в одной стране мира. В итоге государственные испытания перенесли сначала на 1985, а затем и на 1987 год.

Первый полёт будущий истребитель с вертикальным взлётом Як-41 совершил 9 марта 1987, причем на этот раз он поднимался в воздух и садился как обычный самолет – с разбегом и пробегом. К этому моменту машину (по особому требованию министерства обороны) несколько переделали – её постарались сделать многоцелевой. Цикл испытаний заметно затягивался: сказывалось ухудшающееся финансовое положение СССР. К тому же еще в 1984 году скончался Д.Ф.Устинов, который был, пожалуй, главным сторонником самолетов с вертикальным взлётом – проект остался без «покровителя».

В 1989 году истребитель переименовали в Як-141. Это решение было обусловлено откровенным срывом всех ранее обозначенных сроков по программе создания самолета. Как ни странно, смена названия в какой-то мере помогла – в конце того же года впервые был опробован вертикальный взлёт и висение. 13 июня 1990 года Як-141 совершил, наконец, первый полноценный вылет – поднялся в воздух без разбега, выполнил пилотирование, а затем вернулся в исходную точку и приземлился без пробега.

К осени 1991 года всё было готово к проведению испытаний на «штатном» для нового истребителя корабле – тяжелом авианосном крейсере «Адмирал флота Советского Союза Горшков» (первое название – «Баку»). Первые полёты прошли успешно, однако, 5 октября при выполнении посадки Як-141 разбился. Летчик катапультировался и был спасён, но этот инцидент послужил поводом к закрытию программы по созданию самолёта.

В других условиях всё могло быть иначе, но СССР уже погибал – спустя два месяца страна распалась. Руководители «новой России» и «незалежной Украины», как нетрудно догадаться, не проявили к Як-141 никакого интереса. В 1992 году истребитель был показан на авиасалоне в Фарнборо, и это стало его «лебединой песней». Попытки найти иностранных покупателей успехом не увенчались, поэтому перспективный самолет превратился в музейный экспонат. Все четыре построенных для него авианосца были выведены из состава ВМФ . Один из них разрезали на металлолом, два других превращены в «развлекательные технические парки», и только бывший «Адмирал Горшков» продолжает службу, но не в российском, а в индийском флоте.

Особенности конструкции

Имеется три основных принципиальных отличия истребителя Як-141 от всех обычных «горизонтальных» самолётов:

1. Комбинированная силовая установка с поворотными соплами двигателей;
2. Струйные рули;
3. Автоматическая система катапультирования.

Именно эти особенности позволяют машине совершать полностью вертикальный или укороченный взлёт, обеспечивая при этом необходимый уровень безопасности для лётчика.

Планер

При создании самолёта конструкторы выбрали нормальную аэродинамическую схему. При этом Як-141 заметно отличается от своего предшественника, штурмовика Як-38, в первую очередь расположением крыла – новый самолет стал высокопланом. Основной материал, использованный при изготовлении планера – сплавы на основе алюминия и лития. Они составляют почти 74% по массе. Остальное приходится в основном (26%) на композитные материалы. Отдельные детали сделаны из сплавов на основе титана, устойчивых к воздействию высокой температуры, а также из стали, прошедшей закаливание.

Фюзеляж

Нос фюзеляжа использован для размещения закрытого заостренным обтекателем радара «Жук» и кабины пилота. Далее, следует отсек подъёмных двигателей и емкости для топлива. В хвосте находится основной двигатель и небольшой отсек для парашюта (может использоваться при «горизонтальной» посадке для сокращения пробега). При проектировании фюзеляжа учитывалось правило площадей.

Крыло

Як-141 является сверхзвуковым самолётом, что обеспечивается, в частности, выбранной для этой машины трапециевидной формой крыла, на задней кромке которого имеется излом, а на корне - наплывы. Механизация состоит из закрылков, элевонов (орган управления, выполняющий роль элерона и руля высоты одновременно) и поворотных носков. Крыло сделано складывающимся, что упрощает транспортировку истребителя и его размещение на небольшой площадке.

Хвостовое оперение

Як-141 имеет два киля. Они установлены с незначительным углом наклона на консольные балки, расположенные в задней части самолета, по обе стороны от сопла основного двигателя и вынесенные назад на довольно большое расстояние. Кили снабжены рулями поворота. Кроме того, в состав хвостового оперения входят два цельноповоротных стабилизатора. Они установлены несколько ниже продольной линии крыла.

Воздухозаборники

Чтобы обеспечить подъемно-маршевый двигатель необходимым объемом воздуха во время взлёта, регулируемые прямоугольные воздухозаборники снабжены специальными боковыми клапанами.

В режиме вертикального взлёта для повышения эффективности работы двигателя используются поперечные щитки (перегородки), которые выдвигаются под воздухозаборниками и помогают избежать рециркуляции воздушных струй. Чтобы горячие газы лучше отрывались от фюзеляжа, на боках воздухозаборников, в нижней их части, имеются специальные продольные перегородки.

Шасси

Самолет способен выдержать падение «плашмя» с высоты пяти метров. Это обеспечивается трёхопорными шасси. Все опоры – одноколёсные. Уборка основных стоек осуществляется под каналы воздухозаборников, вперед по ходу полета. Переднее колесо убирается в противоположном направлении, в фюзеляжную нишу.

Силовая установка

Як-141 оснащается тремя двигателями. Два из них (подъемные) включаются только на взлете и посадке, третий, основной (подъемно-маршевый), работает на протяжении всего полета.

Подъемно-маршевый двигатель

Специально для многоцелевого самолета Як-141, АМНТК «Союз» создало подъемно-маршевый двигатель Р79В-300 с отклоняемым в вертикальной плоскости вектором тяги, что обеспечивается соплом, которое можно поворачивать вниз, вплоть до угла в 95 градусов. Площадь сечения сопла – регулируемая. На форсаже этот двигатель создает тягу в 15 500 кгс.

Механизм поворота сопла обладает ресурсом в полторы тысячи циклов (это минимальная оценка). Двигатель обеспечивает полностью вертикальный, укороченный и сверхкороткий взлёт. В двух последних случаях угол поворота сопла должен составлять 65 градусов. Следует отметить, что взлёт с пробегом, даже самым коротким, позволяет существенно повысить массу полезной нагрузки и увеличить боевой радиус.

Подъемные двигатели

Истребитель оборудуется двумя подъемными двигателями РД-41, которые были созданы в Рыбинском КБ моторостроения. Для их размещения используется особый отсек, находящийся непосредственно позади кабины. Благодаря использованию специального устройства, закрепленного на сопле каждого из двигателей, имеется возможность отклонять продольный вектор тяги на углы в диапазоне от -12,5 до +12,5 градусов.

Чтобы сформировать единую реактивную струю при выполнении взлёта, взлетные двигатели разворачиваются навстречу друг другу. В горизонтальном полете они отключаются, а предусмотренный для них отсек автоматически закрывается специальными створками (на земле они тоже находятся в закрытом положении).

Предусматривалась возможность использования подъемных двигателей для совершения различных эволюций в воздухе, однако, такое возможно только при полете на скорости в 550 км/ч и менее.

Струйные рули

Поскольку при выполнении вертикального взлёта и посадки обычные органы управления использовать не представляется возможным, Як-141 оснащается струйными рулями – небольшими соплами, которые находятся в законцовках крыла и в передней части фюзеляжа. С их помощью можно изменить угол крена и направление (курс). Чтобы поднять или опустить нос истребителя, летчик может варьировать соотношение тяги подъемно-маршевого и подъемных двигателей.

Топливные баки

Приблизительно в середине фюзеляжа Як-141 находятся внутренние ёмкости для горючего. Кроме того, в задней части корпуса, внутри каждой из хвостовых балок, тоже размещается топливо. На стандартные узлы крепления, расположенные под крылом, могут быть установлены дополнительные подвесные баки, а место для еще одной ёмкости (конформной, на 2000 литров) находится под фюзеляжем.

Бортовое оборудование и системы

На борту истребителя установлено несколько основных видов авиационного оборудования, предназначенного для управления самолетом, навигации, поиска целей и наведения на них управляемых ракет, а также для выполнения различных контрольных функций. Вся эта аппаратура распределена по трём отсекам, один из которых размещен в хвосте, другой – в передней части фюзеляжа и третий – вблизи от воздухозаборников.

Радиоэлектронное и прицельное оборудование

Главной частью системы управления вооружением является радиолокационная станция «Жук», слегка модифицированная по сравнению с тем её вариантом, который устанавливался на истребителях МиГ-29 . Уменьшение диаметра основной антенны, вызванной необходимостью «вписать» РЛС в контуры фюзеляжа Як-141, несколько снизило характеристики радара, при этом он всё же способен обнаруживать на восьмидесятикилометровой дистанции цели размером с F-16.

Корабли противника, в том числе катера, «Жук» может засечь на удалении до 110 километров. Обеспечивается автоматическое сопровождение десяти целей с одновременным обстрелом четырёх из них. Обработка данных осуществляется бортовым компьютером.

Як-141 применяет активные помехи. Необходимые для этого аппараты размещены на законцовках консолей крыла и в верхней части каждого из килей. Предполагалось также оснастить самолет устройством для выброса пассивных помех.

Антенна, находящаяся перед кабиной, является частью системы «Пароль», использующейся для государственного опознавания.

Пилотажно-навигационный комплекс

Хотя система ГЛОНАСС в 80-е годы еще не существовала, Як уже был приспособлен для её применения. При выполнении испытательных полетов, для решения навигационных задач использовалась обычная инерциальная система. Кроме того, имелось оборудование, обеспечивающее посадку на палубу корабля в автоматическом режиме.

Основная система управления – электродистанционная. С её помощью контролируется не только оперение, но и струйные рули. Устанавливалось также и механическое управление, которым можно было воспользоваться в аварийных ситуациях.

Комплекс связи и наведения

Летчику Як-141 обеспечивается возможность для связи с наземными пунктами наведения и другими самолетами как в дециметровом, так и в метровом диапазоне волн. Для каждого из них на борту имеется особая радиостанция. Кроме того, устанавливалось оборудование, при помощи которого осуществлялось шифрование переговоров.

Система электроснабжения

Резервными источниками электричества для Як-141 являются две аккумуляторные батареи. Основное питание обеспечивается генераторами, подключенными к основному двигателю. В комплект оборудования, кроме того, входят два выпрямителя и статические преобразователи.

Оборудование регистрации, контроля и сигнализации

Левая хвостовая балка истребителя использована для установки бортового регистратора, записывающего всё, что происходит во время полета. Проверка исправности оборудования осуществляется специальной контрольной автоматизированной системой. Имеется также сигнализация, оповещающая пилота о возникновении опасных или аварийных ситуаций.

Кабина Як-141

Спасение лётчика обеспечивается размещенным в кабине креслом К-36ЛВ, которое может быть приведено в действие как самим пилотом, так и автоматикой. Фонарь изготовлен из оргстекла и снабжен плоской передней деталью, сделанной из прозрачной брони. Отображение полетной информации предполагалось осуществлять на многофункциональные индикаторы, такие же, как на МиГ-29, но установить их попросту не успели. Тем не менее ИЛС (устройство для проецирования полетной информации на плоскость лобового стекла) уже имелось. Предусматривалось также использование нашлемной системы целеуказания.

Летно-технические характеристики

Дальность дана для полета под нагрузкой в одну тонну с укороченным взлетом и посадкой. Использование самолета в режиме вертикального подъема сокращает боевой радиус. В этом случае даже без нагрузки дальность Як-141 уменьшается до 1400 км на большой высоте, и до 650 км при полете у земли.

Тактико-технические характеристики

Развитие проекта

После 1992 года никаких работ по дальнейшей «доводке» самолета Як-141 уже не проводилось. Иностранным заказчикам этот истребитель тоже не понадобился, видимо, из-за его специфичности. Словом, эта необычная крылатая машина стала жертвой «демократизации».

Проявили некоторый интерес к истребителю только представители американской фирмы «Локхид-Мартин». К сожалению, всё «сотрудничество» фактически свелось к вывозу в США технической документации. По всей видимости, она затем была использована при разработке палубной версии самолета F-35. Во всяком случае, отдельные элементы этой машины похожи на Як-141.

В последний раз про несостоявшийся палубный истребитель в правительстве вспомнили в 2017 году, когда заместитель министра обороны заявил, что необходимо развивать самолеты укороченного взлета и посадки «по образцу Яка».

Скорее всего, за этими словами ничего не стоит, ведь старую машину реанимировать поздно, а создавать новую дорого, не говоря уже о том, что для неё потребуется строить новые корабли. Правда, планы по их созданию тоже озвучивались, но затем все разговоры прекратились.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

0

Конструирование 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.