Автор: Протасов Кирилл Константинович
Возраст: 17 лет
Место учёбы: СУНЦ СКФУ
Город, регион: Ставрополь, Ставропольский край, Российская Федерация
Руководитель:
СВВП - самолёты, опередившие время.
Что с ними теперь?
План работы:
Введение;
Историческая предыстория;
Семейство Як-36:
- Як-36 (изделие В);
- Як-38 (изделие ВМ, изделие 86);
- Як-38М (изделие ВММ, изделие 82);
- Як-39;
- Другие проекты модернизации Як-38.
Семейство Як-41:
- Як-41 (изделие 48);
- Як-41М/Як-141 (изделие 48М);
- Проекты на базе Як-41;
- Список рекордов;
- Наиболее значимые полёты.
Проекты СВВП других советских КБ:
- МиГ-23ПД;
- Т-58ВД;
- Т-6-1.
Сравнение Як-141 с аналогами:
- Як-38/Як-38М;
- Як-39;
- AV-8 Harrier;
- Mirage IIIV;
- VJ 101;
- X-32B и X-35B (F-35B).
Заключение;
Список использованной литературы;
Прочая литература по теме;
Приложения.
Введение
Благодаря научно-техническому прогрессу и гонке вооружений росли лётно-технические характеристики военной авиации, в том числе - скорость. Увеличение мощностей двигателей и улучшение аэродинамики влекло за собой рост не только средней скорости полёта, но и скорости взлётной, и посадочной. Увеличение посадочной и взлётной скоростей в свою очередь вынуждало делать взлётно-посадочные полосы большей длины, что повышало их уязвимость для воздушных атак в случае военного конфликта. Для решения этой проблемы требовалось снизить взлётно-посадочную скорость самолётов. В качестве одного из путей решения данной проблемы предлагалось использовать ракетные стартеры, это существенно снижало дистанцию разгона, однако садиться самолёту всё равно приходилось по простому, на полосу нормальной длины. Другим решением проблемы виделись самолёты с изменяемой геометрией крыла, однако это накладывало свои технические сложности на конструкцию самолёта и различные ограничения на режимы полёта, к тому же поворотная консоль крыла существенно уменьшает количество потенциальных точек подвески вооружения. Третьим же вариантом решения проблемы виделись самолёты укороченного взлёта и посадки (СКВП) или самолёты вертикального взлёта и посадки (СВВП), СВВП благодаря возможности вертикального взлёта ещё были весьма перспективны для применения на флоте.
Идея создания летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой родилась задолго до появления самолета и впервые была реализована в виде вертолета. Создание же самолета с аналогичными свойствами долгие годы задерживалось высоким удельным весом силовых установок и малой их мощностью. Дело сдвинулось с мертвой точки лишь в конце 1940-х, после появления турбореактивных двигателей. Однако от идей и стендовых моделей до реальной машины лежал путь длиной в два десятилетия.
Цель: проанализировать конструкторскую мысль в процессах разработки отечественных СВВП и сделать вывод о целесообразности самолётов данного типа в современных реалиях.
Гипотеза: самолёты с ВВП потеряли свою актуальность и на данный момент не имеют преимуществ перед самолётами классической компоновки.
Задачи:
- изучить информацию об отечественных СКВП и СВВП;
- выявить основные направления, по которым шло совершенствование самолётов такого типа;
- выявить основные трудности, с которыми сталкивались конструкторы при разработке машин данного класса;
- провести сравнительный анализ отечественных СВВП с западными представителями.
Историческая предыстория
Одно из первых предложений в этом направлении сделал в 1947-м инженер К.В.Шуликов, получивший авторское свидетельство на свое изобретение. Суть его заключалась в использовании поворотного сопла ТРД. Вслед за этим конструктор А.Я.Щербаков предложил проект и начал отрабатывать на стенде модель вертикально взлетающего самолета без крыла, но с двумя поворотными ТРД, располагавшимися по бокам фюзеляжа. Отсутствие крыла привело к множеству негативных отзывов и поставило точку на этом проекте.
Наибольших успехов в создании вертикально взлетающих самолетов добился коллектив ОКБ-115, возглавляемый А.С.Яковлевым. Первые расчеты по СВВП были выполнены ещё в конце 1950-х. Необходимым условием для реализации замыслов стало появление легкого и компактного турбореактивного двигателя Р19-300. В 1960-м Яковлев вышел с предложением разработать самолет Як-104. Проектом предусматривалось использование дух форсированных подъемно-маршевых двигателей и одного подъемного. Ожидалось, что этот самолёт сможет летать с максимальной скоростью 550 км/ч, подниматься на высоту 10000 м и иметь дальность 500 км при продолжительности полета 70 минут.
Если не считать изысканий по СВВП Як-28ВВ, только в 1961-м рассматривалось три предложения. Среди них были и одноместный истребитель-бомбардировщик с двумя подъемно-маршевыми двигателями Р21М-300 и штурмовик с двумя ТРД Р11В-300, оснащенные турбовентиляторными агрегатами.
Однако Як-104 затем превратился в учебно-тренировочный Як-30 уже без возможности вертикального взлёта, а работы по Як-28ВВ дальше опытного образца не продолжились.
Первым более менее успешным отечественным СВВП стал Як-36, совершивший свой первый полёт 27 июля 1964 года.
Семейство Як-36
Як-36 (изделие В) [1]
В 1961 году к практической реализации приняли проект Як-В (изделие «В». Назначение самолёта и ТРД Р27-300 с поворотными соплами привели к установке дополнительных струйных рулей, помогавших в управлении на переходных режимах и балансировании самолёта на висении. Двигатели были размещены в носу, а сопла в районе центра тяжести, такая компоновка вынудила использовать велосипедную схему шасси.
Разрабатывая машину, ее создатели не знали, как она поведет себя в полете, вдруг завалится на бок на взлете или возникнут другие непредсказуемые ситуации. Чтобы обезопасить пилота в нештатных ситуациях, в состав системы спасения ввели устройство принудительного катапультирования. Имела машина и систему автоматического управления на околонулевых скоростях полета.
Было построено 4 экземпляра: один для прочностных испытаний, один для исследования средств защиты двигателей и ресурсных испытаний, один для отработки взлётов и посадок и один для проверки эффективности доработок струйных рулей, автопилота и перекомпонованных органов управления.
За 2 года было выполнено 85 висений на высоте до 5 метров, однако 25 июня 1964 произошла первая авария: сломалось шасси из-за большого скольжения. По началу висения производились над ямой, закрытой сверху стальной решёткой для снижения интерференции газовых струй и самолёта. Однако как только перешли на «твёрдую» поверхность самолёт будто подменили - как только самолёт отрывался от земли машину начиало сильно трясти и заваливать на бок, при этом газоструйные рули не справлялись со своей задачей.
Яковлев говорил - «каждый наш успех в этой области ставил больше проблем, чем решал».
27 июля 1964 года Мухин выполнил на третьей машине первый полёт, но с разбегом и пробегом (по самолётному), после полёта на все три машины установили по два подфюзеляжных киля.
7 февраля 1966 Мухин, взлетев вертикально выполниил полёт по кругу и произвёл посадку по самолётному, а 24 марта наконец состоялся полёт с вертикальным взлётом и посадкой, эту дату можно считать рождением отечественного СВВП.
В июле 1967 этот самолёт участвовал в воздушном параде в Москве и через некоторое время начались работы по Як-36М с целью увеличения носимой полезной нагрузки, в дальнейшем проект получил название Як-38.
Як-38 (изделие ВМ, изделие 86) [2, 3]
27 декабря 1967 года вышло Постановление ЦК КПСС и СМ СССР № 1166-413 о создании лёгкого штурмовика ВВП Як-36М, предусматривалось создание учебной модификации и, в перспективе, истребителя.
По тактико-техническим требованиям самолёт был предназначен: «для авиационной поддержки боевых действий сухопутных войск в тактической и ближайшей оперативной глубине расположения противника (до 150 км от линии фронта), а также при базировании самолёта на кораблях проекта 1123 для уничтожения надводных кораблей и береговых объектов в морских операциях и ведения визуальной воздушной разведки. Основной задачей самолёта является уничтожение подвижных, неподвижных наземных и морских объектов противника в условиях визуальной видимости. Кроме того, самолёт должен использоваться для борьбы с воздушными целями типа военно-транспортных самолётов и вертолётов, а также для борьбы с самолётами и вертолётами ДРЛО и противолодочными самолётами».
15 мая 1970 на испытания была представлена первая машина. 22 сентября Мухин выполнил на ней первое висение. Проверяли температурные поля, регулировали работу автоматики, отрабатывали струйное управление.
15 октября 1970 на испытания поступил второй образец, на нём снимали характеристики струйного управления, исследовали явления рециркуляции и подсоса выхлопных газов. 24 ноября 1970 Мухин выполнил на нём выскоростную рулёжку, а через три дня полёт по самолётному. 2 декабря состоялся полёт в сопровождении МиГ-21.
17 мая 1971 на испытания была передана третья машина, 21 февраля 1972 выполнен вертикальный взлёт, переходный режим, полёт по кругу и посадка по самолётному, а 25 февраля полёт по полному профилю с вертикальными взлётом и посадкой.
В апреле 1972 года были окончены заводские испытания и самолёт поступил на государственные, продолжавшиеся до сентября 1974 года.
27 марта 1973 был построен четвёртый образец, в том же году было принято решение о серийном производстве и уже в мае 1974 первый серийный Як-36М вышел из сборочного цеха.
18 мая 1975 состоялась первая посадка пары Як-36М на ТАКР «Киев», у третьего самолёта отказал один из каналов САУ, после чего тот прекратил выполнение задания и произвёл самолётную посадку на аэродроме Саки.
В 1974 году начались подготовительные работы по эксплуатации самолёта в строевых частях, а практическое изучение лётчиками началось в 1975, 24 октября завершились государственные испытания с ТАКР «Киев» и если 18 ноября 1972 года после первой экспериментальной посадки Як-36М на ПКР «Москва» в вахтенном журнале было неофициально отмечено днём рождения палубной авиации, то 24 откября 1975 можно считать официальной датой рождения не только палубной авиации в целом, но и рождением палубных штурмовиков и палубных СВВП в частности.
Затем начались доводки самолёта по выявлявшимся во время службы ошибкам и отказам. Так 4 марта 1976 года на переходном режиме при повороте сопла ПМД ложно сработала САК; 27 декабря Як-38У после взлёта упал в воду из-за отказа электроцепи поворотного сопла ПМД.
Началось серийное производство Як-38 и передача их на вводимые в строй ТАКР.
14 августа 1983 года впервые в СССР Ю.Н.Козлов посадил Як-38 на гражданское судно (контейнеровоз «Агостиньо Нето»).
В 1985 году появился Як-38М с усовершенствованным вооружением и возможностью нести два ПТБ под крылом.
Из-за сложности конструкции и новизны самолётов данного типа для личного состава (сложности с новой системой управления) Як-38 стал лидером советской авиации по количеству различных аварий, однако САК предотвратила многие возможные потери личного состава.
К концу 1989 был прекращён выпуск, а в июле 1991 приостановилась и эксплуатация Як-38. В 2004 они были официально сняты с вооружения.
Из 231 выпущенного Як-38 48 было потеряно в различных авариях и катастрофах и по меньшей мере погибло 11 лётчиков [4, 5].
Як-38М (изделие ВММ, изделие 82) [6, 7]
Работы по модернизации Як-38 запустили главным образом из-за не очень хороших лётных качеств самолёта, а также из-за некоторых проблем в эксплуатации.
Проект данного самолёта предполагал установку усовершенствованных двигателей с повышенной тягой, доработку воздухозаборников, крыла, стабилизатора; планировалось сделать управляемой переднюю стойку шасси и возможность подвески дополнительных ТБ для увеличения дальности полёта.
В 1982 году изготовили два опытных экземпляра (82-1 и 82-2), первый для статиспытаний, а второй для отработки силовой установки.
В 1983 году начались лётные испытания и было принято решение о запуске самолёта в серию и замены Як-38 в производстве с обозначением Як-38М, не считая пары опытных образцов было выпущено 50 самолётов данной модификации.
Як-39 [8]
Як-39 - проект многоцелевого самолёта для использования в качестве палубного истребителя-перехватчика и штурмовика на базе Як-38.
По сравнению с предшественником самолёт имел большую площадь крыла, ТБ большей ёмкости, более мощные двигатели и усовершенствованную БРЭО и СУВ.
Также важным отличием было наличие бортовой многорежимной РЛС, которая давала возможность использовать УРВВ средней дальности и ПКР с радионаведением на конечном участке траектории, предполагалось наличие встроенной 30-мм пушки. Также для использования на самолёта рассматривались прицельные комплексы Н019, «Шквал» и «Кайра».
Разрабатывался в вариантах:
- Як-39И - истребитель;
- Як-39УТ - двухместный УТС;
- Як-39Ш - штурмовик.
Однако в 1985 году работы над проектом были прекращены в пользу более перспективного проекта Як-41.
Другие проекты модернизации Як-38 [9]
Помимо Як-38М и Як-39 предлагались также Як-36М-О (с единым подъёмно-маршевым двигателем), Як-36-П (вариант Як-36М с бортовой РЛС), Як-38-80 (проект развития, предложенный в 1980 году, подробности неизвестны), Як-38И (многоцелевой истребитель), Як-38МП (предполагалось использование системы управления вооружением С-41. Кроме того, крыло должно было иметь небольшое удлинение в передней части подобно AV-8B), Як-38МЦ (предполагалось использование ракет Х-31, Р-27 и Р-77), однако работы по ним также особого успеха не имели и эти проекты были закрыты в пользу сверхзвукового СВВП.
Учебно-тренировочными самолётами в данном семействе стали:
-Як-36МУ (изделие ВМУ) - экспериментальный УТ СВВП на базе Як-36М;
-Як-38У (изделие ВМУ, изделие 76) - серийный УТ СВВП Як-36МУ.
Семейство Як-41
Из всех СВВП ОКБ Яковлева Як-41 имеет пожалуй самую интересную и трагическую историю.
Як-41 (изделие 48)
26 июня 1974 вышла директива ЦК КПСС и Совета министров СССР, давшая начало разработке нового СВВП, однако первые работы над новым проектом начались ещё 1973 году, до первой посадки Як-38 на ТАКР.
В 1975 году самолёт получил название Як-41 и внутреннее обозначение изделие 48.
Як-41 отличался нестандартной схемой компоновки - поворотное сопло было расположено вблизи центра масс, поэтому за него продолжалась пара хвостовых балок с вертикальным оперением и цельноповоротным стабилизатором.
Ещё одним отличием от Як-38 было расположение крыла (Як-38 среднеплан, а Як-41 высокоплан).
На самолёт планировался двигатель ПМД Р-79В-300, однако на случай его недостаточности прорабатывался и ТРДДФ Д-30, однако в 1982 году по личному указанию А.С.Яковлева работы в этом направлении были прекращены.
Одной из основных проблем стало создание поворотного сопла ПМД. Изначально планировался вариант с плоским двухкоординатным соплом, однако опыта на его создание не хватило и было принято решение вернуться к стандартному осесиметричному, для его поворота было придумано оригинальное решение - трёхсегментное сопло, которое поворачивалось вниз аж на 95 градусов. Для осуществления не вертикального взлёта, а укороченного сопло поворачивалось на 62 градуса. Впервые в мире стала доступной возможность использования форсажа не только в горизонтальном режиме, но и на вертикальном.
В 1984 году в истории Як-41 случились два трагических события: 17 августа А.С.Яковлев ушёл на пенсию, а 20 декабря умер министр обороны СССР Дмитрий Устинов, бывший сторонником СВВП.
31 марта 1986 в проект были внесены коррективы: самолёт должен был стать многоцелевым, нести расширенную номенклатуру вооружения, иметь встроенную 30-мм пушку ГШ-30-1. Внутреннее обозначение сменилось на «изделие 48М», а название самолёта на «Як-41М».
Як-41М/Як-141 (изделие 48М) [11, 12]
Ведущим лётчиком-испытателем назначили А.А.Синицына, так как он имел хороший опыт полётов на Як-38. Сначала он тренировался на специально разработанном в ОКБ симуляторе, затем на 48-1 (первом испытательном образце самолёта), находящемся на ССМ (стенде сил и моментов). После этого, уже на 48-2, были отработаны рулёжки и висение на малых высотах.
9 марта 1987 был совершён первый полноценный полёт Як-41М по самолётному профилю.
В июне 1987 подоспел второй лётный образец (48-3), на котором струйные рули на концах хвостовых балок убрали и заменили на одно поворачивающееся сопло в носу. Первый полёт он совершил 2 апреля 1989 года и из-за очередного отставания по срокам название самолёта поменяли на «Як-141».
29 декабря этого же года состоялся первый полёт в режиме висения, а 13 июня 1990 по полному профилю, с вертикальным взлётом и посадкой.
В апреле 1991 А.А.Синицын установил на Як-141 12 мировых рекордов по скороподъёмности, максимальной нагрузке и высоте полёта с грузом, даже несмотря на то, что полёты проводились далеко не в идеальных условиях.
Наконец 24 сентября 1991 года оба лётных образца были отправлены в Североморск для прохождения испытания на борту ТАКР. 26 совершили первую посадку, 30 - первый взлёт.
5 декабря 1991 года стало роковым днём в судьбе этого самолёта - после успешного полёта Синицына, на втором лётном экземпляре взлетел В.А.Якимов. Его самолёт был тяжелее так как в баках было больше топлива, а также на пилонах были подвешены массо-габаритные модели ракет. Правильно зайдя на посадку и зависнув над палубой, самолёт начал снижаться сильно быстрее, чем следовало бы. Як упал на палубу, от удара шасси сломались и пробили топливные баки, начался пожар. Лётчик не пострадал, он катапультировался и был подобран экипажем спасательного катера. Горящий самолёт потушили, однако он уже не подлежал восстановлению. К аварии привели ошибки лётчика, который допустил превышение предела вертикальной скорости снижения, и руководителя полётов, который наблюдая со стороны, не давал лётчику никаких указаний по этому поводу.
Помимо этого на судьбу проекта повлияло и тяжёлое экономическое положение в стране, связанное с развалом Советского союза. Стредства для постройки ещё одного опытного образца и продолжения испытаний так и не были найдены. Также, полвияло и настроение в войсках - лётчики к этому времени уже были довольно негативно настроены к СВВП, в связи с опытом эксплуатации Як-38. В итоге к концу 1991 года проект не имел финансирования и в 1992 году был закрыт.
Сотрудниками ОКБ были предприняты попытки продать проект за рубеж, самолёт показали на авиакосмическом салоне в Фарнборо в сентябре 1992 года. Несмотря на хорошие оценки, ни одного заказа на него так и не поступило. Также самолёт демонстрировался на Международном авиационно-космическом салоне (МАКС) в 1993 и 1995 годах. На данный момент, Як-141 находится в Центральном музее ВВС РФ.
Российский ВМФ отказался от СВВП, сосредоточившись на обычных самолётах (МиГ-29К, Су-25УТГ, Су-33). ТАКР, на котором Як-141 потерпел аварию был продан ВМС Индии.
Проекты на базе Як-41 [13]
В 1980-х годах параллельно с Як-41 разрабатывалась его «сухопутная» версия - Як-43 (СУВП с увеличенной площадью крыла и двигателем НК-32). В 1990-х появился проект Як-201 (самолёт 5-ого поколения на основе Як-141, выполненный по схеме утка с использованием технологий снижения заметности. Проектировался и учебный вариант самолёта (Як-41УТ), однако все три проекта так и остались на бумаге из-за отсутствия финансирования.
Список рекордов [14]
Данные рекорды зарегистрированы в Международной авиационной федерации (ФАИ) и не побиты по сей день.
| Дата |
Описание |
Достижение |
| 11 апреля 1991 года |
Время подъёма на 12000м без груза |
116 с |
| 11 апреля 1991 года |
Время подъёма на 12000м с 1000кг груза |
116 с |
| 12 апреля 1991 года |
Время подъёма на 3000м с 1000кг груза |
62,41 с |
| 12 апреля 1991 года |
Время подъёма на 6000м с 1000кг груза |
74,37 с |
| 12 апреля 1991 года |
Время подъёма на 9000м с 1000кг груза |
89,09 с |
| 24 апреля 1991 года |
Масса груза, поднятого на 2000м |
2507 кг |
| 25 апреля 1991 года |
Высота полёта с 1000кг груза |
13115 м |
| 25 апреля 1991 года |
Высота полёта с 2000кг груза |
13115 м |
| 25 апреля 1991 года |
Время подъёма на 3000м с 2000кг груза |
68,5 с |
| 25 апреля 1991 года |
Время подъёма на 6000м с 2000кг груза |
88,8 с |
| 25 апреля 1991 года |
Время подъёма на 9000м с 2000кг груза |
110 с |
| 25 апреля 1991 года |
Время подъёма на 12000м с 2000кг груза |
130,5 с |
Наиболее значимые полёты [15]
| Дата |
Образец |
Описание |
| 9 марта 1987 года |
изделие 48-2 (б/н 75) |
первый полёт |
| 2 апреля 1989 года |
изделие 48-3 (б/н 77) |
первый полёт второго лётного образца |
| 29 декабря 1989 года |
изделие 48-3 (б/н 77) |
первый полёт в вертикальном режиме |
| 10 июня 1990 года |
изделие 48-3 (б/н 77) |
первый взлёт с коротким разбегом |
| 13 июня 1990 года |
изделие 48-3 (б/н 77) |
первый полёт по полному профилю |
| 26 сентября 1991 года |
изделие 48-2 (б/н 75) |
первая посадка на борт ТАКР |
| 30 сентября 1991 года |
изделие 48-2 (б/н 75) |
первый взлёт с борта ТАКР |
| 5 октября 1991 года |
изделие 48-3 (б/н 77) |
авария второго лётного образца |
| 10 сентября 1992 года |
изделие 48-2 (б/н 141) |
первое показательное выступление на авиашоу |
Проекты СВВП/СКВП/СУВП в других советских КБ
МиГ-23ПД [20]
Проектировать фронтовой истребитель МиГ-23 начали в соответствии с постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 03.12.1963 г., в 1964 году состоялись некоторые уточнения ТТХ. В первую очередь они касались обеспечения эксплуатации самолета с поврежденных или коротких взлетно-посадочных полос. Взлету с поврежденных ВПП особое значение, поэтому было решено предусмотреть в конструкции самолета специальные устройства позволяющие сократить длину разбега и пробега (ее хотели уменьшить до 180-200 метров).
За кабиной летчика внутри фюзеляжа истребителя планировалось вертикально установить пару дополнительных подъемных двигателей РД36-35 (тяга каждого 2350 кгс) разработанных в ОКБ-36 МАП под руководством главного конструктора Колесова П.А. Дополнительные двигатели должны были включаться только на режимах взлета/посадки, для создания ощутимой прибавки к подъемной силе крыла. Установку дополнительных подъемных двигателей в 1966-1967 годах отработали на экспериментальном Е-7ПД (23-01, позже получил обозначение МиГ-23ПД), который был создан на базе серийного МиГ-21С. МиГ-23 (23-01) по аэродинамической компоновке был близок к истребителю МиГ-21, у него сохранялось горизонтальное оперение и среднерасположенное треугольное крыло. При этом использовалась новая конструкция фюзеляжа. На самолете установили новый двигатель - турбореактивный двигатель с форсажной камерой Р27Ф-300 (тяга 7800 кгс), разработанный под руководством генерального конструктора Туманского С.К. в ОКБ-300 МАП – и боковые воздухозаборники имеющие полукруглое сечение. При этом вся носовая часть фюзеляжа могла использоваться под мощную радиолокационную станцию. Постройку опытного МиГ-23, имеющего подъемные двигатели, начали в марте 1966 года, она продолжалась 8 месяцев. 30 ноября 1966 г. самолет перебазировали в Жуковский на ЛИС ОКБ, где до поставки летного экземпляра Р27Ф-300 проводилась его наземная отработка. Первый экземпляр МиГ-23 (23-01), который стал единственным, не оснащался оборудованием командной радиолинии наведения и радиолокационной станцией – вместо них были установлены блоки КЗА (контрольно-записывающая аппаратура). Отсутствовало и стрелковое вооружение.
3 апреля 1967 состоялся первый полёт. Самолёт был продемонстрирован и на авиационном параде в Домодедово, однако вскоре все работы по этому прототипу были прекращены.
Еще до начала испытаний экспериментального самолета 23-01 стало понятно, что схема с дополнительными подъемными двигателями больших перспектив не имеет. Дополнительные двигатели занимали в фюзеляже много места, значительно сокращая грузоподъемность и полезный объем для топлива, а во время полета использовались лишь несколько минут. Учитывая требование увеличения продолжительности и дальности полета, для дальнейшей реализации программы по истребителю МиГ-23 приняли другой вариант компоновки самолета, который предусматривал использование крыла изменяемой геометрии.
Из-за расположения двигателей полётное время самолёта было всего 15-17 минут, шасси не убиралось из-за отсутствия места под их уборку. Во время взлёта/посадки выхлопная струя, создаваемая подъёмными двигателями, растекалась y земли в стороны, создавая при этом подсасывающий эффект; при изменении высоты и скорости влияние данного эффекта сказывалось на подъёмной силе самолёта, а также на его управляемости и устойчивости.
Т-58ВД [21]
Т-58ВД - экспериментальный истребитель с УВП ОКБ Сухого, созданный на базе Су-15. Использовался в качестве летающей лаборатории по программе создания ударного самолёта с УВП Т-6-1, от которого ведёт свою родословную фронтовой бомбардировщик Су-24. Между воздушными каналами, в ряд под углом 10 градусов к вертикали были установлены три ПД РД-36-35 с тягой 2540 кгс каждый. В верхней части фюзеляжа появились два дополнительных воздухозаборника: передний для одного и задний для двух двигателей соответственно. В нижней части фюзеляжа были установлены струйные рули.
В декабре 1965 самолёт был достроен и поступил на испытания. Во время стендовых испытаний случилось ЧП: в феврале 1966 механик лаборатории силовых установок Ухов погиб, неосторожно приблизившись к носу самолёта во время работы вентиляторной установки.
6 июля 1966 состоялся первый полёт. В процессе испытательных полётов установили, что при включенных ПД взлётная скорость снижается на 105 км/ч (с 390 до 285), а посадочная на 90 (с 315 до 225), длина разбега сокращается на 670 м (с 1170 до 500), а пробега на 440 (с 1000 до 560).
Поведение самолёта на взлёте почти не отличалось от Су-15, однако посадку затруднял значительный кабрирующий момент для противодействия которому отключался передний ПД.
Испытания длились до 1987 года и показали, что все выгоды от УВП с избытком перекрывались недостатками. Струи газов от ПД негативно влияли на элементы самолёта и ВПП, не позволяли подвешивать под фюзеляжем полезную нагрузку.
В 1968-69 гг. летающая лаборатория эпизодически поднималась в воздух, затем долго простояла «у забора» ЛИиДБ и в 1976 г. была передана в МАИ для использования в качестве учебного пособия. Но и там век Т-58ВД оказался недолгим: уже в 1980 г. он был разрезан на металлолом.
Т-6-1 [22]
Т-6-1 - один из прототипов фронтового бомбардировщика Су-24.
В марте 1966 был представлен эскизный проект, а осенью того же года уже началась стройка двух опытных образцов, однако из-за неготовности новых двигателей и БРЭО, на самолёты установили Р-27Ф2М-300 и макеты отсутсвующего оборудования.
2 июля 1967 состоялся первый полёт (управлял самолётом В.С.Ильюшин), а осенью самолёт наконец был оснащён штатными МД АЛ-21Ф и ПД РД-36-35.
Испытания выявили сложность ТЭ и пилотирования самолёта с большим количеством двигателей (2 МД и 4 ПД), вдобавок ПД значительно увеличивали расход топлива.
В ходе отработки РЛС (радио-локационной системы) миллиметрового диапазона “Орион” в установке самолета Т6-1 оказалось, что ее обтекатель имеет «неудобную» длину, вызывающую внутреннее переоотражение сигнала. Тогда радиопрозрачный кок сделали более “полным” и немного укоротили, из-за чего самолет приобрел несколько “нефотогеничную” грузноватую форму. Кроме того, на кончике кока установили хитроумную конструкцию, прозванную “гусем” — кронштейн, который нес основной ПВД, а также три антенны систем дальней и ближней навигации “Пион” и “Филин”. В таком виде машина сейчас стоит в Музее ВВС России в г. Монино, переданный туда в 1983 году.
Являясь прототипом Су-24 — истребителя-бомбардировщика с изменяемой стреловидностью крыла, сам Т6-1 имел еще консоли треугольной формы, доставшиеся ему в наследство от Су-15.
17 января 1969 В.С.Ильюшин поднял в небо Т-6-2, который уже имел крыло с изменяемой стреловидностью и не имел ПД.
Сравнение Як-141 с аналогами [23]
Як-38/Як-38М
Як-141 является развитием идей, заложенных в Як-38. Однако, несмотря на схожую компоновку (1 ПМД и 2 ПД), эти машины имеют множество отличий. По словам лётчика-испытателя Андрея Синицына, три важных отличия Як-141 от предшественника это [18]:
- хорошая механизация крыла, делающая самолёт более манёвренным;
- хорошая тяговооружённость, дающая возможность осуществлять быстрый разгон после вертикального взлёта, который к тому же полностью автоматизирован;
- меньшая дистанция торможения (около километра, что примерно в 2,5 раза меньше, чем у «тридцать восьмого»), которая обеспечивается возможностью отклонить сопло ПМД на −95° (при этом 5 градусов создают отрицательную горизонтальную составляющую).
Кроме того, Як-141 в отличие от своего предшественника обладал бортовой РЛС (Як-38 был способен атаковать только цели в поле зрения лётчика), а также мог «работать» по сверхзвуковым целям. Мощная силовая установка позволяла нести широкую номенклатуру вооружения, а увеличенные внутренние топливные баки (в 1,6 раза по сравнению с Як-38) вкупе с применением ПТБ позволяли довести боевой радиус до 900 км, что было почти в 10 раз больше, чем у «тридцать восьмого».
Як-39
Работы над Як-39 начались в 1979 году и некоторое время шли параллельно с работами над Як-41. Как и «сорок первый», Як-39 должен был стать многоцелевым самолётом - для этого на нём планировалось установить бортовую РЛС. Як-39 должен был иметь увеличенный боевой радиус по сравнению со своим предшественником — Як-38. Тем не менее, Як-39 всё ещё оставался дозвуковым самолётом, в чём уступал сверхзвуковому Як-41. На новой машине в качестве подъёмно-маршевого двигателя планировалось использовать Р28В-300, тяговые характеристики которого значительно уступали ПМД Як-41 (максимальная тяга - 7100 кгс против 15500 кгс у Р79В-300). Предложение конструкторов использовать более перспективный Р30В-300 (который заимствовал некоторые конструктивные элементы Р79В-300 и находился в стадии разработки) было отклонено. Как и на Як-41, на Як-39 планировалось использование поворотных сопел у подъёмных двигателей. Однако Як-39 так и не был построен.
AV-8 Harrier
Самолёты ВВП типа «Харриер» стали первыми серийными машинами этого класса и являлись основными соперниками Як-38 и Як-141. Они строились по другой компоновочной схеме - с единым ПМД, реактивные струи которого направлялись при помощи четырёх маленьких поворотных сопел. На момент первого полёта Як-141 в вооружённых силах государств блока НАТО уже активно эксплуатировалось второе поколение самолётов типа «Харриер» (BAE Harrier II и McDonnell Douglas AV-8B Harrier II), а также модернизированные машины первого поколения. Всё ещё оставаясь дозвуковым самолётом, обновлённый «Харриер» уже обладал бортовой РЛС.
По словам Андрея Синицына, манёвренность «Харриера» лучше, чем у Як-141, благодаря использованию отклоняемого вектора тяги. Но при этом происходят уменьшение горизонтальной составляющей и торможение самолёта, что в реальном бою может привести к поражению. В то же время на Як-141 Андрей Александрович успешно «крутил виражи», используя форсаж, которого «Харриер» лишён [18]. И «Як», и «Харриер» использовались для установки рекордов в классе СВВП. Без боевой нагрузки на высотах до 3 км «Харриер» показал себя лучше.
Стоит отметить, что и среди сверхзвуковых СВВП Як-141 был далеко не первый - проекты создания таких самолётов прорабатывались ещё в 1950-1960-х годах. Успешных из них (то есть летавших и преодолевших скорость звука) известно только четыре — это французский Mirage IIIV (3 экземпляра) и немецкий VJ 101 (2 экземпляра), а также два участника американской программы создания самолёта пятого поколения JSF (1990-е - 2000-е) - X-32B и X-35B. Английские проекты P.1154 и P.125 были закрыты и остались лишь на бумаге [24], а американский XFV-12 хоть и был построен, но оказался неспособным к вертикальному полёту [25].
Mirage IIIV
«Мираж», имевший 1 маршевый и 8 подъёмных двигателей, 12 октября 1966 года смог достичь скорости в 2,04 Маха. Вес множества двигателей делал почти невозможной подвеску какого-либо вооружения (боевая нагрузка серийного самолёта должна была составить 900 кг, и это при том, что он виделся создателям как тактический истребитель-бомбардировщик, носитель ядерного оружия), а их эксплуатация была невероятно сложна. Кроме того, «Мираж» достигал сверхзвуковых скоростей только при горизонтальном взлёте. Он разбился через 4 месяца после первого полёта, так и не перейдя звуковой барьер после вертикального взлёта.
VJ 101
Силовая установка VJ 101 состояла из 6 двигателей (4 ПМД и 2 ПД), а его максимальное достижение было поменьше - M=1,04 (хотя проектом предусматривалась максимальная скорость, соответствующеая M=2). VJ лишь ненамного превысил скорость звука, после чего проект тоже закрыли в пользу дозвукового СВВП VAK 191B. «Як», в свою очередь, достиг скорости в 1,5 Маха, в то же время обладая возможностью нести до 2600 кг вооружений. Возможности самолёта были успешно доказаны 12 мировыми рекордами. При этом его силовая установка состояла из меньшего числа двигателей.
X-32B и X-35B (F-35B)
Несмотря на внешнюю схожесть, F-35B (модификация F-35 с ВВП) отличается от Як-141 по конструкции и компоновке. У F-35B, как и у Як-141, применена комбинированная силовая установка Rolls-Royce LiftSystem (1 ПМД + 1 подъёмный вентилятор), отсек с подъёмным вентилятором (он выполняет ту же функцию, что и два ПД на «Яке») также размещён за кабиной пилота, но как раз за счёт использования «холодного» вентилятора вместо двух ПД (как у Як-38, Як-141 и других подобные им) повышается устойчивость из-за уменьшения эффекта всасывания, которое образуется из-за горячего воздуха при полёте над землёй. Сопло подъёмно-маршевого двигателя также охвачено хвостовыми балками, хотя их длина меньше (из-за отсутствия в них струйных рулей как у Як-141) и имеют дополнительную систему понижения температуры выходящих потоков газов для снижения заметности в ИК диапазоне. Конструкция сопла ПМД использует идею воплощённую на Як-141 Р79В-300 (вращающиеся в противоположных направлениях сегменты). Но исторически, США имели опыт в создании двигателей с поворотным соплом, первый прототип был сделан в 1970-х годах для проекта СВВП Convair Model 200. Также Великобритания (Rolls-Roys) совместно с Германией (MAN Turbo) в конце 1960-х годов сделали двигатель с поворотным соплом RB.153 для проекта VJ 101E. Струйных рулей всего два и расположены под частями крыла, в то время как у Як-141 они находятся по периметру самолёта (хвост, нос и законцовки крыла). Несмотря на всё это, с 1991 по 1997 год компания-разработчик F-35, Lockheed Martin, сотрудничала с ОКБ Яковлева [26]. По некоторым данным, в 1995 году яковлевцы с разрешения правительства России продали американцам всю документацию по Як-38 и Як-141.
Другим проектом сверхзвукового СВВП пятого поколения является X-32B фирмы «Боинг». В нём используется компоновка, как на самолётах типа «Харриер» - с единым подъёмно-маршевым двигателем F119-614C. Этот двигатель является модификацией двигателя, разработанного для самолёта F-22 «Раптор», однако помимо плоского сопла он имеет два передних маленьких сопла и струйные рули для ВВП. Основные плюсы X-32B, как и F-35B, перед «Яком» - это их малозаметность, наличие внутреннего отсека вооружений, большой боевой радиус. Также оба самолёта превосходят Як-141 по максимальной боевой нагрузке - 2600 кг у «Яка» против 6350 кг у X-32B [27] и 6800 кг у F-35B [28]. Кроме этого, важное преимущество F-35B (как и последних модификаций «Харриера») - это возможность дозаправки в воздухе, что позволяет увеличить боевой радиус.
Заключение
Путь от первых робких висений Як-36 до мировых рекордов Як-141 был отмечен как выдающимися инженерными победами, так и серьёзными неудачами, который наглядно демонстрируют высокую техническую сложность самолётов подобного типа.
Основные трудности и неудачи, с которыми столкнулись конструкторы, были системными: борьба с эффектом «подсоса», рециркуляцией раскалённых газов двигателей, всевозможные отказы, аварии и лётные происшествия...
Всё это требовало не только создания новых систем управления самолётом (струйные рули) и улучшения автоматики (САУ), но и разработки качественных учебных пособий для лётчиков строевых частей. Силовые установки самолётов с ВВП по началу были весьма ненадёжны, имели малый ресурс, не были приспособлены к эксплуатации в строевых частях. Ярким свидетельством этого является Як-38, все его потери (48 самолётов из 231 выпущенного) были не по боевым причинам, а из-за технических неисправностей, погибли лётчики. В связи с опытом эксплуатации Як-38 настроения советских лётчиков к СВВП сложились в большинстве своём негативные. На работы в этой сфере требовались и большие экономические ресурсы. Однако расцвет разработок СВВП в Советском союзе пересёкся с развалом страны, экономическая поддержка прекратилась, на тот момент прекратилось финансирование почти всех военных проектов. Все эти факторы в совокупности привели к закрытию всех работ по этой теме.
Однако о надобности СВВП нельзя говорить однозначно: с одной стороны, эти машины открывали уникальные тактические возможности, прежде всего для палубной авиации, не зависящей от больших аэродромов; с другой стороны, пилотирование СВВП требовало от лётчика высочайшей квалификации, готовности к любым нештатным ситуациям, полного доверия автоматике, которая, к сожалению, не всегда работала штатно. Лётчикам по сути нужно было осваивать не новый тип самолёта, а новую философию полёта.
Несмотря на все трудности, отечественная школа СВВП добилась выдающихся результатов. Як-141 стал единственным в мире реально летавшим сверхзвуковым СВВП, установившем 12 мировых рекордов, непобитых и по сей день. Многие технические решения опередили своё время, например, поворотное сопло ПМД, которое может использовать форсаж на вертикальных режимах. По некоторым данным аналогичный механизм на F-35B разрабатывался именно на основе Як-141.
Можно сказать, что вопрос целесообразности СВВП является не столько технической, сколько военно-стратегической и экономической проблемой. Опыт СССР показал, что создание и эксплуатация самолётов подобного типа требуют колоссальных ресурсов, а их боевая эффективность жёстко ограничена компромиссом между полезной нагрузкой, радиусом действия и подготовленностью личного состава. Несмотря на тактическое преимущество в независимости от больших ВПП, эти машины остаются узкоспециализированным и весьма дорогим инструментом, оправданность применения которого в том или ином случае должна быть тщательно взвешена. На Западе в строю до сих пор стоит на вооружении ударный СВВП AV-8 Harrier, а также начал производиться F-35B (многоцелевой истребитель с ВВП). Российский ВМФ отказался от СВВП в пользу традиционных палубных истребителей. Но концепция СВВП (в том числе и на примере Як-141) всё же доказала свою жизнеспособность и её исторический путь, а также полученный при разработке опыт вполне могут быть использованы при появлении таких проектов в наше время.
Однако приняв во внимание все негативные и положительные качества СВВП в сравнении с самолётами классической компоновки можно заключить, что самолёты с ВВП сильно сложнее в техническом плане, их разработка требует в разы больше усилий, вместе с этим они сложнее и дороже в производстве, имеют повышенную аварийность, требуют высокой квалификации лётного и технического состава, имеют меньшее количество точек подвески. В то же время на обычных самолётах активно внедряется ОВТ (отклоняемый вектор тяги), который позволяет немного сократить разбег и пробег, а в совокупности с тем, что такая установка весит меньше, чем система подъёмных и маршевых двигателей, то и в манёвренных характеристиках обычный самолёт с ОВТ имеет преимущество, преимущество в скорости также за стандартной схемой. СВВП были бы прекрасны в использовании ВМС, однако корабли-носители этих самолётов (ТАКР) давно ушли на покой, а единственный российский авианосец «Адмирал Кузнецов», в силу длительности эксплуатации, нуждается в ремонте и на данный момент его дальнейшая судьба неизвестна.
Исходя из этого можно сделать вывод, что на сегодняшний день идея СВВП себя изжила, так как самолёты с ВВП на данный момент не имеют каких-либо значимых преимуществ перед самолётами стандартной схемы, а тем более перед самолётами с ОВТ. Отклоняемый вектор тяги по сути стирает грань между ВВП и стандартной схемой, совмещая в себе лучшие качества от обоих, но это уже совершенно другая история.
Список использованной литературы
- Як-36#История // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-36#История (дата обращения: 05.09.2025).
- Яковлев Як-38 // Уголок неба URL: https://airwar.ru/enc/fighter/yak38.html (дата обращения: 07.09.2025).
- Як-38#История_создания_и_эксплуатации // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-38#История_создания_и_эксплуатации (дата обращения: 07.09.2025).
- Чечин А., Окопелов Н. Грозный "Як" // Наука и техника. - 2008. - №9. - С. 57.
- Авиационные происшествия с Як-38 // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Авиационные_происшествия_с_Як-38 (дата обращения: 10.09.2025).
- Яковлев Як-38М // Уголок неба URL: https://airwar.ru/enc/fighter/yak38m.html (дата обращения: 8.09.2025).
- Як-38М // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-38М (дата обращения: 9.09.2025).
- Як-39 // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-39 (дата обращения: 10.09.2025).
- Як-38#Модификации // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-38#Модификации[5] (дата обращения: 11.09.2025).
- Як-36#Представители // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-36#Представители (дата обращения: 12.09.2025).
- Яковлев Як-141 // Уголок неба URL: https://airwar.ru/enc/fighter/yak141.html (дата обращения: 14.09.2025).
- Як-141#История // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-141#История (дата обращения: 15.09.2025).
- Як-141#Модификации // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-141#Модификации (дата обращения: 16.09.2025).
- Як-141#Рекордные полёты // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-141#Рекордные полёты (дата обращения: 17.09.2025).
- Як-141#Наиболее значимые полёты // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-141#Наиболее значимые полёты (дата обращения: 18.09.2025).
- Як-141#Опытные образцы // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-141#Опытные образцы (дата обращения: 19.09.2025).
- Братухин А.Г., Валуев Н.О., Гисберг Л.А. и др. Морская авиация России. - М.: Машиностроение, 1996. - 238 с.
- Берне Л. Як-141 - сверхзвуковая "вертикалка" // Крылья Родины. - 1994. - №6. - С. 1-4.
- Швыдкин А. Як-141: прерванный взлёт // Авиапанорама. - 2005. - №5. - С. 6.
- Экспериментальный истребитель с УВП МиГ-23ПД // Военное обозрение URL: https://topwar.ru/20250-eksperimentalny-istrebitel-s-uvp-mig-23pd.html (дата обращения: 20.09.2025).
- Сухой Т-58ВД // Уголок неба URL: https://airwar.ru/enc/xplane/t58vd.html (дата обращения: 21.09.2025).
- Монино, ОКБ "Сухой", Музей ВВС, Сухой, Т-6-1 // Центральный музей ВВС РФ URL: https://aviamuseum.ru/t6-1/ (дата обращения: 22.09.2025).
- Як-141#Сравнение с аналогами // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Як-141#Сравнение с аналогами (дата обращения: 23.09.2025).
- The P.1154 story // WebArchive URL: https://web.archive.org/web/20190115012733/http://www.harrier.org.uk/history/history_p1154.htm (дата обращения: 24.09.2025).
- XFV-12 // GlobalSecurity URL: http://www.globalsecurity.org/military/systems/aircraft/xfv-12.htm (дата обращения: 25.09.2025).
- The Story How The F-35 Might Have Some Russian Blood // NationalInterest URL: http://nationalinterest.org/blog/the-buzz/the-story-how-the-f-35-might-have-some-russian-blood-25571?page=show (дата обращения: 26.09.2025).
- Aircraft Museum - X-32 // Aerospaceweb URL: https://aerospaceweb.org/aircraft/research/x32/ (дата обращения: 27.09.2025).
- F35-B Short Takeoff/Vertical Landing Variant // WebArchive URL: https://web.archive.org/web/20150623190420/http://www.lockheedmartin.com/us/products/f35/f-35b-stovl-variant.html (дата обращения: 28.09.2025).
Прочая литература по теме
- Якубович Н. Первая "вертикаль" // Крылья Родины. - 1999. - №3. - С. 1-6.
- Астахов Р. Опытный самолёт ВВП Як-36 // Русская Сила
- Абидин В. Незабываемый Як-38: 15 лет в серии, 15 лет в строю // Крылья Родины. - 2008. - №5. - С. 14-22.
- Абидин В. Незабываемый Як-38: 15 лет в серии, 15 лет в строю // Крылья Родины. - 2008. - №6. - С. 11-18.
- Лунёв Ю. Як-38 - тернистый путь первопроходца // Авиация и Время
- Гордон Е. Самолёт вертикального взлёта и посадки // Авиация и космонавтика
- Мордовин С. Палубная авиация началась с Як-38 // Крылья Родины
- Якубович Н. Боевые реактивные самолеты А.С.Яковлева
- Артемьев А. Взлетающий с корабля // Крылья над морем
- Левин М. Самолеты вертикального взлета и посадки // Авиация и космонавтика
- Астахов Р. Палубный штурмовик ВВП Як-38 // Русская Сила
- Балакин С.А., Заблоцкий В.П. Советские авианосцы. Авианесущие крейсера адмирала Горшкова. - М.: Коллекция, Яуза, ЭКСМО, 2007. - 240 с.
- Лунёв Ю. Вертикалка // Мир авиации. - 1994. - №6. - С. 16-25.
- Ружицкий Е.И. Европейские самолёты вертикального взлёта. - М.: Астрель, АСТ, 2000. - 256 с.
- Фомин А. В. Су-33. Корабельная эпопея. - М.: РА Интервестник, 2003. - 248 с.
- Колногоров В. В. Последний самолёт Советского Союза // Авиамастер. - 2003. - №7. - С. 2-12.
- Совенко А., Заярин В. Як-141: критический момент биографии // Аэрохобби. - 1992. - №2. - С. 17-22.
- Проклов В. Несостоявшиеся перехватчики ОКБ П.О.Сухого // Авиация и космонавтика. - 2017
- Астахов Р. Фронтовой бомбардировщик Су-24 // Русская сил
Приложения
|