СВВП
Главная | Авторы | Теория | Ссылки
Авиамобили
Бесхвостка
Где установить двигатель?
Двухфюзеляжные
Дископланы
КИГ
Конструктивная специфика
Летающее крыло
Нетрадиционное применение
Полипланы
СВВП
Тандем
Треугольное крыло
Утка
Шасси
Экранопланы

Rambler's Top100
Германия | СССР-Россия | США | Франция


СССР

 

Схемы и фотографии

СВВП Як-141

Як-141 - первый самолет, сочетающий в себе качества сверхзвукового истребителя и вертикально взлетающего ЛА. Кроме возможностей обычного самолета, Як-141 имеет следующие преимущества:

- взлет без выруливания на ВПП непосредственно из укрытия по выводной рулежной дорожке с обеспечением массового ввода в бой подразделения Як-141;

- эксплуатация самолета с поврежденных аэродромов;

- рассредоточение самолетов на большом количестве малоразмерных площадок с обеспечением повышенной выживаемости и скрытности базирования;

- сокращение в 4—5 раз времени взлета подразделения самолетов Як-141 из положения готовности № 1 по сравнению с подразделением обычного взлета;

- сосредоточение группировки истребительной авиации для перехвата воздушных целей на угрожаемых направлениях вне зависимости от наличия там развитой аэродромной сети;

— ведение ближнего маневренного боя, нанесение ударов по наземным и надводным целям;

— малое время реагирования на вызов сухопутных войск за счет небольшого подлетного времени и одновременного взлета большого количества самолетов с рассредоточенных площадок, находящихся вблизи линии фронта;

— базирование как на авианесущих кораблях ВМФ, так и на судах морского флота, не имеющих развитой полетной палубы, а также на ограниченных взлетно-посадочных площадках и участках автодорог.

Специфические требования к самолету ВВП (вертикальный взлет, базирование на кораблях с ограниченной полетной палубой, сверхзвуковая скорость полета, а также перечень решаемых задач) определили как внешний облик самолета, так и состав бортового оборудования.

Самолет представляет собой высокоплан нормальной аэродинамической схемы с двухкилевым оперением, крепящимся к двум консольным балкам. Крыло — трапециевидное, с малым удлинением, имеет в корневой части наплывы. Параметры и профиль крыла выбраны для достижения сверхзвуковых скоростей, длительного крейсерского полета, ведения маневренного воздушного боя. Угол стреловидности по передней кромк 30 град., угол поперечного V крыла — 4 град.

При корабельном базировании крыло складывается. Его размах в сложенном положении — 5,9 м. В корневой и складывающейся частях — поворотные носки. Кроме того, в корневой части расположе ны закрылки, а на складывающейся -элероны, имеющие механическую связь со струйными рулями.

Фюзеляж прямоугольного сечения выполнен с учетом правила площадей. Воздухозаборники регулируемые, прямоугольные. На боковой поверхности — клапана дополнительной подпитки воздухом ПМД при его работе на земле.

За кабиной летчика расположен отсек с двумя подъемными турбореактивными двигателями РД-41 (тяга — 4100 кгс) разработки Рыбинского производственного объединения моторостроения (генеральный конструктор Александр Новиков). Двигатели установлены под углом 10° к вертикальной оси. Сверху за фонарем кабины отсек закрывается створкой. В ней — 8 подпружиненных клапанов подпитки, открывающихся перепадом давления при запуске подъемных двигателей. Створка отсека совместно с входным устройством, профиль которого выполнен по лемнискате, организует воздушный поток на входе в подъемные двигатели (ПД). Снизу отсек закрывается нижними створками.

Двигатель РД-41 — одновальный, одноконтурный, с поворотным сужающимся реактивным соплом. Его поворотный насадок обеспечивает отклонение вектора тяги в продольной вертикальной плоскости на угол +_ 12,5° от продольной оси двигателя.

Компрессор — осевой, семиступенчатый с регулируемым направляющим аппаратом 1-й ступени. Система смазки порционная с циркуляцией порции масла на каждой опоре ротора. Система подачи топлива к двигателю интегрирована с системой топливопитания подъемно-маршевого двигателя и поэтому не имеет своего подкачивающегося насоса и насоса высокого давления.

Так как двигатель предназначен только для совместной работы с подъемно-маршевым, то он оборудован неприводными агрегатами топливопитания и регулирования.

Система автоматического управления двигателем — трехканальная, электронная, с полной ответственностью, всере-жимная, без механической связи с рычагом управления в кабине пилота.

Запуск осуществляется при подаче воздуха от ПМД непосредственно на турбину для раскрутки ротора. Двигатель может запускаться и в полете с оборотов авторотации. ПД могут работать до высоты 2500 м при скорости полета не более 550 км/ч.

Комплексная электронная бортовая система управления СУ обеспечивает работу ПД на всех режимах. Запуск ПД на земле и в полете (в том числе открытие и закрытие кранов топливопитания, заслонок отбора воздуха на раскрутку, створок отсека) производится автоматически при нажатии летчиком кнопки «запуск ПД».

Основные данные ПД. Расход воздуха через компрессор — 53 кг/с, степень повышения давления в компрессоре — 6,28, температура выходящих газов — 1330° К, тяга максимального режима — 4100 кгс, частота вращения ротора газогенератора - 12 500 об/мин.

В нижней части фюзеляжа установлены щитки повышения эффективности вертикального взлета — 2 поперечных подвижных и 2 продольных неподвижных. В задней части фюзеляжа расположен подъемно-маршевый турбореактивный двух-контурный двигатель Р-79 разработки АМНПК «Союз» (генеральный конструктор Василий Кобченко).

Двигатель спроектирован по двухвальной модульной схеме со смещением потоков. Впервые в мире конструкторам-двигателистам удалось осуществить в поворотном реактивном сопле форсажный режим (отклонение газового потока возможно и на форсаже). Величина полной тяги 15 500 кгс. Система регулирования Р-79 — электронная трехканальная, при работе с горизонтальным соплом дублируется гидромеханическим регулятором подачи топлива.

При вертикальном взлете и посадке ПМД в составе СУ отклоняет вектор тяги на 95° (вертикальный взлет), изменяет величину тяги для балансировки самолета по тангажу, подает воздух на стругйные рули для балансировки машины по крену и курсу (на этом режиме предельная тяга двигателя снижается до 14 000 кгс) и подает воздух в ПД для их запуска и топливо для работы на всех режимах. Кроме этого, ПМД обеспечивает системы самолета электроэнергией и давлением сервожидкости.

Р-79 отличается бездымностью выхлопных газов и малым содержанием в них углекислого газа.

Для поворота сопла ПМД в задней части фюзеляжа имеется складывающаяся створка, состоящая из двух половин. Привод створки — гидроцилиндр находится в нижней части фюзеляжа и закрыт обтекателем. Сопло располагается примерно на 2/3 длины самолета (между двумя хвостовыми балками), с тем чтобы обеспечить баланс тяг ПМД и ПД на переходных режимах и режимах висения. При этом точка приложения суммарного вектора тяги проходит через центр тяжести самолета.

При коротком взлете сопло после начала движения от горизонта останавливается в положении 62°. Перевод его в горизонт осуществляется автоматом разгона или вручную рычагом управления соплом. В горизонтальном полете на крейсерском режиме двигатель обладает рекордной для ПМД экономичностью: удельный расход топлива — 0,66 кг/кгс час.

Управление по курсу и крену на режимах висения, взлета и посадки осуществляется традиционными для самолета ВВП струйными рулями, которые установлены в законцовках крыла и носовой части самолета Управление по тангажу происходит за счет изменения соотношения тяг ПД и ПМД. В этом большое преимущество составной силовой установки перед однодвигательной.

Как происходит вертикальный взлет самолета? Первым запускается ПМД с реактивным соплом в горизонтальном положении, затем оба ПД. После этого сопло ПМД переводится в положение «вертикаль», обороты всей СУ увеличиваются до максимальных (при необходимости включается форсажный режим ПМД) и производится вертикальный взлет На высоте не менее 10 метров летчик начинает разгон самолета, переводя постепенно сопло ПМД в положение «Горизонт». По мере нарастания горизонтальной составляющей тяги и соответственно скорости по лета появляется аэродинамическая подъемная сила крыла. С ее увеличением автоматически уменьшается тяга ПД. По достижении эволютив-ной скорости полета (скорость, при которой самолет полностью управляется аэродинамическими рулями) — сопло ПМД переводится в горизонт, ПД выключаются, а створки их отсека закрываются. Схема управления самолетом становится традиционной.

При коротком взлете, а при этом существенно увеличиваются полезная нагрузка и дальность полета (за счет экономии топлива, так как при вертикальном взлете расход его весьма велик), сопло ПМД после запуска ПД переводится в вертикальное положение не полностью, а лучше всего на 65° от вертикали При этом появляется существенная по величине горизонтальная составляющая тяги, и самолет сразу начинает разгоняться. Дальше все делается, как сказано выше.

Ясно, что для самолетов ВВП чрезвычайно важна комплексная отработка силовой установки с определением сил и моментов от струйного управления на околонулевых скоростях. При этом необходимо определить эффективную тягу СУ, а также отработать соотношение тяги ПД и ПМД на установившихся и динамических режимах работы Надо отметить, что испытания на моделях не дают ответа на эти вопросы, так как результаты существенно зависят и от положения самолета над землей и его пространственного положения по углам крена и тангажа. В то же время данные для определения параметров систем управления самолетом должны быть получены до его первого вертикального взлета.

Для этого проводятся натурные испытания машины на специальной установке, называемой стендом сил и моментов (ССМ).

ССМ для самолетов ВВП представляет собой трехопорную штанговую конструкцию, на которую устанавливается ЛА. Штанги стенда препарированы тензодатчиками Они обеспечивают замеры усилий по всем трем осям при работе силовой установки и струйных рулей Только с помощью ССМ можно получить данные по растеканию горячих струй от ПД и ПМД и отработать защиту самолета и двигателей от их попадания

Самолету можно придавать ожидаемые эксплуатационные углы по крену и тангажу, что позволяет оценить все критические режимы работы СУ. ССМ позволяет отрабатывать и разновидности взлетов и посадок самолетов ВВП. Например, взлет и посадку с короткими дистанциями разбега и пробега.

Оборудование самолета располагается в трех отсеках в носовой части фюзеляжа, в районе воздухозаборников ПМД и в хвостовых балках. Пилотажно-навигационный комплекс обеспечивает ручное, директорное и автоматическое управление самолетом от взлета до посадки. Причем — в любое время суток, различных метеоусловиях и на всех географических широтах. Система управления вооружением включает многорежимную РЛГ «Жук» с системой единой индикации, благодаря которой выполняются боевые задачи.

Для воздушного боя и штурмовки наземного противника (бронетехники) самолет имеет 30-мм встроенную пушку ГШ-30. Управляемые ракеты и неуправляемые средства поражения размещены на крыльевых точках подвески. В большинстве вариантов вооружения можно применять подвесной топливный бак для увеличения боевого радиуса. Перечень ракет для Як-141 очень широк, так как оборудование самолета универсальное. Могут применяться управляемые ракеты Р-60, Р-73 и более «тяжелые».

Для поражения живой силы и бронетехники используются НРС различных калибров, управляемые бомбы типа КАБ и контейнеры КМ ГУ-2 с малогабаритными боеприпасами. Предусмотрено применение и специального «морского» оружия: Х-25Р и Х-25Т.

Система спасения включается при отклонении сопла ПМД от горизонта вниз более чем на 30° и обеспечивает автоматическое спасение летчика. Причем на всех режимах, включая вертикальный взлет, посадку, околонулевые скорости. Катапультируемое кресло К-36 — унифицированное. Его используют на большинстве наших боевых машин.

Испытания Як-141 проводил летчик-испытатель Андрей Синицын. Сначала он попробовал машину на стенде сил и моментов, потом были произведены пробные рулежки и подлеты. Первый взлет по-самолетному произошел 9 марта 1987 года.

Яковлевская фирма при создании Як-38 приобрела богатый опыт по комбинированной схеме СУ. Поэтому отладка на ССМ балансировочных характеристик была проведена так, что первый вертикальный взлет до высоты 5 метров прошел без затруднений. Почему 5 м? Дело в том, что в случае падения машина не разбивается — это расчетная высота. В то же время возмущения от отраженных газовых струй самые большие до 2 м. Поэтому труднее всего пилотировать СВВП от 0 до 2 м.

Второй раз машину подняли на 10-15 м. К сожалению, в это время вышел из строя ССМ, и отработку режимов провели прямо в полетах. Первый перевод сопла ПМД сделали в полете по-самолет-иому — вначале на 30°, потом — 45°, 60° и так до 90°. Далее ступенчато по 50 км/ ч уменьшали скорость вплоть до зависания. А затем, соединив все отработанные элементы, выполнили вертикальный взлет и, наконец, 13 июня 1990 года — полный профиль (с вертикальными взлетом и посадкой).

Рассказывает Андрей Синицын: «Чем отличается Як-141 от Як-38? У него очень хорошая механизация крыла. Закрылки и поворачивающиеся носки при маневрировании (они отклоняются автоматически при увеличении угла атаки) очень эффективны. За счет хорошей тяговооруженности — энергичный разгон после взлета по вертикали. Кстати, программа разгона полностью автоматизирована.

И третье — очень интенсивное снижение горизонтальной скорости. Дистанция торможения чуть больше километра (примерно в 2,5 раза меньше, чем на Як-38). Происходит это благодаря тому, что у ПМД «сто сорок первого» сопло становится в положение 95 градусов, то есть — 5 градусов на создание отрицательной горизонтальной составляющей. А вообще на самолетах ВВП летчик за счет увеличения тангажа может существенно уменьшить дистанцию торможения.

Делали мы и высший пилотаж—здесь отличился Владимир Якимов. Хотя при этом великовата нагрузка на крыло, но зато отличная тяговооруженность.

Я дошел до углов атаки 25°, и еще сохранялась поперечная управляемость. Можно было хорошо крутить виражи.

Часто говорят, что маневр у «Харриера» лучше, так как он использует изменяемый вектор тяги. Но надо иметь в виду, что при этом уменьшается горизонтальная составляющая и происходит торможение. А в бою потерял скорость, считай, что тебя сбили. Я думаю, что такой пилотаж с изменением вектора тяги на одну атаку: попал—не попал. А на Як-141 на малых скоростях я с включенным форсажем могу очень энергично «крутить» виражи.

В апреле 1991 года на Як-141 было установлено 12 мировых рекордов, которые показали, что в классе ВВП ему равных нет.Мы сделали 12 полетов, из них 4 зачетных.

Профиль был такой: взлет не менее 20 м строго по вертикали — (такие правила), разгон у земли на высоте 100—200 м до скорости 1000 км/ч. Затем ставил машину практически вертикально (тангаж 90°) и со скоростью 270 м/с (вертикальной!) проносился по высотам 1000, 2000,3000 м. Естественно, трудней всего далась рекордная высота 12 000 м, так как приборная скорость уже небольшая и надо очень аккуратно пилотировать.

Какие тут сложности? КТС (кинотеодолитные станции) не могли меня захватить (надо было, чтобы из четырех КТС «вели» три). Не ожидали, что мы будем так резко набирать высоту. Две станции фиксировали момент вертикального взлета и посадки, а две другие, вынесенные на 20—30 км от аэродрома, начинали за мной следить после достижения высоты 1000 м. Так вот, они меня «прозевывали», — скороподъемность была огромная! Чтобы третий кинотеодолит мог за мной следить, мы были вынуждены поставить специальную дымовую шашку. Но КТС дыма не видела — скорость чересчур большая — на пленках была видна только огненная точка факела.

Все рекорды по скороподъемности надо ставить до температуры +15° С, а когда выше — тяговые характеристики начинают ухудшаться. Все подготовительные полеты мы делали до +15°, а зачетные, когда стало тепло и потеряли в результате до 10 секунд, так что у нас еще есть резервы.

«Харриер» ставил рекорды без полезной нагрузки, и объективно у него до высоты 3000 м имеются преимущества. С нагрузкой у Як-141 полное превосходство по всем высотам».

Сейчас летчик-испытатель Андрей Синицын — заместитель генерального директора яковлевской фирмы по летным испытаниям.

Распад Союза, а затем и бедствия, обрушившиеся на нашу армию, коснулись и корабельной авиации: финансирование работ по Як-141 прекратили.

Хочется верить, что программа создания универсального СВВП в России будет возрождена, а Як-141 и его модификации займут достойное место в ВВС.

В заключении хочется сказать, что при показе Як-141 на авиасалоне МАКС в 1993 году представители фирмы "Локхид Мартин" проявили большую заинтересованность к самолету, вернее к конструктивно силовой схеме самолете и его двигателям. Спустя 9 лет, в тендере на постройку самолете укороченного взлета и вертикальной посадки (JSF), выйграл как раз вариант фирмы "Локхид Мартин", какорый как две капли воды похож на наш "сто сорок первый" - те же два ПД и ПМД с изменяемым вектором тяги.
наверх ТТХ СВВП Як-141

Источники:

  • Журнал "Крылья Родины" /№4, 1994 г./ стр.4
  • Журнал "Крылья Родины" /№5, 1994 г./ стр.1
  • Журнал "Крылья Родины" /№6, 1994 г./ стр.1
  • Е.И. Ружницкий "Европейские самолеты вертикального взлета" /Москва, Астель, 2000г./ стр.217