Европейские самолеты вертикального взлета

Текст добавлен: 21 октября 2016, 21:38

Текст книги "Европейские самолеты вертикального взлета"

Автор книги: Евгений Ружицкий

Жанры:

Справочники

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 11 страниц)

Шасси трехопорное, убирающееся, носовая опора убирается назад, главная – вперед в фюзеляж. На каждой опоре по одному колесу на рычажной подвеске, база шасси 5,5 м, колея – 2,75 м.

Силовая установка состоит из одного подъемно– маршевого ТРД Р27В-300 с тягой 6100 кгс или Р28В-300 с тягой 6800 кгс, разработанных в ОКБ «Союз», и двух подъемных ТРД РД36– 35ФВР с тягой по 2900 кгс или РД36-35ФВР (2x3100 кгс), созданных в Рыбинске. Двигатели размещены в фюзеляже самолета в двух отсеках. Отсек подъемных двигателей, в котором они установлены тандемом с наклоном 10° вперед, расположен за кабиной летчика. Отсек подъемно-маршевого двигателя находится за передним топливным баком.

Воздухозаборники подъемных двигателей расположены под верхней открывающейся створкой за кабиной летчика, а воздухозаборники подъемно-маршевого двигателя – боковые однорежимные, снабжены перепускными створками и щитками для слива пограничного слоя.

ПМД имеет одиннадца– тиступенчатый компрессор и двухступенчатую турбину, сопло – нерегулируемое. Запуск ПМД – электрический от внешнего источника питания. ПД имеют шестиступенчатый компрессор и одноступенчатую турбину.

Топливо общей массой 2750 кг размещается в двух герметичных топливных фюзеляжных отсеках.

Целевое оборудование. Пилотажно-навигационное и радиотехническое оборудование самолета обеспечивает автономную навигацию (программирование маршрута полета, выведение самолета в район цели и возвращение к аэродрому посадки). В состав оборудования входят: система автоматизированного управления полетом САУ-36, автоматический радиокомпас АРК-15М, радиовысотомер РВ-5, радиосистема ближней навигации РСБН-36, система опознавания СРО-2М, маркерный радиоприемник МРП-56П, радиостанция Р– 860-1 и другая аппаратура. Установлен оптический прицел АСП-ПФД-21 и фотоконтрольный прибор СШ– 45-100-ОС.

В комплекс обороны самолета входят станция предупреждения «Сирена-ЗМ», а также аппаратура постановки активных помех «Си– рень-И» («Гвоздика»).

Для контроля работы оборудования и самолетных систем установлен самописец «Тестер-УЗЯ» (или «Тестер-УЗЛ»), позволяющий вести одновременную запись 50 параметров.

Общесамолетные системы. На борту имеется три гидравлические системы:

– основная гидросистема, обеспечивающая работу гидроусилителей системы управления самолетом, управление разворотом передней стойки шасси, раскладывание и складывание консолей крыла, источником питания основной гидросистемы является насос НП-72М, установленный на коробке приводов подъемно-маршевого двигателя;

– гидросистема силовых приводов, обеспечивающая уборку и выпуск шасси, закрылков, открытие и закрытие створок отсека подъемных двигателей, за

слонок отбора воздуха при реактивном управлении самолетом, заслонок подачи воздуха на запуск подъемных двигателей и к переднему струйному рулю;

– дублирующая гидросистема, обеспечивающая питание гидроусилителей управления самолетом в случае выхода из строя основной гидросистемы.

Пневматическая система состоит из двух автономных систем: аварийной и резервной. От аварийной пневмосистемы осуществляется рабочее торможение колес, аварийный выпуск шасси и закрылков, аварийное открытие створок отсека подъемных двигателей, заслонок струйных рулей,

выпуск и сброс тормозного парашюта.

Резервная пневмосисте– ма служит для аварийного торможения колес главных опор шасси и аварийного выпуска тормозного парашюта.

Электросистема, в которой источниками электроэнергии постоянного тока являются стартер-генератор ГСР-СТ-18/70КИС и две аккумуляторные батареи 15СЦС-52Б, а источниками переменного тока – генератор ГТ-16П48Д и преобразователь П0-750А и ПТ– 500ЦС.

Система кондиционирования воздуха включает агрегаты отбора воздуха от двигателя и агрегаты регулирования и ограничения температуры воздуха, поступающего в кабину, а также агрегаты автоматического регулирования давления воздуха.

Компоновочная схема СВВП Як-38

Кислородная система состоит из кислородного прибора КП-52М, двух кислородных баллонов емкостью по два литра с давлением кислорода 150 кг/см 2, зарядного штуцера, трубопроводов и парашютного кислородного прибора КП-27М. Комплект КП-52М работает с кислородной маской КМ-34 и защитным шлемом ЗШ-5А.

Комплекс средств спасения обеспечивает покидание самолета в аварийной обстановке на режимах вертикального взлета и посадки, переходных режимах полета, включая разбег и пробег, а также при полетах над водой и сушей. На самолетах ранних выпусков использовалось катапультное кресло КЯ-1М со спасательной парашютной системой ПС-Я серии 2 и электрическая система катапультирования СК-ЭМ. Аварийное покидание кабины с креслом КЯ-1М на нормальных режимах полета выполняется вручную, а на вертикальных и переходных режимах – автоматически от сигнала электрической системы СК-ЭМ без вмешательства летчика. Катапультирование кресла осуществляется при помощи комбинированного стреляющего механизма КСМ-Я1М.

На самолетах поздних выпусков установлено катапультное кресло К-36ВМ с носимым аварийным запасом НАЗ-7М и автоматическая система катапультирования СК-ЭМП. Аварийное покидание кабины с креслом К-36ВМ на нормальных режимах полета также осуществляется вручную, а на вертикальных и переходных режимах – автоматически от сигнала системы СК-ЭМП или вручную. Безопасная скорость катапультирования при этом 140-1100 км/ч (при условии безопасного сброса фонаря и применения защитного шлема ЗШ-5А). Максимальная безопасная скорость для катапультирования через остекление фонаря – 500 км/ч, высота при этом должна быть не менее 40 м; на уровне моря катапультирование возможно при скорости до 950 км/ч. Катапультирование кресла К-36ВМ осуществляется входящим в его конструкцию комбинированным стреляющим механизмом КСМУ-36ВМ.

Характеристики СВВП Як-38 и Як-38У

Як-38 Як-38У

Размеры:

длина самолета (со штангой ПВД) 16,37 м 17,76 м

размах крыла:

в рабочем положении 7,12 м 7,12 м

со сложенными консолями 4,45 м 4,45 м

площадь крыла 18,41м 218,41м 2

Двигатели 1 ПМД Р27В-300 и 2 ПД РД36-35ФВР

статическая тяга 1x6100 кгс 2x2900 кгс

Массы и нагрузки:

максимальная взлетная

при вертикальном взлете 10 300 кг 10 000 кг

при взлете с разбегом 90 м 11 300 кг -

топлива во внутренних баках 2750 кг –

максимальная боевая нагрузка:

при вертикальном взлете 1000 кг -

при взлете с разбегом 2000 кг -

Летные данные:

максимальная скорость 1200 км/ч 900 км/ч

практический потолок 12 000 м –

максимальная

скороподъемность 100 м/с –

Практическая дальность:

при вертикальном взлете 410 км -

при взлете с разбегом 600 км –

максимальная

эксплуатационная перегрузка 6,5 -

Вооружение. Самолет Як-38 (Як-36М) оснащен бортовым комплексом вооружения, позволяющим его применять по наземным и морским целям днем и ночью, а также в случае необходимости – по воздушным целям в дневное время. Вооружение подвешивается на четырех балочных держателях БДЗ-60-2ЭФ1, установленных в корневых частях крыла симметрично по два относительно оси самолета.

При атаке наземных и морских целей могут использоваться управляемые ракеты Х-23 совместно с аппаратурой радиокомандного наведения «Дельта НГ», НАР, бомбы калибра до 250 кг, зажигательные баки ЗГ-500, унифицированные пушечные контейнеры УПК-23-250, а также спецвооружение – бомбы РН-28. Общий вес боевой нагрузки – до 1000 кг.

Под фюзеляжем стационарно установлена спаренная 23-мм пушка ГШ-23Л, которая может использоваться как в воздушном бою, так и по наземным и морским целям (на первых серийных самолетах пушка не устанавливалась). Для уничтожения воздушных целей на пилонах могут подвешиваться ракеты типа Р-60 или Р-60М, снабженные ТГС.

Опытный сверхзвуковой СВВП Як-141

Выдающимся успехом ОКБ им. А.С. Яковлева стало создание первого в мире сверхзвукового боевого СВВП ЯК-141, разработка которого была логическим продолжением работ по усовершенствованию СВВП Як-38 и отражала новые требования к боевым СВВП. Стремление к объединению высоких летных характеристик боевых самолетов, включая сверхзвуковую скорость полета, с возможностью вертикального взлета и посадки – одна из наиболее сложных проблем тактической боевой авиации.

Решение этой проблемы позволило бы обеспечить: повышенную выживаемость и скрытность базирования самолетов тактической авиации при рассредоточении по малоразмерным взлетно– посадочным площадкам, высокую оперативность реагирования авиации на потребности непосредственной поддержки наземных войск благодаря приближению базирования самолетов к районам боевых действий, а также возможность базирования на авианесущих кораблях, не имеющих развитой полетной палубы. Однако, как выяснилось, решение этой проблемы связано с такими техническими трудностями, что неоднократно предпринимавшиеся попытки создания сверхзвуковых боевых СВВП не имели успеха.

Одна из ведущих американских фирм «Рокуэлл», взявшаяся за эту проблему, также не сумела ее решить, потратив на разработку сверхзвукового СВВП XFV-12 более 300 млн. долл. С 1990 г. в США, а позднее и в Великобритании ведется программа разработки усовершенствованного самолета короткого взлета и вертикальной посадки ASTOVL, получившего обозначение JSF, который будет обладать сверхзвуковой скоростью, но поднимется впервые в воздух лишь в 2004 г., а серийный самолет на его основе сможет поступить на вооружение не ранее 2013 г.

Отсутствие в нашей стране полноценных авианосцев с самолетами катапультного старта и аэрофинишерами стало побудительным стимулом, заставившим ОКБ им. А. С. Яковлева приложить большие усилия в создании сверхзвукового СВВП Як-141, который не только превосходил Як-38, но и опередил зарубежные разработки более чем на 10 лет.

Многоцелевой самолет вертикального взлета и посадки Як-141 предназначен для перехвата воздушных целей и ведения ближнего маневренного боя, а также для нанесения ударов по наземным и надводным целям.

Его разработка началась еще в 1983 г. под руководством генерального конструктора А. С. Яковлева и имела первоначально целью создание перехватчика КВВП для базирования на авианесущих крейсерах «Киев», «Минск», «Новороссийск» и «Адмирал Горшков» (ранее носивший название «Баку») и способного противодействовать основным корабельным самолетам вероятного противника. Тактико-техническим заданием для него был определен круг решаемых боевых задач – перехват воздушных целей во всем диапазоне высот полета, завоевание превосходства в воздухе, уничтожение наземных и надводных целей. Новый самолет должен был обладать примерно такими же характеристиками и оборудованием, как и МиГ-29, включая общую для этих самолетов РЛС и пушку.

Рабочее проектирование СВВП Як-141 началось в 1985 г. под руководством главного конструктора В. Н. Павлова при участии генерального конструктора А. Н.

Дондукова и его заместителя В. Г. Дмитриева. Было построено четыре опытных самолета Як-141: два для летных испытаний и два для наземных (один для статических испытаний и один для отработки силовой установки). Была также начата постройка двухместного тренировочного варианта. Первый опытный самолет, пилотируемый летчиком-испы– тателем А. А. Синицыным, совершил первый полет 9 марта 1987 г. по-самолетному, взлетая с разбегом, а полеты на режиме висения были выполнены на втором опытном самолете в конце 1984 г., на котором 13 июня 1990 г. был совершен полет по полному профилю с вертикальным взлетом и посадкой.

СВВП Як-38 и Як-141

Базирование СВВП Як-141 предусматривалось на ТАВКР «Адмирал Горшков», на котором была удлинена полетная палуба, установлен газоотбойный щит и подпалубные газоотводящие колодцы. 21 сентября 1991 г. А. А. Синицын впервые посадил первый опытный самолет Як-141 на палубу ТАВКР, второй опытный самолет посадил В. А. Якимов, начав испытания по определению совместимости самолета и его систем с кораблем. Однако 5 октября при подходе к кораблю В. А. Якимов не сумел погасить скорость самолета, самолет ударился о палубу, начался пожар, летчик успешно катапультировался и не пострадал, но самолет был разрушен, а испытания были прекращены.

К концу 1992 г. обе летные машины налетали 210 ч и выполнили 250 полетов, в ходе которых А. А. Синицын достиг максимальной скорости, соответствующей числу М=1,8, и установил 12 мировых рекордов скороподъемности и высоты полета для СВВП с грузом в одну и две тонны, превысив достижения, ранее принадлежавшие английскому истребителю «Харриер». В число этих рекордов входит максимальная высота полета 13 100 м с нагрузкой 1000 кг и 2000 кг («Харриер» в 1979 г. достиг высоты 8674 м). Время набора высоты 3000, 6000, 9000 и 12 000 м составило, соответственно 62, 6, 74.8, 89,5 и 116,2 секунды с нагрузкой 1000 кг и 68,6, 88.9, 109,9 и 130,5 секунды с нагрузкой 2000 кг при максимальной вертикальной скороподъемности около 250 м/с.

СВВП Як-141 на стоянке

Разработка самолета Як-141, значительно опережающего зарубежные разработки, была долгое время засекречена. Только 15 июня 1991 г. на 39-м авиакосмическом салоне в Париже на стенде ОКБ им. А. С. Яковлева была показана модель самолета и видеофильм о его полетах, а с докладом о создании Як-141 выступил генеральный конструктор А.Н. Дондуков. Первая демонстрация опытного самолета Як-141 за рубежом состоялась в сентябре 1992 г. на выставке в Фарнборо, вызвав восторженные отзывы в печати, а в России – на выставке МАКС-93. Самолет получил кодовое название НАТО «Фристайл».

Французский журнал «Air et Cosmos/Aviation Magazine» 21-27.IX. 1992 в статье «Як-141 по-прежнему не имеет себе равных на Западе» подчеркивал, что «самолет потому привлек к себе столько любопытных, что подобных ему на Западе не существует. Это действительно единственный в мире сверхзвуковой самолет, способный выполнять вертикальный взлет, в то время как англичане и американцы еще только занимаются исследованиями в этой области».

Летные испытания СВВП Як-141

Посадка СВВП Як-141 на палубу ТАВКР «Адмирал Горшков»

К сожалению, решение о серийном производстве Як-141 для Вооруженных Сил России было отложено, а государственное финансирование программы было значительно уменьшено. ОКБ, тем не менее, сумело продолжить программу летных испытаний за счет привлечения собственных средств, используя поступления от других программ, однако к этому времени возникли сомнения в ее целесообразности. Это связано с тем, что у нас стало больше уделяться внимания развитию корабельной истребительной авиации с укороченным взлетом и посадкой. Обусловлено это тем, что как бы ни совершенствовались боевые СВВП, они никогда не смогут сравниться с обычными самолетами по дальности и боевой нагрузке. Поэтому на пятом отечественном авианесущем крейсере «Адмирал Кузнецов» были установлены трамплин и аэрофинишеры, обеспечивающие использование истребителей Су-27 и МиГ-29 в корабельном варианте, а на строившемся атомном авианосце «Ульяновск» предполагалась установка катапульт.

В условиях современной российской политической неопределенности не представляется возможным давать хоть сколько-нибудь достоверные прогнозы, однако можно полагать, что реальная ниша для Як-141 все же существует. Даже при сохранении ориентации на катапультно-финишерные авианосцы необходимость создания мобильных сил быстрого реагирования обуславливает потребность в СВВП примерно с тем же кругом задач, что и у американского СВВП AV-8B корпуса морской пехоты.

Наконец, в мире существует много стран, которые не могут позволить себе постройку крупных авианосцев, но желают иметь корабельную авиацию. Поэтому экспортный потенциал Як-141, несомненно, очень высок, в связи с чем ОКБ развивает сотрудничество с зарубежными партнерами, предлагая им принять участие в завершении летных испытаний и доводке СВВП Як-141 до серийного производства. Однако при этом следует учесть жесткую конкуренцию на рынке авиационной военной техники, которая заставляет вооруженные силы ведущих зарубежных стран в первую очередь ориентироваться на поддержку своих собственных проектов, например программы JSF.

Летчик-испытатель А.А. Синицын у самолета Як-141

Конструкция

СВВП Як-141 выполнен по схеме высокоплана, с комбинированной силовой установкой с такой же схемой расположения двигателей, как и на Як-38, двухки– левым вертикальным оперением и трехопорным шасси. Конструкция планера самолета на 26% (по массе) выполнена из КМ, включая уг– лепластиковые поверхности хвостового оперения, закрылки, носки и наплывы крыла, причем остальная конструкция выполнена главным образом из коррозионностойких алюминиево-литиевых сплавов, чтобы уменьшить ее массу.

Фюзеляж прямоугольного сечения, выполнен по правилу площадей, имеет заостренную носовую часть, в которой размещается кабина летчика с катапультным креслом К-36В, как на самолете Як-38, конструкции ОКБ «Звезда», обеспечивающим автоматическое покидание самолета на вертикальных и переходных режимах полета при возникновении критических ситуаций. Два подъемных двигателя размещены сразу за кабиной летчика, подъемный маршевый двигатель располагается в хвостовой части фюзеляжа.

Демонстрация СВВП Як-141 на выставке в Фарнборо в 1992 г.

Крыло высокорасположенное, стреловидное, с изломом задней кромки и корневыми наплывами, имеет отрицательное поперечное V – 4° и угол стреловидности по передней кромке 30°. При размещении самолета на корабле консоли могут складываться, почти вдвое уменьшая размах крыла. Крыло имеет развитую механизацию, состоящую из поворотных носков в корневой и складывающихся частях, закрылков в корневой части и элевонов на складывающихся частях.

Оперение стреловидное, двухкилевое, установлено на двух консольных балках, имеет рули высоты и направления.

Силовая установка.

Подъемно-маршевый двигатель Р-79 московского НПО «Союз» (генеральный конструктор В. А. Кобченко) имеет круглое сопло, которое поворачивается на максимальный угол до 95° для отклонения тяги при вертикальном взлете и посадке. Помимо чисто вертикального взлета Як-141 может использовать еще два способа взлета: короткий взлет с разбегом и сверхкороткий взлет с проскальзыванием. Для обоих этих видов взлета сопло подъемно-маршевого двигателя отклоняется на угол 62°, причем при взлете с разбегом поворот сопла на этот угол происходит после начала разбега, а при взлете с проскальзыванием (с длиной разбега около 6 м) угол поворота 62° устанавливается до начала движения самолета при работе двигателя на форсаже.

Двигатель выполнен по двухвальной двухконтурной схеме со сверхзвуковым регулируемым соплом и имеет модульную конструкцию, одноступенчатый компрессор низкого давления и шес– тиступенчатый высокого давления, от которого также производится отбор воздуха для струйной системы управления. Впервые в мировой практике для подъемно– маршевого двигателя осуществлен форсаж во втором контуре поворотного сопла, обеспечивающий увеличение тяги более чем на 66 % (от 9300 кгс до 15 500 кг).

По воротное сопло состоит из двух скошенных секций, которые, вращаясь в противоположных направлениях, обеспечивают отклонение среза сопла на 62 с для короткого взлета и на 95° для вертикального взлета. Система управления автоматическая, трехканальная, электронная, со сдвоенным гидромеханическим усилителем. Поворотное сопло размещено между консольными балками и обеспечивает баланс тяги ПМД и ПД на переходных режимах и режиме висения, чтобы составляющая их тяги проходила через центр тяжести самолета.

Схема СВВП Як-141

Подъемные двигатели РД-41 Рыбинского КБ моторостроения (генеральный конструктор А. Н. Новиков), используемые при взлете и посадке, установлены один за другим позади кабины и имеют убирающиеся створки, закрывающие сверху воздухозаборники и снизу сопла в горизонтальном полете. Двигатели наклонены на 10° вперед относительно .вертикали, их сопла могут поворачиваться в диапазоне от + 12,5° до – 12,5° в продольной плоскости. При вертикальном взлете сопла подъемных двигателей повернуты друг к другу для формирования единой струи, при взлете с коротким разбегом сопла обоих двигателей отклонены назад для создания горизонтальной составляющей тяги.

Двигатели РД-41 одновальные, одноконтурные, по конструкции аналогичны подъемным двигателям РД-36 самолета Як-38, имеют осевой семиступенчатый компрессор и одноступенчатую турбину, система управления автоматическая, трехканальная, электронная. Подъемные двигатели работают только совместно с подъемно-маршевым, поэтому система подачи топлива у них интегрирована, запуск их производится при подаче воздуха от ПМД.

Управление самолетом в горизонтальном полете осуществляется с помощью аэродинамических поверхностей (цельноповоротный стабилизатор, элероны, рули направления), на режимах висения и полета с малой скоростью – струйными рулями, расположенными на концах крыла (по крену) и хвостовых балок (по рысканию), а также дифференциальным изменением тяги подъемных и подъемно-маршевого двигателей (по тангажу).

Аэродинамические и струйные рули управляются цифровой электродистанционной системой с полной ответственностью и с грехканальной схемой резервирования, разработанной московским научно– производственным комплексом «Авионика», имеется резервная механическая система управления полетом (на первом опытном самолете установлена не цифровая, а аналоговая ЭДСУ без резервной механической системы).

Бортовые системы. В состав пилотажно-навигационного комплекса входят ИНС, САУ, радиотехническая система ближней навигации и посадки, радиовысотомер, автоматический радиокомпас, в дальнейшем предполагается установка спутниковой навигационной системы.

Радиоэлектронное и прицельное оборудование включает систему управления вооружением с многофункциональной импульсно-доплеровской РЛС «Жук» (вариант РЛС, которая стоит на последних вариантах МиГ-29, но с несколько уменьшенными размерами антенны), ИЛС и многофункциональный экранный индикатор на приборной доске, предусматривалась установка лазерно– телевизионной системы наведения и нашлемной системы целеуказания.

Вооружение. Истребитель Як-141 предполагалось вооружить расположенной в фюзеляже пушкой ГШ-301 калибром 30 мм с боезапасом 120 снарядов. На четырех или шести подкрыльевых пилонах могут подвешиваться УР класса «воздух– воздух» (Р-77 или Р-27 средней дальности и Р-73 малой дальности или Р-60 ближнего воздушного боя), а также «воздух-земля» и «воздух– море» (Х-25, Х-31), до четырех пушечных установок (23 мм, 250 снарядов) или пусковых блоков НАР калибром от 80 мм до 240 мм, до шести бомб калибра 500 кг.