Об аппаратах, взлетающих с хвоста, и судьбе первого в мире сверхзвукового СВВП Як-141

Второй летный экземпляр Як-41М. Фото: архив ПАО «Яковлев»

Начало здесь

Сидящие на хвосте. Альтернативная концепция СВВП

Если посмотреть на проблему вертикального взлета несколько под другим углом? Самолет нужно поднять в воздух и при этом насколько это возможно минимизировать усилия. Как это сделать? В теории — очень просто. Нужно расположить самолет таким образом, чтобы его сопротивление при взлете набегающему потоку воздуха было как можно меньше. А это возможно только в случае вертикального расположения самолета в процессе взлета. Вдобавок к минимальному сопротивлению не надо ничего выдумывать с вектором тяги: в случае вертикального положения самолета (на хвосте) направление его движения, т.е. вертикального подъема, максимально совпадает с вектором тяги двигателя.

Казалось бы, вот оно — решение всей проблемы. Но, как обычно, в реальности все оказалось намного сложнее, чем в теории. Во-первых, для вертикального взлета пришлось усиливать и полностью переделывать хвостовую часть такого самолета. Во-вторых, схему шасси также нужно проектировать заново. Но самая главная трудность заключалась в переходных режимах СВВП такого типа. Как аппарат будет переходить от вертикального взлета к горизонтальному полету и обратно? Насколько аэродинамически устойчива будет машина при взлете, посадке и на режимах перехода? Как показала практика, именно это и стало камнем преткновения для СВВП, взлетающих с хвоста.

Экспериментальный турбовинтовой самолет-вертикального взлета Lockheed XFV-1 Salmon. Фото: San Diego Air & Space Museum Archives / wikimedia.org

Работы по таким машинам велись в Советском Союзе, причем руководителем их был Борис Николаевич Юрьев — выдающийся советский ученый-аэродинамик. Проект СВВП такого типа носил обозначение КИТ-1. Разрабатывался он в Военно-воздушной инженерной академии в 1946-47 годах. Аппарат представлял собой одноместный истребитель с соосными воздушными винтами и вертикальным положением фюзеляжа. По замыслу авиаконструкторов, эта машина должна была иметь два воздушных винта. С помощью большего, который играл роль несущего ротора, КИТ-1 вертикально поднимался в воздух. На высоте 60-70 м он переходил в горизонтальный полет — тут в работу вступал обычный воздушный винт-пропеллер, а ротор останавливался, и его лопасти фиксировались по потоку, параллельно крыльям. Перед посадкой КИТ-1 принимал вертикальное положение, ротор раскручивался вновь, и аппарат мягко приземлялся на хвост.

Разрабатывался проект КИТ-2, в котором лопасти ротора были телескопически убирающимися. Проект считался перспективным, но его практическая реализация столкнулась с целым рядом трудностей, и до постройки прототипов дело не дошло. Не сохранилось и изображений проекта КИТ. 

Позднее, уже в 1950-е годы, идею подхватили американцы, которым был нужен СВВП для базирования на небольших кораблях с целью их защиты от воздушного нападения. Концепция таких проектов получила обозначение Тailsitter, «сидящий на хвосте». По этой схеме были построены экспериментальные СВВП с турбовинтовыми двигателями — «Пого» от фирмы «Конвэйр» и «Салмон» фирмы «Локхид». По результатам испытаний данных аппаратов сделали следующие выводы. В отношении «Пого» отмечалось, что летчики всегда испытывали большие трудности при посадке, сам же процесс приземления был доступен только пилотам высочайшей квалификации. Относительно «Салмона» на фирме «Локхид» вообще заявили, что этот аппарат стал единственным самолетом «Локхида», на котором было страшно летать, поскольку устойчивость и управляемость «Салмона» оказались очень низкими.

Экспериментальный реактивный самолет вертикального взлета и посадки Ryan X-13 Vertijet. Фото: San Diego Air & Space Museum Archives / wikimedia.org

Лебединой песней «сидящих на хвосте» в США стал оснащенный ТРД СВВП «Вертиджет» фирмы «Райан». Он стартовал со специальной вертикальной платформы, а приземляясь, причаливал к ней, цепляясь за специальную прочную штангу. Он также остался только в виде опытной машины. Несколько подобных аппаратов было создано в Европе в 1960-х годах, но все они были экспериментальными, единичными экземплярами.

В 1960 году в ОКБ Павла Осиповича Сухого с целью изучения экспериментального аппарата класса СВВП была создана инициативная конструкторская группа. Ее возглавил Ролан Мартиросов. Группа разработала опытный вертикально взлетающий самолет, получивший обозначение «Шквал-1». Аппарат проектировался как сверхзвуковой СВВП, оснащался двумя ТРД и создавался по аэродинамической схеме «утка». «Шквал» выполнял вертикальный взлет с хвоста и садился также на хвост, который представлял собой четыре усиленных стреловидных Х-образных крыла. Небольшое ПГО (переднее горизонтальное оперение) размещалось за передней кромкой воздухозаборников. Кабина пилота оснащалась отклоняемым креслом, что упрощало обзор и управление самолетом на взлете и посадке.

Разработка «Шквала» дошла до стадии изготовления полномасштабного макета носовой части и отработки механизмов поворота кресла и органов управления. Комплексное рассмотрение проекта состоялось летом 1963 года, работа коллектива Мартиросова получила высокую оценку, но сам проект был признан нецелесообразным и закрыт в пользу работы над более важными задачами.

Як-141. Первый в мире сверхзвуковой СВВП 

Опыт эксплуатации Як-38 показал, что машина нуждается в улучшении летно-тактических характеристик. В ОКБ Яковлева приступили к работе над новым СВВП 26 июня 1974 года согласно постановлению Совета министров СССР.

Машина получила обозначение Як-41. Сергей Александрович Яковлев назначен руководителем проекта, ведущим конструктором — Г.А. Матвеев, затем В.Н. Павлов и Г.А. Марков. Главным конструктором новой машины был В.Н. Павлов. Техническое задание предусматривало создание многоцелевого всепогодного сверхзвукового СВВП с возможностью ведения маневренного воздушного боя.

Конструкторский подход к созданию Як-41 был радикальным: «сердцем» машины стал новый мощнейший подъемно-маршевый двигатель Р-79 с поворотным соплом, который давал 15 500 кгс тяги на форсаже. Два подъемных двигателя РД-41 за кабиной пилота добавляли еще 8520 кгс. На самолете была применена новая электродистанционная система управления (ЭДСУ), которая впервые в мире объединила управление аэродинамическими поверхностями и струйными рулями, отбиравшими воздух от двигателей при висении и малых скоростях. Это было гениальное инженерное решение. Пилот мог парировать крен и тангаж на вертикальных режимах с высокой точностью.

Палубный истребитель вертикального взлета и посадки Як-141 во время демонстрационного полета на авиасалоне Фарнборо-1992. Фото: Ken Videan / wikipedia.org

Як-41 обладал внушительным вооружением: встроенной 30-мм пушкой ГШ-30-1 с боекомплектом 120 снарядов, а на пяти точках подвески мог нести 1000 кг боевой нагрузки в случае вертикального взлета и 2600 кг при взлете с коротким 120-метровым разбегом. Ассортимент вооружения включал в себя: ракеты «воздух-воздух» ближнего и дальнего действия Р-73, Р-27; ракеты «воздух-поверхность» Х-25, Х-29, Х-31, Х-35; НАРы калибром от 80 до 240 мм; подвесные пушечные контейнеры.

Як-41 предназначался для прикрытия авианосных соединений, для завоевания господства в воздухе, а также для нанесения ударов по наземным и надводным целям. БРЛС «Жук» обеспечивала поиск целей на фоне поверхности, что делало самолет истребителем-перехватчиком и ударной платформой одновременно. Впервые в истории авиации СВВП выходил за пределы вспомогательной роли и претендовал на место в линии фронтовых и палубных истребителей.

Новый «Як» громко заявил о своем появлении, установив 12 мировых рекордов. Причем все они установлены летчиком-испытателем, Героем России Андреем Александровичем Синицыным за три летных дня на одной машине. Все было готово к внедрению самолета в серию, на Саратовском авиационном заводе подготовили оборудование и оснастку для серийного производства нового «Яка» и даже заложили еще два экземпляра, один из которых должен был стать двухместным Як-41УБ.

Як-41М на испытательном стенде. Фото из архива летно-испытательного и доводочного комплекса ОКБ имени Яковлева

Создание Як-141 (такое наименование машина получила впоследствии при смене руководства ОКБ) дало значительный импульс развитию перспективных самолетов вертикального взлета и посадки — в ОКБ Яковлева уже находились в разработке еще более совершенные СВВП. Перспективный самолет стал жертвой тяжелой политико-экономической ситуации в стране в 1990-х годах. В 1992 году проект Як-141 был официально закрыт, в истории авиации он остался как последний большой прорыв советской авиастроительной школы.

В середине 1990-х ОКБ Яковлева, пытаясь выжить в условиях разрухи, заключило контракт с Lockheed Martin. Наши инженеры оказали американцам консультации по их проекту СВВП. Многие специалисты убеждены: без этого F-35B «Лайтнинг II», единственный современный сверхзвуковой СВВП, просто не появился бы в том виде, в каком он существует сегодня.

СВВП сегодня. Вместо заключения

В настоящее время в мире серийно выпускается только один самолет вертикального взлета и посадки — уже упомянутый американский истребитель F-35B «Лайтнинг II». О его боевом применении и эксплуатации открытых сведений нет, в то же время известно, что F-35В состоит на вооружении в десяти странах.

В нашей стране единственной компанией, обладающей реальным опытом разработки и обеспечения эксплуатации самолетов такого типа, остается ПАО «Яковлев» в составе Объединенной авиастроительной корпорации. Здесь не только сохранили, но и приумножили возможности в проектировании СВВП. Опыт проведения СВО показал, что аэродромы по-прежнему являются приоритетными целями, а значит, СВВП не потеряли своей актуальности.