Истребитель Як-141 Freestyle

Силовая установка включает один подъемно-маршевый двигатель Р-79 Московского НПО "Союз" и два подъемных двигателя РД-41 Рыбинского КБ моторостроения, используемых при взлете и посадке. Каждый из коробчатых воздухозаборников двигателя Р-79 отличается большой площадью поперечного сечения, сильно скошен на входе и имеет регулируемый клин и две перепускные створки, круглое сопло поворачивается на угол до 95 град для отклонения тяги. Ресурс механизма поворота сопла составляет не менее 1 500 циклов поворота. Максимальный поворот используется при вертикальном взлете и посадке. Помимо чисто вертикального взлета, Як-141 может использовать еще, как минимум, два способа взлета. Это короткий взлет с разбегом и сверхкороткий взлет с проскальзыванием. Для обоих этих видов взлета нормальное отклонение сопла подъемно-маршевого двигателя - 65 град, 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 65 град при работе двигателя на форсаже устанавливается до начала движения самолета.

Применение невертикальных видов взлета увеличивает грузоподъемность самолета, так как при этом устраняется отрицательное влияние экранного эффекта (снижение тяги двигателя в результате попадания в воздухозаборники отраженных от ВПП горячих реактивных струй и подсасывающего действия этих струй). При повороте сопла в вертикальное положение тяга может достигать 80% горизонтальной тяги. При взлете и посадке используется форсаж, что может затруднить использование самолета с наземных аэродромов из-за повышенной эрозии покрытия взлетной площадки. В процессе испытаний к лету 1991г. поворот сопел в горизонтальном полете для боевого маневрирования не использовался. К осени 1992г. построено 26 двигателей Р-79, из них 16 готовы к эксплуатации на самолете, а семь двигателей испытаны в полете на самолете. Подъемные двигатели РД-41 установлены один за другим позади кабины и имеют убирающиеся створки, закрывающие воздухозаборники и сопла в горизонтальном полете. Двигатели наклонены примерно на 10 градусов вперед относительно вертикали, их сопла могут поворачиваться в диапазоне от +12,5 до -12,5 градусов в продольной плоскости, площадь поперечного сечения сопла может регулироваться в диапазоне 10%. При вертикальном взлете сопла подъемных двигателей развернуты друг к другу для формирования единой струи (в противном случае две отдельные струи приводят к нежелательному образованию восходящего фонтана), при взлете с коротким разбегом сопла обоих двигателей отклонены на максимальный угол назад (суммарный угол каждого сопла с учетом наклона оси двигателя составляет около 22,5 град) для создания горизонтальной составляющей тяги. К концу 1991г. построено около 30 двигателей РД-41.

При вертикальном взлете под воздухозаборниками выдвигаются две поперечные перегородки для предотвращения рециркуляции горячих газов (из зоны восходящего фонтана, образующегося между струями подъемных и подъемно-маршевого двигателей) и попадания в воздухозаборники посторонних предметов, а по бокам нижней части воздухозаборников - две продольные горизонтальные перегородки - для организации отрыва потока горячих газов от фюзеляжа. Система управления двигателями цифровая трехканальная, с полной ответственностью. При переходе от вертикального полета к горизонтальному летчик вручную уменьшает угол отклонения тяги подъемно-маршевого двигателя до 65 град, дальнейший поворот вектора тяги до нулевого происходит автоматически. Тяга подъемных двигателей уменьшается автоматически, не допуская разбалансировки самолета на протяжении всего перехода к горизонтальному полету.

В процессе испытаний летчик-испытатель А. Синицын установил 12 мировых рекордов скороподъемности и высоты полета с грузом в одну и две тонны, побив достижения, ранее по большей части принадлежавшие английскому истребителю "Харриер". В число этих рекордов входит максимальная высота полета 13 100 м для самолетов КВВП с нагрузками 1 000 кг и 2 000 кг. Время набора высоты 3 000, 6 000, 9 000 и 12 000 м составило, соответственно, 62,6, 74,8, 89,5 и 116,2 секунды с нагрузкой 1 000 кг и 68,6, 88,9, 109,9 и 130,5 секунды с нагрузкой 2 000 кг при максимальной вертикальной скороподъемности около 250 м/с.

Разработка самолета была долгое время засекречена. В 1988г. в справочнике "Советская военная мощь", ежегоднике министерства обороны США, был опубликован на основе американских разведанных достаточно верный рисунок самолета под обозначением Як-41 (временное американское кодовое наименование Ram-T). Американский художник ошибочно изобразил самолет на палубе тяжелого авианесущего крейсера "Тбилиси" (в настоящее время "Адмирал Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецов"), который, как известно, предназначался для базирования самолетов трамплинного взлета Су-27К и МиГ-29К. Точная информация о самолете отсутствовала. Только 15 июня 1991г. на 39-м авиакосмическом салоне в Ле Бурже руководители ОКБ им. А. Яковлева официально раскрыли сведения о самолете. Но Як-141 был рассекречен лишь за три дня до начала выставки и информация о нем ограничивалась демонстрацией модели и короткого видеофильма по летным испытаниям самолета. Дебют Як-141 состоялся лишь в 1992г. на выставке в Фарнборо.

К лету 1991г. завершалось оформление заказа на небольшую предсерийную партию самолетов, причем первый полет был запланирован на начало 1993г. Программу испытаний планировалось завершить в 1995г. с привлечением предсерийных самолетов к программе испытаний. Однако в 1991г. решение о серийном производстве для вооруженных сил России было отложено и государственное финансирование программы было значительно уменьшено. Проект заморожен из-за отсутствия финансирования, хотя такие страны как Италия, Индия, Аргентина высказали желание приобрести этот самолет для своих ВВС.

Конструкция. Самолет нормальной аэродинамической схемы с высокорасположенным крылом, двухкилевым вертикальным оперением и с такой же схемой расположения двигателей, как и на Як-38 - предыдущем СВВП ОКБ им. А.С. Яковлева: один подъемно-маршевый двигатель располагается в хвостовой части фюзеляжа и два маршевых двигателя размещены сразу за кабиной летчика. Крыло стреловидное с изломом задней кромки и корневыми наплывами, консоли складывается примерно на полуразмахе при размещении самолета на корабле. Механизация крыла включает закрылки и отклоняемые носки. Хвостовое оперение расположено на двух консольных балках, вынесенных далеко назад за подъемно-маршевый двигатель, и включает два киля с рулями направления, установленных с небольшим развалом, и цельноповоротный стабилизатор, размещенный ниже плоскости крыла. От килей вперед вдоль фюзеляжа идут вертикальные перегородки. Планер самолета на 26% (по массе) выполнен из КМ, включая углепластиковые поверхности хвостового оперения, закрылки, носки и наплывы крыла, причем остальная конструкция выполнена, главным образом, из алюминиево-литиевого сплава. Шасси трехопорное с крепящимися к фюзеляжу одноколесными стойками, передняя стойка убирается назад, основные - вперед под каналы воздухозаборников.

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. Это первый в мире сверхзвуковой СВВП. По мнению ряда зарубежных специалистов, Як-141 опережает зарубежные разработки на 15-20 лет. Як-141 задуман с такими же боевыми характеристиками, как МиГ-29, но при вдвое меньшей дальности полета. Вертикально взлетающий истребитель - не новость в авиационном мире: уже не одно десятилетие эксплуатируется британский СВВП Harrier. У нас с конца 60-х стояли на вооружении различные модификации яковлевской же 38-й машины. Маневренные качества СВВП в немалой степени решили исход сражений британского флота за Фолкленды с отнюдь не самым слабым противником. За возможность иметь на борту корабля полноценный истребитель "вертикалкам" прощался и повышенный расход топлива, и относительно небольшая грузоподъемность, и дозвуковые скорости полета. Впрочем, применять палубную авиацию в сражениях с современными самолетами "нормальной" схемы никто всерьез не собирался: истребитель, не имеющий возможности полета на сверхзвуковых скоростях, в воздушном бою обречен на поражение. Однако все попытки создать сверхзвуковой СВ/КВП корабельного или внеаэродромного базирования до сих пор были неудачны. Модернизированный вариант Як-38 вплотную приблизился к скорости звука, но так и не перешел ее. Масса проблем, которые возникали при сопряжении столь разнородных требований к самолету, и отсутствие наработок по их разрешению многократно перекрывали возможности конструкторов.

"Сто сорок первая" машина даже на земле казалась частью модернистской декорации к какому-то фильму о будущем. Однодвигательный (по традиционной классификации) самолет имеет тем не менее на борту три двигателя: подъемно-маршевый Р-79 с тягой 15 500 кг и два установленных непосредственно за кабиной пилота малоразмерных подъемных двигателя РД-41 с тягой по 4 260 кг. Это позволяет самолету взлетать вертикально с массой до 15 800 кг, а при коротком (60-120 м) разбеге - до 19 500 кг. Запас устойчивости двигателя настолько велик, а система противопомпажной защиты оказалась столь удачной, что ни разу за время испытаний не удалось наблюдать его помпаж. Основной двигатель самолета форсирован. Форсажная камера находится перед поворотным соплом, причем применение форсажа возможно и при отклонении поворотных элементов сопла. Интегрированная система управления соплом и двигателем обеспечивает оптимальное соответствие режимов работы двигателя и положения управляемого сопла, что позволяет пилоту не отвлекаться при взлете и посадке на контроль за параметрами этих систем и в целом автоматизирует процесс вертикального или укороченного взлета и посадки. Это особенно существенно при полетах с палубы корабля.

После взлета впечатление фантастичности происходящего только усиливалось, настолько неожиданно легок полет этой почти двадцатитонной машины. Далеко выходящие за границы среза сопла две хвостовые балки с килями и стабилизаторами обеспечивают большие управляющие моменты на малых скоростях полета, позволяют облегчить стабилизацию по рысканью и эффективно управлять полетом. Возможность запускать подъемные двигатели и изменять вектор тяги основного двигателя в воздухе позволяет Як-141 с легкостью двигаться практически в любом направлении, совершая немыслимые для сверхзвукового самолета пируэты. На Як-141 полностью отработали подъемы и посадки как с палубы авианесущего корабля "Адмирал Горшков", так и с наземных аэродромов в режиме вертикального взлета, что никогда не выполнялось раньше сверхзвуковыми самолетами. При этом стало совершенно очевидно, что наземное базирование, которое не предполагалось для Як-141 как основное, может быть очень полезно. Правильность этого вывода подтверждалось и успешным применением палубного истребителя Як-38 в Афганистане, который, как известно, не только не является морской державой, но не имеет и приличных аэродромов.

Предлагалось основным взлетным режимом считать короткий (60 - 120 м) разбег. Исследования, специально проведенные на яковлевской фирме, показали, что температура поверхности ВПП при этом не поднимается выше 80оС и уменьшается эррозия полосы. Обычная бетонная полоса в таком режиме способна выдерживает свыше 60 стартов. При таком взлете самолет может стартовать с рулежной дорожки, служебного проезда или проходящего рядом шоссе. Полезная нагрузка в таком случае увеличивается на 2 т, радиус боевого применения самолета вырастает в полтора-два раза, а время барражирования в зоне возможных боевых действий - более чем втрое. И все это при сохранении внешних габаритов и летно-тактических характеристик. Любопытно, что время набора горизонтальной скорости 550 км/ч, принимаемой как характеристическая точка начала "самолетного" полета, при вертикальном взлете составляет 22-25 с, а при укороченном (учитывая скорость отрыва 80-120 км/ч) - 18 с. Кроме вертикального или укороченного стартов, подъемные двигатели обеспечивают Як-141 и уменьшенный пробег при посадке - до 200 м. Посадочная скорость при этом равна скорости отрыва (также - 80-120 км/ч). Это достигается тем, что при подлете к кораблю или аэродрому подъемные двигатели срабатывают как аэродинамические тормоза: их выходные сопла (поворотные, как и у маршевого) позволяют отклонять бьющую вниз струю на 50 градусов против полета. По этой причине и тормозных щитков на самолете не предусмотрено.

При дальнейшем развитии Як-141 предполагалось существенно измененить систему управления самолетом. Бортовой вычислительный комплекс этой машины едва ли не самый сложный из применяемых в истребительной авиации: в единую сеть объединены управление и самолетными системами, и агрегатами двигателя, и пилотажно-навигационным оборудованием, и системами вооружения. При модернизации предполагалось включить сюда новые элементы бортового вычислительного комплекса и нашлемную систему целеуказания. Правда, надо признаться, что до боевого применения дело так и не дошло: повозил самолет на подвесках бомбы и ракеты, да ни разу ими не воспользовался. Деньги кончились еще до стрельбы и бомбежек.

Самолет может эксплуатироваться с взлетно-посадочных площадок ограниченных размеров (с коротких бетонных, а в перспективе и с асфальтовых полос) и в корабельных условиях. Взлет вертикальный или с коротким разбегом, посадка вертикальная или с коротким пробегом. По сравнению с самолетами обычного взлета Як-141 способен взлетать без выруливания на ВПП непосредственно из укрытия по выводной рулежной дорожке, обеспечивая массовый взлет и ввод в бой подразделений Як-141 по сигналу тревоги. Можно эксплуатировать самолет и с поврежденных аэродромов. Самолеты Як-141 могут быть рассредоточены на большом числе малоразмерных площадок, что обеспечивает повышение выживаемости самолетов и скрытность базирования. На основе Як-141 может быть создана гибкая мобильная, с высокой степенью выживаемости оборонительная система, которая обеспечит сохранения боевого потенциала обороняющейся стороны в случае внезапного массированного удара противника. Разработка самолета была начата в 1975г. и имела целью создание перехватчика КВВП для базирования на авианесущих крейсерах "Киев", "Минск", "Новороссийск" и "Адмирал Горшков" (ранее имевшем название "Баку").

A HREF="javascript:void(0)" ONCLICK="picture(2059,6)">Новый самолет должен был обладать примерно такими же характеристиками и оборудованием, как у МиГ-29, включая общую для этих самолетов РЛС и пушку. Рабочее проектирование Як-141 началось в 1977г. Построено четыре опытных самолета Як-141: два для летных и два для наземных (один для статических испытаний и один для отработки силовой установки) испытаний. Была начата постройка двухместного тренировочного варианта. Первый из двух летных опытных образцов совершил первый полет в марте 1989г. под управлением шеф-пилота ОКБ А.А. Синицына. Затянувшийся начальный период объясняется, в основном недостатком средств, выделявшихся на работы, а не конструктивными проблемами. К осени 1992г. обе летные машины выполнили около 250 полетов, в том числе совершались полеты с установленным системами вооружения, включая четыре подкрыльевые ракеты Р-27 класса воздух-воздух с полуактивным радиолокационным или ИК наведением. Испытания включали вертикальный взлет, короткий взлет и посадку. До конца 1991г. летные испытания шли хорошо, не считая значительных проблем с рециркуляцией в режиме зависания. Однако 5 сентября 1991г. один из двух опытных образцов разбился при испытаниях на авианесущем крейсере "Адмирал Горшков" в Североморске на Баренцевом море (летчик благополучно катапультировался). Самолет после восстановительного ремонта предполагалось использовать в испытательных целях.

Общесамолетные системы. Пилотажно-навигационный комплекс обеспечивает ручное, директорное и автоматическое управление самолетом от взлета до посадки в любое время суток в различных метеоусловиях на всех географических широтах. Управление угловым положением самолета 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). Воздух для струйных рулей отбирается от компрессора подъемно-маршевого двигателя. Аэродинамические и струйные рули управляются цифровой электродистанционной системой с полной ответственностью и с трехканальной схемой резервирования, имеется резервная механическая система управления полетом (по некоторым сообщениям, на одном из опытных самолетов установлена не цифровая, а аналоговая ЭДСУ без резервной механической системы).

Система катапультирования летчика обеспечивает автоматическое покидание самолета на вертикальных и переходных режимах полета при возникновении критических ситуаций. Эта система автоматически переходит в режим готовности при отклонении сопла подъемно-маршевого двигателя на угол более 30 град. Принудительное автоматическое катапультирование летчика происходит при превышении заданного угла тангажа или заданной комбинации угла крена и угловой скорости крена.

Целевое оборудование. На Як-141 предполагается установка импульсно-доплеровской РЛС "Жук", которая стоит и на МиГ-29, с несколько уменьшенными размерами антенны. В носовой части располагается также лазерный дальномер. Может также устанавливаться сопряженный с РЛС и лазерным дальномером ИК датчик поисково-следящей системы. Аппаратура радиоэлектронного подавления смонтирована в законцовках крыла и килей. В перегородках, простирающихся от килей вперед, могут размещаться устройства выброса тепловых ложных целей или дипольных отражателей.

Вооружение. Истребитель Як-141 вооружен расположенной в фюзеляже пушкой калибра 30 мм. На четырех (а позднее на шести) подкрыльных пилонах могут подвешиваться УР класса воздух-воздух (Р-27 средней и Р-73 или Р-60 малой дальности) и воздух-поверхность, пушечные установки или пусковые ракетные блоки.

Двигатели. Подъемно-маршевый ТРДДФ Р-79 Московского НПО "Союз" с форсированной / нефорсированной тягой 1 * 152,0 / 1 * 88,3 кН (1 * 15 500 / 1 * 9 000 кгс). Два подъемных ТРД РД-41 Рыбинского КБМ с тягой 2 * 41,8 кН (2 * 4 260 кгс).

Массы и нагрузки, кг: максимальная взлетная масса при разбеге 120 м - 19 500, при вертикальном взлете 15 800; максимальная нагрузка на внешних узлах подвески при разбеге 120 м - 2 600, при вертикальном взлете 1 000; максимальный запас топлива во внутренних баках 4 400, в подвесном баке 1 750.

Летные данные. Максимальная скорость полета на высоте 11 км - 1 800 км/ч, у земли 1 250 км/ч; практический потолок 15 000 м; практическая дальность при вертикальном взлете без нагрузки и при полете на высоте 10-12 км - 1 400 км, у земли 650 км; практическая дальность при разбеге 120 м с нагрузкой 1 000 кг (подвесные топливные баки) на высоте 10-12 км - 2 100 км, у земли 1 010 км; боевой радиус действия при разбеге 120 м с нагрузкой 2 т - 690 км; время барражирования на удалении 100 км - 1,5 ч; максимальная эксплуатационная перегрузка при 50%-ном запасе топлива 7.