Авиация и космонавтика 1995 08
САМОЛЕТ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ Як-38
Ефим Гордон
Из развитых стран мира только немногие могли себе позволить разработку самолетов вертикального взлета и посадки и ведение исследований по этой тематике. Среди них оказался Советский Союз. Выделяя большие финансовые средства на разработку вооружений, он не мог допустить отставания в этой области.
Первые работы советских ученых в области вертикального взлета относятся к концу 40-х годов. В середине 50-х начались практические исследования с помощью управляемого стенда, получившего название «Турболет». Стенд был изготовлен в ЛИИ и представлял собой ферменную конструкцию на четырех амортизационных стойках с вертикально установленным двигателем РД-9Б. На четырех консолях установили струйные рули реактивного управления летающей платформой. В кабине летчика располагались обычные для самолета органы управления (ручка, педали, РУД). Топливная система состояла из двух баков общей вместимостью 400 л. Взлетная масса «Турболета» составляла 2340 кг, габариты 10* 10*3,8 м, тяга двигателя 2835 кгс. Испытания платформы проводил летчик-испытатель ЛИИ Юрий Гарнаев. В хорошую безветренную погоду управлять «Турболетом» было довольно легко. При ветре до 12 м/с были несколько усложнены взлет и посадка, так как нечем было парировать снос. Но и эту проблему решили, наклоняя стенд в сторону сноса. Гарнаев сделал заключение, что при хорошей тренированности летчика даже при ветре полет на «Турболете» не является сложным. Обычно посадка производилась на большой металлический лист, но однажды удалось приземлить платформу и на хороший травяной грунт в Тушино. На «Турболете» была установлена и первая в Советском Союзе автоматика управления полетом, но она не очень существенно облетала работу пилота и, по отзыву Гарнаева, вполне могла быть исключена из системы управления платформой. Кроме Гарнаева на стенде летали и другие летчики ЛИИ – Ф. Бурцев, Г. Захаров и С. Анохин.
В то же время (1955-1956 гг.) в ЛИИ проводились и другие работы по этой тематике. На летающей лаборатории МиГ-15 исследовали управляемость самолета при малых скоростях на режимах вертикального подъема («свечках»). Влияние реактивной струи на грунт и бетонное покрытие взлетно-посадочной полосы исследовали с помощью установленного в вертикальное положение самолета МиГ-17 с двигателем ВК-1.
После того как английская фирма «Шорт» испытала самолет вертикального взлета SC-1, задание на разработку аналогичной экспериментальной машины получило ОКБ Яковлева. Срок на постройку и испытания назначили минимальный – 4-5 лет. Проблема осложнялась тем, что для вертикального взлета и посадки вектор тяги силовой установки самолета должен был проходить через центр масс машины. Единственным приемлемым тогда оказался вариант размещения двигателя в носовой части фюзеляжа. При этом нужно было использовать специальные сопловые поворотные насадки, которые позволяли изменять вектор тяги от горизонтального до вертикального положения и наоборот.
Для силовой установки первого советского самолета вертикального взлета и посадки, получившего название Як-36 или изделие «В», выбрали два двигателя Р27-300 с тягой каждый по 6350 кгс, разработанные в ОКБ Туманского для перспективного истребителя Ми Г-23. Проблему управления самолетом на малых скоростях и режимах висения решили следующим образом. Кроме основных поворотных сопл машина имела несколько струйных реактивных рулей, в которые поступал отбираемый от компрессора двигателя сжатый воздух. Причем один из рулей был вынесен вперед на длинной носовой балке, установленной над воздухозаборником, другие находились на крыльях самолета и в его хвостовой части.
Уникальная конструкция потребовала длительных лабораторных исследований. В постройку заложили четыре прототипа, один из которых предназначался для статических испытаний. После изготовления первого опытного экземпляра (бортовой номер 36) его передали в ЦАГИ для продувки с работающими двигателями в аэродинамической трубе. Летные испытания планировалось проводить на втором и третьем экземплярах (бортовые номера 37 и 38).
Рис. 2. Як-36 в аэродинамической трубе ЦАГИ
Рис. 3. Подготовка к полету самолета Як-36 № 2
Рис. 4. Як-36 № 3 в полете
Рис. 5. Летчик-испытатель В. Мухин у самолета Як-36
К наземным испытаниям Як-36 приступили в 1962 г. Ведущим летчиком-испытателем был назначен Юрий Гарнаев, работавший в ЛИИ и имевший большой опыт полетов на «Турболете». Первоначально самолет фиксировали на специально построенном стенде на высоте до 5 м. Таким образом, не рискуя пилотом и машиной, искали технические решения по уменьшению вредного влияния горячих газов на планер и силовую установку.
В январе 1963 г. Як-36 был готов к летным испытаниям. Первый вылет на нем совершил Гарнаев. Сначала опытная машина делала небольшие пробежки по полосе и вертикальные подлеты на малую высоту. Неожиданно в самом разгаре испытаний Гарнасва (как хорошего пилота-вертолетчика) командировали во Францию для тушения пожаров с вертолета Ми-6. Испытателем на Як-36 был назначен летчик из ОКБ Валентин Мухин. После трагической гибели Гарнаева Мухину пришлось взвалить на себя всю тяжесть испытаний «вертикалки». А для ее освоения требовалось время. Первый полет на изделии «В» Мухин выполнил 27 июля 1964 г.
В апреле-августе 1965 г. отрабатывался режим висения самолета. Управление машиной осуществлялось на режимах вертикального взлета и посадки как с помощью системы автоматики, так и вручную. Оказалось, что при выходе из строя автоматизированной системы управления ручное управление позволяет сбалансировать самолет. Полная программа испытаний Як-36 длилась девять месяцев. За это время (как и во время испытаний на стенде) машина неоднократно дорабатывалась. Для предотвращения попадания горячих газов на вход воздухозаборника под фюзеляжем установили отклоняемый при взлетах и посадках защитный щиток большой площади. Впрочем, эту проблему не удалось решить до конца и на вертикально взлетающих самолетах более поздних конструкций.
Сенсационным оказался показ третьего прототипа Як-36 на авиационном параде в июле 1967 г. в Домодедове, Мухин, выполнив «вертикальный танец» перед зрителями и горизонтальный круговой полет, мягко приземлил машину, вызвав восторг у присутствующих и небывалый интерес у многочисленных иностранных гостей. Однако мало кто знал, что за день до парада, во время генеральной репетиции, этот же летчик потерпел небольшую аварию на втором опытном экземпляре. Организаторы праздника и фирмы предусмотрели такой вариант и подготовили к публичному показу две машины. За несколько дней до репетиции пару Як-36 с бортовыми номерами 37 и 38 переправили в Домодедово и поставили на отдаленной стоянке аэродрома.
Для парада под крыльями Як-36 подвесили два блока НУРС УБ-16-57. По проекту предполагалось установить и спаренную пушку ГШ-23. Но самолет был чисто экспериментальным и не мог применяться для военных целей. Летные характеристики машины оказались невысокими, да и силовая установка не позволяла установить нормальную боевую нагрузку. При взлетной массе 11700 кг (без боевого снаряжения) максимальная скорость составляла 1009 км/ч, потолок – 12 000 м, дальность полета – всего 370 км.
Летные испытания Як-36 показали, что при выбранной схеме силовой установки все же слишком сложной оказалась балансировка самолета на режиме вертикального взлета и посадки, а также на переходном режиме к горизонтальному полету. Поэтому после демонстрации машины на параде в Домодедове дальнейшие работы по ней прекратили (первый прототип впоследствии передали для музейной экспозиции в Монино), а с 1968 г. начали разработку нового самолета с комбинированной силовой установкой.
На этот раз работы носили исключительно целевой характер. В постройку были заложены новые авианесущие крейсеры (именно так в Советском Союзе решили называть авианосцы), и к моменту спуска на воду первого из них должна была быть построена опытная партия палубных штурмовиков. Бригаду ОКБ, приступившую к разработке нового изделия «ВМ», возглавил занимавший в то время должность заместителя главного конструктора С. Мордовии. Самолет получил название ЯК-36М. Среди работников ОКБ Яковлева нет однозначного подтверждения того, что обозначает индекс «М». Большинство считает, что этот символ соответствует «морскому» варианту. Однако встречается также мнение, что «М» в названии самолета и изделия расшифровывается по традиции как «модернизированный».