雅克-36

雅克-36

雅克-36(雅克-36)

雅克36只是一款實(shí)驗(yàn)機(jī) 1960 年 9 月初，作為蘇聯(lián)代表團(tuán)團(tuán)長的雅克福列夫參加了英國范堡羅航展，并對(duì)粗短丑陋的肖特 SC.1 發(fā)生了濃厚的興趣。剛一回到莫斯科，雅克福列夫就向國防部長迪米特里烏斯季諾夫提出了制造垂直起降飛機(jī)的構(gòu)想，隨后在與軍方專家討論以后，雅克福列夫正式?jīng)Q定設(shè)計(jì)垂直起降飛機(jī)。

目錄 設(shè)計(jì)背景 設(shè)計(jì)歷程 首飛成功 問題重重 收縮展開 設(shè)計(jì)背景

雅克福列夫本人對(duì)垂直起降飛機(jī)投入了極大的熱情，這種充滿挑戰(zhàn)性的新技術(shù)深深吸引住了他，另一方面，在二次世界大戰(zhàn)期間雅克福列夫主要設(shè)計(jì)前線殲擊機(jī)，并開發(fā)了著名的雅克-9 型戰(zhàn)斗機(jī)，這種采用粗陋發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)卻以其驚人的低空盤旋性能而大量裝備于蘇聯(lián)前線航空兵。但是該飛機(jī)的機(jī)場完全暴露在德國法西斯的轟炸下，性能優(yōu)秀的戰(zhàn)斗機(jī)常常因跑道被毀而不能升空，這使得大量的雅克戰(zhàn)斗機(jī)在地面被擊毀。雖然后來戰(zhàn)爭終于結(jié)束了，但是冷戰(zhàn)中的蘇聯(lián)卻處于戰(zhàn)爭的邊緣，所以雅克福列夫認(rèn)為國家需要一種不依賴跑道的前線殲擊機(jī)。

設(shè)計(jì)歷程

一開始雅克福列夫的技術(shù)人員計(jì)劃以雅克-30 噴氣式訓(xùn)練機(jī)為基礎(chǔ)，增加兩臺(tái)垂直安裝的 RU-19 發(fā)動(dòng)機(jī)。改裝后的飛機(jī)稱為雅克-30V。不過這個(gè)方案只能驗(yàn)證垂直起降飛機(jī)的可行性，不過很顯然這是不用再驗(yàn)證的了。 后來雅克福列夫本人親自繪制了幾個(gè)設(shè)計(jì)方案，并作出決定，要以設(shè)計(jì)比雅克-30V 水平更高的的機(jī)體為目標(biāo)。在反復(fù)進(jìn)行論證之后，最終定下來的是斯坦尼斯拉夫·毛魯?shù)蕾e及其助手歐來斯托·西登洛夫設(shè)計(jì)的方案，該方案所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)擁有 4 個(gè)推力矢量噴口。為此雅克福列夫設(shè)計(jì)局需要設(shè)計(jì)一臺(tái)全新的發(fā)動(dòng)機(jī)，但是這個(gè)新型發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)資金卻很快被政府凍結(jié)了，因?yàn)楫?dāng)時(shí)政府對(duì)垂直起降飛機(jī)的實(shí)用性提出懷疑，航空技術(shù)委員會(huì)會(huì)長彼德羅·迪曼季夫甚至說：“垂直起降飛機(jī)只不過是馬戲團(tuán)的雜耍而已”。因此雅克設(shè)計(jì)局就不得不使用現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝。 不久，斯坦尼斯拉夫·毛魯?shù)蕾e設(shè)計(jì)組確定了雅克-36（別名產(chǎn)品 V）推進(jìn)系統(tǒng)——兩臺(tái)無加力燃燒室的 R-27-300 型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)推力 5,000 磅（該型發(fā)動(dòng)機(jī)由謝爾蓋耶夫·圖曼斯基設(shè)計(jì)組開發(fā)，計(jì)劃裝備米格-23）。在當(dāng)時(shí)來說雅克-36 體積非常龐大，滿掛條件下的總重量為 9,400 磅，起飛推重比為 1.06。 由于垂直起降飛機(jī)的危險(xiǎn)性要高于常規(guī)飛機(jī)，因此飛行員的保護(hù)問題就需要得到特別的重視。雅克福列夫設(shè)計(jì)局對(duì)于乘員的保護(hù)問題的研究主要在兩個(gè)方向開展。其中一個(gè)技術(shù)組負(fù)責(zé)開發(fā)具有零－零彈射能力的 KYA-1 特殊彈射坐椅，另一組則致力于研究名為 SK-E（極限彈射坐椅）的自動(dòng)彈射系統(tǒng)。

首飛成功

1962 年，雅克-36 原型機(jī)制造完成，由經(jīng)驗(yàn)豐富的尤里·加魯那耶夫擔(dān)任首席試飛員。雅克-36 的試飛異常危險(xiǎn)，因?yàn)橥ǔｏw行員從風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果就基本能預(yù)測飛機(jī)的飛行品質(zhì)。但雅克-36 卻不是這樣，作為垂直起降飛機(jī)，它不過是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)推力的支撐的金屬塊而已，如果推力喪失馬上就會(huì)象石頭一樣砸落下來。因此必須讓試飛員提前體驗(yàn)飛行品質(zhì)。因此雅克福列夫設(shè)計(jì)局在托爾勃列特試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上試制了雅克-36 的飛行模擬器，該模擬器使用 MN-2 模擬式計(jì)算機(jī)。并讓試飛員尤里·加魯那耶夫和巴萊第·姆夫在這個(gè)模擬裝置上進(jìn)行了訓(xùn)練。 一開始的時(shí)候雅克-36 只進(jìn)行系留懸停試驗(yàn)，并重新調(diào)整了自動(dòng)控制系統(tǒng)。隨后便開始了無系留飛行，但飛機(jī)很難進(jìn)行較好的可控飛行。這個(gè)問題直到第二年才得到解決。1963 年 1 月 19 日，雅克-36 懸停試飛成功。

問題重重

氣流控制問題

雅克-36 雖然首飛成功，但是仍然暴露出了很多問題。首先就是在垂直起降時(shí)機(jī)體下方的氣流控制。飛機(jī)在懸停的時(shí)候，高溫的氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)噴口噴出，到達(dá)地面后便向外擴(kuò)散。這樣就在機(jī)體下方形成了一個(gè)顯著的低壓區(qū)。這個(gè)低壓區(qū)會(huì)把飛機(jī)牢牢“吸住”，即所謂的 suck down 效應(yīng)，實(shí)際上這也是雅克-36 首次試飛時(shí)沒能起飛的原因。而且更糟的是這個(gè)低壓區(qū)極不穩(wěn)定，在機(jī)體運(yùn)動(dòng)或有空氣流動(dòng)的情況下都會(huì)造成壓力突變，最終造成飛機(jī)失控。要解決這個(gè)問題，首先需要對(duì)噴出的氣體流向進(jìn)行計(jì)算。并實(shí)行有效的控制和修正，盡量使氣流在到達(dá)地面時(shí)不向外擴(kuò)散而是向機(jī)腹聚攏，以再次會(huì)合上升來彌補(bǔ)因此所產(chǎn)生的低壓區(qū)，這就是“噴泉效應(yīng)”。不過進(jìn)行這部分工作需要很長的.時(shí)間。

發(fā)動(dòng)機(jī)推力損失問題

還有一個(gè)問題就是從地面返回的高溫氣流有可能再次被進(jìn)氣道吸入，造成發(fā)動(dòng)機(jī)推力損失，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，這一問題在高度 1.5 米時(shí)至少造成發(fā)動(dòng)機(jī)推力減少了 800 磅。為了解決高溫氣流再次被吸入的問題，雅克福列夫的設(shè)計(jì)者們?cè)跈C(jī)首的空氣進(jìn)氣口下面增設(shè)了一個(gè)很大的可折疊板，該折疊板在飛機(jī)起飛的時(shí)候打開以防止排出的空氣被發(fā)動(dòng)機(jī)再次吸入。 同樣是由于噴流的影響，平尾區(qū)的流場非常復(fù)雜，平尾所在的位置有強(qiáng)烈的氣流下洗，而氣流到了平尾上方又變成了側(cè)上洗。所以雅克-36 將平尾改成了下反式，利用有利的側(cè)上洗增加平尾效率，同時(shí)為了避免噴流對(duì)尾翼的干擾，以及在較低速度下平尾仍能提供操縱力矩，雅克-36 還改動(dòng)了平尾位置。

布置不平衡問題

雅克-36 和美國 X-14 遇上共同的問題是：為了確保垂直升力的作用點(diǎn)在機(jī)體重心附近，發(fā)動(dòng)機(jī)必須盡量往前安裝，這樣就需要一個(gè)長長的后機(jī)身來平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，后機(jī)身有一個(gè)顯著的“階梯”形，大大增加氣動(dòng)阻力，全機(jī)布置也極不平衡。 為了提高反作用姿態(tài)控制噴口的效率，設(shè)計(jì)者們還把噴口改在了兩翼的翼尖，機(jī)體后端以及機(jī)首長桿的尖端四個(gè)離重心較遠(yuǎn)的位置。西方情報(bào)機(jī)關(guān)一開始對(duì)機(jī)頭長桿的作用十分困惑，有人甚至開玩笑地說，這該不是蘇聯(lián)恢復(fù)了海軍在風(fēng)帆時(shí)代的沖撞戰(zhàn)術(shù)，要用這桿“長槍”把敵機(jī)捅下來吧？

飛行時(shí)間短問題

雖然進(jìn)行了上述的幾點(diǎn)改進(jìn)，但是雅克-36 的飛行仍然不是一件容易的事情。1963 年 1 月 19 日的最初飛行僅在離地面 1~2 米的高度向前飛行了 40 米，整個(gè)飛行過程不過幾十秒。后來試飛員尤里·加魯那耶夫也在不斷摸索和適應(yīng)，飛行時(shí)間不斷加長。終于在 1963 年 9 月 16 日成功地完成了從垂直起飛到水平巡航的首次轉(zhuǎn)換飛行。

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