1.2. Характеристика и критика прототипов. Як-38
Самолеты вертикального взлета и посадки типа "Харриер" производства Великобритании и США (AV-8А/B), а также самолеты конструкторского бюро им. А.С. Яковлева (СССР) являются прототипами самолета, осуществляющего взлет и посадку вертикально, но другим способом, который не аналогичен заявляемому (фиг. 1, 2). Названные самолеты-прототипы не применяют для своего взлета или посадки устройство описываемой далее (раздел 4) конструкции.
Прототипы самолетов, осуществляющих взлет и следующую после полета посадку заявляемым способом, отсутствуют.
Тот факт, что СВВП Харриер и Як все же приняты на вооружение, свидетельствует о хороших перспективах промышленной применимости заявляемого изобретения, поэтому ниже приводится характеристика действующих прототипов.
Реактивные СВВП-прототипы [61] осуществляют переход к горизонтальному полету несколькими способами: установкой независимых тяговых систем для вертикального и горизонтального полета (самолеты Як-36/38/141, XV-4A/В, DO-31 фирмы «Дорнье»), поворотом двигателей вокруг поперечной оси самолета (EWR Vj-101C консорциума EWR, LTV XC-142 фирмы «Bell» - фиг. 1), поворотом крыла с установленными на нем двигателями (конвертоплан Клименко и др.), а также изменением направления реактивной струи таким образом, чтобы на режимах взлета и посадки создавалась вертикальная подъемная сила, а на крейсерском режиме – горизонтальная тяга (экспериментальный Rockwell XFV-12A, серийные Harrier GR.3 и AV-8A/B производства McDonnell Douglas/British Aerospace) [120-123, 129, 145-152 и др.].
Экспериментальный JSF X-32 фирмы Boeing [171-175] представляет собою СВВП с вентиляторами, установленными в крыле (фиг. 1).
Реализуемая в настоящее время США программа строительства другого JSF (F-35, фиг. 1, вверху справа) фирмы «Lockheed Aircraft Corporation» [153-155] заимствует технологию Як-141 с дополнительным подъемным двигателем:
"После Фарнборо представители ВМФ США предложили яковлевцам совместную работу с Lockheed по отработке конструкции проектируемого ею, согласно программе JSF (Joint Strike Fighter), "истребителя XXI века". …судя по появившемуся недавно в открытой печати окончательному эскизному проекту этой машины, она до мелочей на удивление напоминает... Як-141М - модернизированный вариант яковлевской машины..." [4].
"На «Locheed Martin» (F-35, – Г.В.) сзади установлен двигатель самолета F-16 и еще один поменьше расположен за кабиной. Второй двигатель как раз и используется при вертикальной посадке. Ключевой момент в разработке проекта – небольшие расходы" [1].
Самолеты вертикального взлета и посадки (СВВП) типа "Харриер" [145-149], AV-8А/B [150-151], Як-38 [88-90, 106-110] и Як-141 [112-113] используют при взлете и посадке свою главную энергетическую установку (маршевые двигатели) не эффективно – не на полную конструктивную мощность, что обусловлено несовершенством конструкций перечисленных прототипов и неоптимальной схемой взлета-посадки.
Для взлета и посадки на СВВП Яковлева устанавливают дополнительные подъемные двигатели, что увеличивает массу самолета, усложняет технику пилотирования и сопровождается высокой аварийностью.
По данным перечисленных в списке литературы источников, каждый 10-й взлет СВВП Яковлева оканчивается аварией. Один из двух летающих экземпляров Як-141 также разбился 5 октября 1991 г. при испытательной посадке на крейсер "Адмирал Горшков":
"Весьма сложные в управлении, самолеты Як-38 не снискали уважения у летчиков. Аварии следовали одна за другой - гибли лучшие пилоты флота. Не обошли они и "Баку-Горшков". Так, сразу же после того, как корабль прибыл с Николаевского судостроительного завода на полетную палубу, рухнул самолет вертикального взлета и посадки новой серии - ЯК-4Я. По счастливой случайности авария не принесла многочисленных жертв и разрушений корабля" [86].
По своей грузоподъемности, дальности полета и массе полезного груза самолеты Як-38 уступают даже вертолету Ка-25. Во время похода авианесущего крейсера "Минск" по Индийскому океану Як-38 вообще не мог взлететь с палубы при минимальной загрузке из-за повышенной температуры, влажности и разреженности воздуха:
"Маршрут "Минска" пролегал вдоль Западного побережья Африки… Результаты оказались разочаровывающими: практически сразу после входа в зону тропиков подъемные двигатели самолетов перестали запускаться. …
Оказалось также, что даже доработанные самолеты в условиях тропиков не могли взлетать вертикально с максимальным взлетным весом. Для учебных полетов приходилось недозаправлять топливо, а с подвешенным вооружением Як-38 только и мог, что облететь корабль по кругу. В результате к моменту прихода во Владивосток через 131 сутки после начала похода за 20 смен выполнено 253 полета с налетом всего 50 часов. Вопрос об увеличении тяги силовой установки либо об изменении способа взлета встал со всей остротой. …По данным редакции "Авиация и Время", с 231 выпущенным Як-38 всех модификаций за 15 лет эксплуатации произошло 36 летных происшествий, из них всего 8 катастроф и 31 случай катапультирования, т.е. потеряно около 15% машин. …Приобретенный опыт показал настоятельную необходимость повышения тяговооруженности самолета и его разгонных характеристик при выполнении ВКР, т.к. в условиях пониженной плотности воздуха и достигавшей 35 С жары потеря тяги силовой установки достигала 1500 кгс…" [27].
По этой же причине (высокая температура и разреженность воздуха в горах) Як-38 оказался неэффективным в Афганистане, куда были направлены 4 машины из-за отсутствия аэродромов в этой стране.
Неспособность существующих СВВП конкурировать с обычными самолетами заложена в принятой ими схеме взлета-посадки, которая распадается на 4 фазы воздушного маневрирования, причем каждая фаза требует больших затрат времени и топлива, а все вместе они значительно усложняют технику пилотирования и приводят к увеличению веса машины (фиг. 2).
Динамика применяемого самолетами Як и Харриер способа взлета и посадки также не выглядит привлекательно, - при выполнении взлетно-посадочного маневра возникает помпаж, самолеты раскачиваются, в зависании неустойчивы, поэтому аварийность их оказывается более высокой, чем у обычных самолетов. Взлеты и посадки СВВП корабельного базирования представляют собою технически сложные операции, угрожающие безопасности самолета и корабля:
"…Особенностью отечественных "вертикалок" с комбинированной силовой установкой, сочетающей разнесенные подъемные и подъемно-маршевые двигатели, является чувствительность к асимметрии тяги или пульсациям, мгновенно заваливающим машину. Реакции летчика не хватает для удержания кувыркающегося и падающего самолета, из-за чего несовершенство человеческого фактора приходится компенсировать автоматикой системы управления, следящей за поведением и поддерживающей устойчивое положение с помощью струйных рулей в каналах тангажа и крена, и дросселирования двигателей. При отказе автоматики, из-за скоротечности развития событий, летчик, как правило, не успевает среагировать на возникшую опасность и тогда остается надеяться только на систему принудительного катапультирования…
Причина заключалась в отсутствии подходящего двигателя для схемы с единой силовой установкой, а ценой решения стала далекая от оптимальности конструкция "вертикалок", вынужденных возить на борту работающий лишь считанные минуты подъемный комплекс, абсолютно ненужный при выполнении боевых задач и съедающий внушительную часть внутренних объемов и полезной нагрузки. Несмотря на то, что по комплексу ЛTX Як-141 превзошел "Харриеры" последних моделей, хлопоты при эксплуатации в значительной степени обесценивали достигнутые результаты.
К тому же, комбинированная схема была далеко небезопасной: за время эксплуатации Як-38 произошла 21 авария и 8 катастроф, а каждый шестой самолет из 231 построенного разбился" [28].
Самолеты Харриер и AV-8А/B по всем своим характеристикам – взлетной массе, скорости полета, скороподъемности, радиусу действия, сечению эффективной поверхности рассеивания (ЭПР) и другим, значительно уступают обычным самолетам аэродромной авиации, хотя они имеют и неоспоримые преимущества, связанные с возможностью базирования вне аэродромов и способностью быстро менять курс полета вплоть до обратного (на 180º). Демонстрационный экземпляр единого ударного истребителя X-32 фирмы Боинг своей формой также напоминает самолет транспортной авиации, что определенно указывает на его невысокие летные качества.