Аэродром не нужен: как "Яковлев" строил передовые самолеты вертикального взлета и посадки

ПАО "Яковлев" (входит в Объединенную авиастроительную корпорацию госкорпорации "Ростех") готово вернуться к созданию самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП) в случае получения от Минобороны РФ соответствующего задания. Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе компании. Агентство рассказывает о прошлом, настоящем и будущем самолетов, которым не нужны аэродромы

Взлетать как вертолет, летать как самолет

Летательный аппарат, сочетающий в себе скорость самолета и возможность использовать для взлета и посадки ограниченный участок аэродрома или палубы авианосца, ведущие авиационные державы разрабатывали со второй половины прошлого века. Если раньше самолеты могли взлетать и садиться с грунтовых площадок, то по мере развития авиация требовала все более длинных, ровных и прочных взлетно-посадочных полос. Их бетон мог быть поврежден ударом противника.

После Второй мировой войны в Соединенных Штатах в интересах Военно-морских сил экспериментировали с турбовинтовыми и реактивными СВВП — двигатели уже позволяли создать тягу, достаточную для вертикального старта подобных летательных аппаратов. В апреле 1954 года в воздух поднялся Convair XFY-1 — одноместный самолет-бесхвостка с двумя винтами соосной схемы (вращающимися в противоположные стороны). При взлете и посадке его фюзеляж располагался вертикально, а самолет опирался на колеса на концах крыла и хвостового оперения — образно говоря, стоял на хвосте. Аппарат совершил несколько десятков полетов, однако в серию не пошел. Та же участь постигла реактивный самолет Ryan X-13 Vertijet, разрабатывавшийся по заказу Военно-воздушных сил США. Для уменьшения веса конструкции у аппарата отсутствовало шасси, поэтому он мог взлетать и садиться только с помощью специальной платформы, цепляясь за нее крюком на носу. Взлет и посадка с вертикальным положением фюзеляжа таких аппаратов превращались в сложные и опасные мероприятия.

Верхом на турбине
В 1950-е годы для изучения проблем, связанных с созданием СВВП, советскими конструкторами был разработан экспериментальный летательный аппарат "Турболет". По данным из открытых источников, его летные испытания начались в 1956 году, пилотировал необычный аппарат летчик-испытатель Юрий Гарнаев (впоследствии он же испытывал СВВП Як-36). "Турболет" имел массу 2,3 тонны, тягу создавал установленный вертикально турбореактивный двигатель, а запаса топлива хватало на 10 минут полета. При взлете и посадке с малой скоростью традиционные аэродинамические рули неэффективны, поэтому аппарат оснастили газоструйными рулями — они создавали небольшую тягу, вектором которой можно было управлять по разным осям. В 1958 году "Турболет" совершил эффектный демонстрационный полет на авиационном празднике в Тушино, зависая в воздухе и делая развороты. Результаты, полученные во время испытаний, были применены в отечественных самолетах вертикального взлета и посадки. Наработки по "Турболету" пригодились даже в советской космической программе для создания спускаемых аппаратов для Луны и планет, лишенных атмосферы.

Разработка реактивных самолетов, взлетающих с горизонтальным положением фюзеляжа, началась в середине 1950-х годов. В 1960 году первый полет совершил британский экспериментальный самолет Hawker P.1127 — прототип СВВП семейства Harrier. В 1964 году в небо поднялся Як-36 — советский легкий штурмовик вертикального взлета и посадки ОКБ Яковлева. У Як-36 были два двигателя, которые с помощью отклоняемых сопел позволяли взлетать вертикально, автоматическая система управления в "вертикальном" режиме, а также система принудительного катапультирования. Самолет произвел фурор на авиационном празднике в Домодедово в 1976 году, взлетев и приземлившись вертикально.

Як-38: первый в мире морской СВВП

Накопленный опыт позволил яковлевцам разработать Як-36М — первый отечественный СВВП, выпускавшийся серийно. В серию самолет пошел под названием Як-38.

"Одноместный корабельный штурмовик Як-38 стал первым корабельным боевым самолетом в нашей стране и первым в мире корабельным СВВП, опередившим на несколько лет британский Sea Harrier — палубный вариант Harrier", — напомнили ТАСС в пресс-службе ПАО "Яковлев". Як-38 находился в эксплуатации с 1977 года, британский самолет — с 1979 года.

Для вертикальных режимов полета самолет был оснащен двумя подъемными реактивными двигателями, расположенными за кабиной. При этом основной двигатель имел поворотные сопла, отклонявшие его реактивную струю вниз.

В ПАО "Яковлев" отметили, что при постройке Як-38 была решена сложная проблема управления тягой двигателей с разными динамическими характеристиками от одной ручки управления газом.

"Одной из важнейших проблем при создании самолета было спасение экипажа при аварийных ситуациях на режимах вертикального взлета и посадки, — рассказали в компании. — Исследования, выполненные ОКБ и ЛИИ Громова, выявили необходимость создания комплексной системы автоматического принудительного катапультирования через остекление фонаря кабины. Эта комплексная система аварийного покидания самолета на тот момент не имела аналогов в мировой практике, а опыт эксплуатации показал ее высокую надежность".

"Вертикальные" в бою
Британский СВВП Harrier и палубный Sea Harrier применялись во время вооруженного конфликта между Аргентиной и Великобританией на Фолклендских островах в 1982 году. Самолеты использовали управляемое и неуправляемое ракетное вооружение, поражая различные цели, а также вели разведку. За время кампании было потеряно четыре из четырнадцати используемых самолетов.
По данным из открытых источников, несколько Як-38 испытывались в ходе боевых действий в Афганистане 1979–1989 годов: они совершали боевые вылеты в качестве штурмовиков. При этом использовался не вертикальный, а укороченный взлет с использованием подъемных двигателей — так самолет мог нести максимальную боевую нагрузку.

В 1972 году Як-38 приземлился на авианесущий крейсер "Москва" — впервые советский самолет совершил посадку на палубу военного корабля. Подготовке строевых летчиков для сложной в пилотировании "вертикалки" способствовало создание двухместного учебно-тренировочного варианта машины — Як-38У. Появилась и усовершенствованная версия — Як-38М оснастили более мощными двигателями и прочным шасси.

Як-141: первый в мире сверхзвуковой СВВП

"В 1974 году начались работы по созданию Як-141 — выдающегося достижения советского самолетостроения, — рассказали яковлевцы ТАСС. — Этот самолет стал первым в мире сверхзвуковым СВВП, опередившим аналогичную разработку США на 20 лет".

Как и в случае с Як-38, конструкторы успешно решили задачу управления силовой установкой самолета, состоящей из двигателей разного типа. Высоконадежная электронная система была совмещена с системой автоматического управления полетом. "Эта система принципиально упростила процесс пилотирования самолета на режимах вертикального взлета, вертикальной посадки и взлета с коротким разбегом, обеспечив летчику единство методики пилотирования Як-141 на всех режимах", — сообщили в ПАО "Яковлев".

На Як-141, совершившем первый полет 9 марта 1987 года, было установлено 12 мировых рекордов. Однако сложности с финансированием подобных оборонных программ в 1990-х годах не дали начать серийное строительство уникального самолета.

Украли или нет?
Интересно, что конструкция поворотного сопла Як-141 аналогична соплу американского истребителя пятого поколения F-35B (вариант СВВП). Это породило мнение, выражаемое в открытых источниках, что инженеры из США скопировали советскую разработку. В ПАО "Яковлев" опровергли такие слухи.
"В 1992 году СВВП Як-141 демонстрировался на одном из крупнейших мировых авиашоу — Фарнборо, — рассказали ТАСС в компании. — Самолет стал международной сенсацией, с ним на той выставке ознакомилась в том числе и делегация морской авиации США. В тот момент Пентагоном был объявлен тендер на разработку сверхзвукового самолета вертикального взлета и посадки для ВМФ, одним из участников которого стала фирма Lockheed Martin. Представители этой фирмы в том же 1992 году действительно приезжали в Москву для обсуждения возможности заключения контракта с ОКБ Яковлева, однако контракт не был заключен и, соответственно, никакая техническая документация американскому производителю не передавалась — это домыслы".
В "Яковлеве" добавили, что конструктивные схемы Як-141 и F-35B кардинально отличаются: у отечественной машины за вертикальные режимы отвечают два отдельных реактивных двигателя, у американской — вентилятор, отбирающий мощность у единственного двигателя.

Будущее российских "вертикалок"

В 2017 году Юрий Борисов, занимавший должность замминистра обороны РФ и курировавший вопросы перевооружения Российской армии, сообщил, что Минобороны РФ обсуждает создание нового самолета с вертикальным взлетом для перспективного авианесущего крейсера.

"Это развитие "яковской" линии, которая была прекращена. Такие планы есть, мы их обсуждаем, в том числе, может быть, и эти направления будут реализованы для перспективного самолета для авианесущих крейсеров", — добавил он.

В 2018 году Борисов заявил, что по поручению президента России Владимира Путина российское военное ведомство ведет работу над концепцией совершенно нового самолета вертикального взлета. При этом бывший вице-премьер подчеркнул, что речь идет о создании новой машины, а не о разработке на основе существующей.

Электродвигатели в помощь
Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени С.А. Чаплыгина (СибНИА) по заданию Фонда перспективных исследований (ФПИ) с 2019 года разрабатывает летательные аппараты с укороченным взлетом. Проект носит название "Разработка и летные испытания демонстраторов транспортного беспилотного летательного аппарата сверхкороткого взлета и посадки с гибридной силовой установкой и активным обдувом несущих поверхностей" и имеет шифр "Партизан". Демонстратор технологий — летающая лаборатория на базе самолета ТВС-2МС (глубокая модернизация знаменитого биплана Ан-2) — выполнял показательные полеты на авиасалоне МАКС-2021. Сверхкороткие взлет и посадку ему обеспечивает распределенная винтомоторная группа — восемь электродвигателей со складными винтами на передней кромке крыла. Обдувая крыло, они создают подъемную силу, которая позволяет использовать в качестве аэродрома площадку малых размеров.
Аппарат, созданный на основе работ по теме "Партизан", СибНИА планирует сертифицировать как гражданский пассажирский самолет. По словам директора института Владимира Барсука, "Партизан" — единственный в мире самолет, взлетно-посадочные характеристики которого позволяют взлететь с площадки 50 на 50 метров.

"Опытно-конструкторское бюро имени Яковлева начало прорабатывать тематику самолетов вертикального взлета и посадки еще в конце 1950-х годов, — сообщили ТАСС в пресс-службе ПАО "Яковлев". — Как показывает история, яковлевская школа СВВП соответствовала уровню ведущих мировых производителей авиационной техники, а в чем-то и превосходила их".

"Результаты успешного решения целого ряда труднейших задач при создании Як-38, Як-141 и ряда других проектов, не дошедших до создания опытных образцов, безусловно, являются научно-техническим заделом яковлевской школы СВВП, — добавили в компании. — Его соединение с новыми авиационными технологиями позволяет достаточно быстро вернуться к созданию самолетов вертикального взлета и посадки, если Министерство обороны России выдаст "Яковлеву" соответствующее задание".

Подробности на ТАСС