鼻孔上长刺,苏联Yak-36垂直起降实验机不一般
核大战背景下的短距起降
二战之后,两大阵营冷战局势大有发展到核大战的地步,如果战争爆发,机场必将会是首轮重点打击的目标,因此欧洲和苏联开始计划研发垂直起降的飞行器,当时英国的劳斯莱斯公司推出了一款叫做Rolls-Royce Thrust Measuring Rig(推力测量装置)的垂直起降飞行器,同期苏联也进行垂直起降飞行器的研发,苏联研发的版本叫做"Turbolet"(喷器飞行者) 的垂直起降飞行器,随后进一步的发展中,英国的垂直起降飞行器最终发展出了鹞式战斗机的前身P.1127原型机,而苏联的产物则是本期武器大讲堂的主角-Yak-36垂直起降实验机。
雅科夫列夫设计局不走寻常路
Yak-36垂直起降实验机发展于1961年,早在前一年的1960年范保罗航展中,英国就已经展示了英国第一款垂直起降飞行器Short SC. 1 VTOL,在现场的苏联设计师雅克夫列夫受到很大的影响。
本来雅克夫列夫设计局在二战结束之后的战机设计实力就没有苏霍伊设计局和米格设计局出色,因此如果走垂直起降战斗机之路或许会是该设计局的出路,因此设计师雅克夫列夫决定开始研制苏联的垂直起降飞行器,并在第二年的1961年获得苏联军方研发单座垂直起降战斗轰炸机的任务支持。
早期的编号为雅克-V型,基本上就是在雅克-30的基础上进行改造而来的,改装后的型号称为雅克-30V技术验证机,这款验证机实际试验效果非常不理想,为此只能重新进行设计优化,优化设计之后的版本就是Yak-36垂直起降实验机的原型了。
研发出来的Yak-36垂直起降实验机基本上采用了雅克-30的气动设计,其机身采用了半硬壳式机身结构,前部机鼻部分为发动机舱、中上部为驾驶舱、后部则是机尾部分。
主机翼中置于机身,为后掠式短三角翼结构,其前缘后掠角为 37°,尾翼采用高位尾翼设计,平尾后掠,在尾部下方还设计了双腹鳍用于提高飞行的稳定性。
整个战机长度为17 m、翼展10 m、高4.5 m、空重5.3吨,在机鼻部分是一个巨大的进气口,进气口的上部是一个长长的延伸杆。
在延伸杆的端部有一个喷气口,这个喷气口可以引导发动机产生的高压气流进行控制头部的姿态。
在机头下方前起落架前方是一个可以折叠的挡气板,我们之前在介绍喷气式垂直起降飞行器的时候,都会讲到在低空悬停和垂直起降的过程中会存在高温废气流再次被进气口吸入的问题。
这种现象会让发动机损失大量推力,为了解决这个问题,雅克夫列夫设计局采用这个折叠板来阻挡机鼻进气口吸入高温废气流。
往后机身上方是一个单人的驾驶舱,驾驶舱内部原本计划是按照具有零-零弹射能力的 KYA-1特殊弹射坐椅和名为SK-E(极限弹射坐椅)的自动弹射系统。
因为垂直起降测试的时候,如果出现故障战机基本上就会垂直或者是翻转掉落地面,为了保护飞行员,当发生故障的时候这一套系统可以检测飞机的倾斜角度,当超过限度的时候就会自动弹出飞行员,不过Yak-36在试验的时候这个系统并没有研发出来,所以没有配备自动弹射系统,这套系统研发出来之后被用在后继机型上了。
驾驶舱的下方是发动机舱,里面并列安装着两台Tumansky R-27 -300 矢量推力轴流涡轮喷气发动机,单台推力为51.993 kN。
引擎的尾喷口位于机身重心的位置,可以实现 90º 的旋转,尾喷口采用的是格栅的设计。
这种方案我们在之前介绍的德国Do.31和美国的X-14试验机的时候都有采用,也就是所谓的喷口转向技术,通过偏转喷口实现动力的偏转。
Yak-36的喷口偏转可以在最大偏转95°的范围内进行调整,在起飞时喷口朝下产生升力,当抵达安全高度时喷口朝后改为前进飞行,但是这里有个问题,喷口朝下产生推力的时候,只有两个推力点,目前还没有任何技术能实现只在机腹下面设计两个喷口就能实现稳定垂直起飞。
为了实现平衡的问题,设计师在两个主翼翼尖、机身后部和机头的长杆上一共设计了4个反推喷嘴系统,通过引导发动机压气机内的高压气体来实现飞机姿态控制。
机身上的两个用于控制俯仰、机翼两个用于控制侧倾,因为Yak-36的重心位于机翼后缘的前方,所以机尾部分做的比较长,所以机头部分的反推喷嘴为了获得足够的力矩,设计师设计了一根粗壮的圆杆向前延伸一段以实现足够的力矩,也因为这个设计,让很多人误以为这款飞机可以在空中拼刺刀。
YAK-36的飞行过程是:在起飞的时候,先将发动机的尾喷口偏转朝下,4个反推喷嘴系统的协调下实现垂直起飞,到达预定高度之后偏转喷嘴朝后实现平飞效果。
平飞之后就可以跟普通喷气式飞机一样使用传统的方向舵、副翼和升降舵控制飞机的飞行了,虽然理论是没有问题的,但是在实际测试的时候却发现试验机压根就飞不起来,这到底是为什么呢?
当时测试的时候发现在垂直起飞的时候,高温的气体从发动机喷口喷出,到达地面后便向外扩散,气流扩散之后飞机正下方就会形成低压区,跟机身上方的气压形成压强差造成飞机被牢牢的吸住。
就是因为这个原因雅克-36在首次试飞时没能正常起飞,并且这个低压区极不稳定,在机体运动或有空气流动的情况下都会造成压力突变造成飞机失控。在后来对喷出的气体流向进行计算,并实行有效的控制和修正,利用喷泉效应才最终解决这个问题。
这套动力系统可以让雅克-36实现900公里/小时的最大速度、实用升限为12000米、携带的2600 公斤燃油能提供370 公里的续航里程。
因为尾喷口位于飞机的中心位置,所以雅克-36的起落架就无法安装在机身重心处,设计师很巧妙的设计了四个起落架,分别是机身前后的两个可收放式起落架和两个机翼翼尖的可收放式起落架,翼尖的两个长长的收纳舱就是用于收纳翼尖起落架使用的。
在武器配置上,原计划配备 2 x 23 毫米GSh-23L机炮,翼下两个挂点可以携带两枚100 公斤左右的炸弹、吊舱机枪或火箭吊舱等等,但是因为Yak-36的动力系统和作战航程都太差,所以作战效益基本上是没有的,这些武器配置几乎都是摆设。
Yak-36实验机生产出来之后,首次试飞是在1963年1月19日进行的悬停试验,但是这次试验发现了吸入废气和低压区问题,在调整之后于1963 年 6 月 23 日进行第一次无绳垂直起飞,并在同年的9月16日首次实现完全过渡到水平飞行试验,最终在1967年7月9日在莫斯科多莫杰多沃机场的航展上首次公开展示。
该试验机一共生产了4架,其中第一架原型机主要是用于悬停试验、第二用于悬停、着陆和起飞的试验、第三第四架用于测试正式完整飞行试验,其中第三第四架在测试中坠毁。
Yak-36垂直起降实验机是苏联第一种成功实现垂直起降技术实际试飞验证阶段的飞机,虽然因为航程和载弹量不佳无法达到战斗标准没能正式量产,但是其技术和测试的结果对当时的苏联来说是开创性的。
同时也正是因为它的出现,让后来的苏联雅克-38和雅克-141这两款著名的垂直起降战斗机成为可能,也算得上是苏联垂直起降战斗机的开山之作。