Блеск и нищета яковлевских «вертикалок». Часть 2 - Нищета
БЛЕСК И НИЩЕТА ЯКОВЛЕВСКИХ «ВЕРТИКАЛОК»
Часть 2. Нищета
Так погибают замыслы с размахом,
Вначале обещавшие успех,
От долгих отлагательств.
У.Шекспир, «Гамлет» (пер. Б.Пастернака)
При работе над проектами Як-36 и затем Як-36М, разработчиками был допущен ряд существенных промахов, повлиявших на будущее этих машин.
Первая яковлевская «вертикалка» – Як-В (Як-36) была построена «вокруг» двух подъемно-маршевых двигателей Р27-300. Но их размещение в передней части самолета с выходом струй двигателей через поворотные сопловые насадки в районе центра масс привели к тому, что кабину экипажа пришлось разместить над двигателями, что раздуло мидель машины. Дополнительно сопротивление самолета выросло из-за больших обтекателей двигателей и сопловых насадок. Но главная неприятность заключалась в том, что в горизонтальном полете струи из сопел за счет эффекта Коанда омывали нижнюю поверхность хвостовой части фюзеляжа, что сильно увеличивало сопротивление самолета. На этом фоне блекло даже такое аэродинамическое и весовое «безобразие» как штанга переднего струйного руля (совершенно необязательное – длины носовой части фюзеляжа вполне хватало для размещения струйного руля под воздухозаборником).
Много усилий было потрачено на испытания и доводку Як-36, хотя разработчика с самого начала была очевидна бесперспективность выбранной компоновки самолета. Но как экспериментальный, он помог понять особенности работы струйной системы управления. Также на нем отработали систему автоматического спасения экипажа СК-Э, которая (в модифицированном виде) очень пригодилась впоследствии на строевых яковлевских самолетах вертикального взлета и посадки (СВВП). Но в целом самолет как боевой перспектив не имел (хотя Яковлев и пытался развивать данную идеологию создания СВВП и дальше) и было принято решение серийный боевой самолет делать по другой схеме.
При модификации Як-36 в Як-36М, грубо говоря, один из двух подъемно-маршевых двигателей исходного самолета заменили на два подъемных (ПД) с близкой суммарной тягой. При этом инерция мышления привела к тому, что схема выхода реактивной струи единственного ПМД повторяла схему двухдвигательного предшественника – т.е. сопло разделяло струю на две с выходом через два поворотных сопловых насадка. Потери тяги только на разделение потока составили более 4%, т.е. 250 кгс. Но это были еще цветочки: оказалось, что выхлопные струи обтекают хвостовую часть фюзеляжа, увеличивая сопротивление самолета на 30%. В результате самолет стал дозвуковым, а его высотные скорость и дальность с расчетных (и выставленных в ТТТ к самолету) 1400 км/ч и 1400 км упала до 1100 км/ч и 1100 км соответственно. (См. прим.)
Все эти проблемы решала бы установка одного поворотного сопла: помимо существенного сокращения сопротивления самолета, прибавка тяги составила бы не менее 350 кгс, что позволило бы увеличить взлетную массу самолета на 300 кг и довести ЛТХ самолета до заданных в ТТТ. И такая схема рассматривалась: еще в 1968 г. в плане работ параллельно с ударным Як-36М и учебно-тренировочным Як-36МУ был заложен перехватчик Як-36П. В первоначальном варианте он имел ПМД Р27В-300 с единым поворотным форсажным соплом и три ПД РД36-35ФВ. Очевидно, что лишенный недостатков компоновки Як-36М, он даже без форсажа имел бы гораздо большие скорость и дальность, соответствующие изначально предъявляемым в ТТТ. Однако, к сожалению, приоритет был отдан проекту Як-36М, а Як-36П оставался на бумаге, постепенно эволюционируя в Як-41 и поднявшись в воздух в совершенно переработанном виде лишь к концу эпохи СССР, развал которого поставил точку вообще в теме отечественных СВВП. Если бы в качестве магистральной тогда была бы выбрана линия Як-36П, то советский ВМФ мог получить гораздо более боеспособный корабельный самолет с благожелательным к нему отношением строевых летчиков и флотских командиров.
Компоновочный промах с выхлопом ПМД можно было компенсировать применением т.н. правила площадей, т.е. «поджатием» миделя фюзеляжа в районе установки крыла и оперения – это позволяет уменьшить сопротивление на околозвуковых скоростях полета. Например, такой подход был применен на палубном самолете Buccaneer, который к моменту начала работ по Як-36М уже вовсю эксплуатировался в Англии и был широко известен авиационной общественности. Но проблемы с сопротивлением Як-36М были выявлены не при продувках моделей самолетов (из-за неправильной их организации), а уже после постройки прототипов и столь существенную переделку самолета делать было уже поздно.
Поскольку проект перехватчика Як-36П не был реализован, пришлось эту функцию передать ударному Як-36М. В первоначальных требованиях к Як-36М указывалась максимальная скорость, соответствующая М=1,02 у земли и М=1,2 на высоте, поэтому было применено тонкое сверхзвуковое крыло малой площади. Достаточное для маловысотного ударного самолета, оно давало недостаточную маневренность самолета в воздушном бою. Это могло быть компенсировано установкой отклоняемых носков, чего сделано не было. Также самолет не был оборудован аэродинамическим тормозом, полезным не только в воздушном бою, но и для энергичного уменьшения скорости при посадке, что экономило бы топливо.
Оптимальное направление тяги подъемных двигателей для разных режимов взлета различалось. Для вертикального взлета требовалось «слитие» струй обоих ПД, для чего сопло второго «подъемника» поворачивали на 10 град вперед от оси двигателя. Для взлета с коротким разбегом требовалась значительная направленная назад горизонтальная составляющая тяги подъемных двигателей, для чего сопло второго ПД, как и первого, устанавливали по оси двигателя (15 град от вертикали). Т.к. на Як-36М и Як-38 изменение положения сопла второго ПД менялось только в ходе техобслуживания, и максимальную взлетную массу можно было получить лишь для одного заранее выбранного режима взлета. И только на Як-38М сопло второго подъемного двигателя сделали переставным с управлением из кабины летчика. Правда, для этого пришлось сделать наплывы высотой 45 мм на нижних крышках отсека ПД, что увеличило мидель фюзеляжа...
Идеология при создании Як-36М была типичная для ОКБ Яковлева – создать машину минимальной размерности. Хотя, направляя инерцию мышления в правильное русло или, говоря более вежливо – исповедуя принцип частичной преемственности СУ Як-36, можно было сдвинуть оба ПМД назад, а перед ними разместить три ПД (похожая схема была предложена ОКБ в 1964 году при проработке проекта сверхзвукового ударного СВВП Як-33, только там ПД было 6 – из-за большой массы бомбардировщика). В таком случае можно было получить машину с массово-габаритными и летно-техническими характеристиками, близкими к реализованным на Як-41М в 1980-х годах. Недостатком такой компоновки явилось бы увеличение сложности обслуживания самолета и вероятности потери самолета из-за отказа любого из пяти двигателей по сравнению с трехдвигательной компоновкой Як-36М.
Подводя небольшой итог можно констатировать следующее. После войны ОКБ Яковлева оказалось на вторых ролях в советском авиапроме. В попытках вернуть себе былой вес и укрепиться если не в потерянных – истребительной и бомбардировочной, то хотя бы в других и вновь открывающихся нишах применения авиационной техники, Яковлев хватался за любые темы: вертолеты (в т.ч. продольной схемы), сверхзвуковые стратегические бомбардировщики, самолеты вертикального взлета и посадки… И нигде не преуспел, за исключением СВВП, но и тут, за счет фирменных технических подходов результат был много хуже, чем мог быть. Более того, вместо концентрации усилий КБ на особо сложной теме вертикально взлетающих самолетов вновь начал распыляться, хватаясь за тему гражданского реактивного самолета МВЛ (Як-40) и последовавшего за ним ближнемагистрального Як-42, что тормозило работы по доводке Як-38 и созданию Як-41. Таким образом, целый ряд идеологических, технических и организационных ошибок привели к тому, что Як-38 (Як-36М) доводился целое десятилетие и достиг желаемого уровня лишь в модификации Як-38М, которая появилась уже под конец периода интенсивной эксплуатации самолетов этого типа. А шедший на смену Як-38 сверхзвуковой многофункциональный Як-41 (Як-36П) создавался слишком долго и появился поздно, так и не попав в серию.
Примечания
Я считаю, что первая компоновка была даже более удачная, чем последующие. Ее рисовал бывший сотрудник Мясищева Орест Сидоров. Компоновка была просто замечательная. Хотя бы потому, что последующая компоновка, официальная, которая была создана в бюро Шехтера, раздула мидель машины почти на 100 мм по диаметру, что существенно повлияло на характеристики самолета.
Да, кстати, модели аэродинамические были продуты уже после того, как был построен первый самолет. Поскольку Яковлев и первые аэродинамики фирмы, по сути, игнорировали эту работу, работы с моделями опоздали. <…> Проблема обнаружилась уже когда самолет стал летать. О том, какие неприятности могут доставить выхлопные струи на взлете и посадке, мы уже знали, но мы понятия не имели о влиянии выхлопных газов в горизонтальном полете. Оказалось, что при выбранной компоновке обтекание хвостовой части фюзеляжа струей двигателя дает прирост сопротивления самолета на 30% . Это сразу же «сожрало» расчетную дальность полета. В перспективе надо было изменить направление струй, заставить ЦАГИ сделать продувки не просто с пустыми дырками под двигатели, а с имитаторами двигателей и струями. Но это мне уже не удалось сделать.
Станислав Мордовин, «Палубная авиация началась с Як-38», «Авиация и космонавтика» №11, 2002
