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(zhǎng)的雅克福列夫參加了英國(guó)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(guó)防部長(zhǎng)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(wèn)題重重 收縮展開(kāi) 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(kāi)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(chǎng)完全暴露在德國(guó)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(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)終于結(jié)束了，但是冷戰(zhàn)中的蘇聯(lián)卻處于戰(zhàn)爭(zhēng)的邊緣，所以雅克福列夫認(rèn)為國(guó)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(kāi)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(guò)這個(gè)方案只能驗(yàn)證垂直起降飛機(jī)的可行性，不過(guò)很顯然這是不用再驗(yàn)證的了。 后來(lái)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(lái)的是斯坦尼斯拉夫·毛魯?shù)蕾e及其助手歐來(lái)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(kāi)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(zhǎng)彼德羅·迪曼季夫甚至說(shuō)：“垂直起降飛機(jī)只不過(guò)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(wú)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(kāi)發(fā)，計(jì)劃裝備米格-23）。在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)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(wèn)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(wèn)題的研究主要在兩個(gè)方向開(kāi)展。其中一個(gè)技術(shù)組負(fù)責(zé)開(kāi)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(cè)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(guò)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(lái)。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(kāi)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(kāi)始了無(wú)系留飛行，但飛機(jī)很難進(jìn)行較好的可控飛行。這個(gè)問(wèn)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(wèn)題重重

氣流控制問(wèn)題

雅克-36 雖然首飛成功，但是仍然暴露出了很多問(wèn)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(méi)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(wèn)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(lái)彌補(bǔ)因此所產(chǎn)生的低壓區(qū)，這就是“噴泉效應(yīng)”。不過(guò)進(jìn)行這部分工作需要很長(zhǎng)的.時(shí)間。

發(fā)動(dòng)機(jī)推力損失問(wèn)題

還有一個(gè)問(wèn)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(guò)實(shí)驗(yàn)表明，這一問(wèn)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(wèn)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(kāi)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(chǎng)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(wèn)題

雅克-36 和美國(guó) X-14 遇上共同的問(wèn)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(zhǎng)長(zhǎng)的后機(jī)身來(lái)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(zhǎng)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(kāi)始對(duì)機(jī)頭長(zhǎng)桿的作用十分困惑，有人甚至開(kāi)玩笑地說(shuō)，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(zhǎng)槍”把敵機(jī)捅下來(lái)吧？

飛行時(shí)間短問(wèn)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(guò)程不過(guò)幾十秒。后來(lái)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(zhǎng)。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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