雅克-36

雅克-36

雅克-36(雅克-36)

雅克36只是一款實驗機 1960 年 9 月初，作為蘇聯(lián)代表團團長的雅克福列夫參加了英國范堡羅航展，并對粗短丑陋的肖特 SC.1 發(fā)生了濃厚的興趣。剛一回到莫斯科，雅克福列夫就向國防部長迪米特里烏斯季諾夫提出了制造垂直起降飛機的構(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)計垂直起降飛機。

目錄 設(shè)計背景 設(shè)計歷程 首飛成功 問題重重 收縮展開 設(shè)計背景

雅克福列夫本人對垂直起降飛機投入了極大的熱情，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)計前線殲擊機，并開發(fā)了著名的雅克-9 型戰(zhàn)斗機，這種采用粗陋發(fā)動機的飛機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。但是該飛機的機場完全暴露在德國法西斯的轟炸下，性能優(yōu)秀的戰(zhàn)斗機常常因跑道被毀而不能升空，這使得大量的雅克戰(zhàn)斗機在地面被擊毀。雖然后來戰(zhàn)爭終于結(jié)束了，但是冷戰(zhàn)中的蘇聯(lián)卻處于戰(zhàn)爭的邊緣，所以雅克福列夫認為國家需要一種不依賴跑道的前線殲擊機。

設(shè)計歷程

一開始雅克福列夫的技術(shù)人員計劃以雅克-30 噴氣式訓(xùn)練機為基礎(chǔ)，增加兩臺垂直安裝的 RU-19 發(fā)動機。改裝后的飛機稱為雅克-30V。不過這個方案只能驗證垂直起降飛機的可行性，不過很顯然這是不用再驗證的了。 后來雅克福列夫本人親自繪制了幾個設(shè)計方案，并作出決定，要以設(shè)計比雅克-30V 水平更高的的機體為目標(biāo)。在反復(fù)進行論證之后，最終定下來的是斯坦尼斯拉夫·毛魯?shù)蕾e及其助手歐來斯托·西登洛夫設(shè)計的方案，該方案所需要的發(fā)動機擁有 4 個推力矢量噴口。為此雅克福列夫設(shè)計局需要設(shè)計一臺全新的發(fā)動機，但是這個新型發(fā)動機的開發(fā)資金卻很快被政府凍結(jié)了，因為當(dāng)時政府對垂直起降飛機的實用性提出懷疑，航空技術(shù)委員會會長彼德羅·迪曼季夫甚至說：“垂直起降飛機只不過是馬戲團的雜耍而已”。因此雅克設(shè)計局就不得不使用現(xiàn)有的發(fā)動機進行改裝。 不久，斯坦尼斯拉夫·毛魯?shù)蕾e設(shè)計組確定了雅克-36（別名產(chǎn)品 V）推進系統(tǒng)——兩臺無加力燃燒室的 R-27-300 型渦輪噴氣發(fā)動機，每臺推力 5,000 磅（該型發(fā)動機由謝爾蓋耶夫·圖曼斯基設(shè)計組開發(fā)，計劃裝備米格-23）。在當(dāng)時來說雅克-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。 由于垂直起降飛機的危險性要高于常規(guī)飛機，因此飛行員的保護問題就需要得到特別的重視。雅克福列夫設(shè)計局對于乘員的保護問題的研究主要在兩個方向開展。其中一個技術(shù)組負責(zé)開發(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）的自動彈射系統(tǒng)。

首飛成功

1962 年，雅克-36 原型機制造完成，由經(jīng)驗豐富的尤里·加魯那耶夫擔(dān)任首席試飛員。雅克-36 的試飛異常危險，因為通常飛行員從風(fēng)洞試驗的結(jié)果就基本能預(yù)測飛機的飛行品質(zhì)。但雅克-36 卻不是這樣，作為垂直起降飛機，它不過是依靠發(fā)動機推力的支撐的金屬塊而已，如果推力喪失馬上就會象石頭一樣砸落下來。因此必須讓試飛員提前體驗飛行品質(zhì)。因此雅克福列夫設(shè)計局在托爾勃列特試驗臺的基礎(chǔ)上試制了雅克-36 的飛行模擬器，該模擬器使用 MN-2 模擬式計算機。并讓試飛員尤里·加魯那耶夫和巴萊第·姆夫在這個模擬裝置上進行了訓(xùn)練。 一開始的時候雅克-36 只進行系留懸停試驗，并重新調(diào)整了自動控制系統(tǒng)。隨后便開始了無系留飛行，但飛機很難進行較好的可控飛行。這個問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。

問題重重

氣流控制問題

雅克-36 雖然首飛成功，但是仍然暴露出了很多問題。首先就是在垂直起降時機體下方的氣流控制。飛機在懸停的時候，高溫的氣體從發(fā)動機噴口噴出，到達地面后便向外擴散。這樣就在機體下方形成了一個顯著的低壓區(qū)。這個低壓區(qū)會把飛機牢牢“吸住”，即所謂的 suck down 效應(yīng)，實際上這也是雅克-36 首次試飛時沒能起飛的原因。而且更糟的是這個低壓區(qū)極不穩(wěn)定，在機體運動或有空氣流動的情況下都會造成壓力突變，最終造成飛機失控。要解決這個問題，首先需要對噴出的氣體流向進行計算。并實行有效的控制和修正，盡量使氣流在到達地面時不向外擴散而是向機腹聚攏，以再次會合上升來彌補因此所產(chǎn)生的低壓區(qū)，這就是“噴泉效應(yīng)”。不過進行這部分工作需要很長的.時間。

發(fā)動機推力損失問題

還有一個問題就是從地面返回的高溫氣流有可能再次被進氣道吸入，造成發(fā)動機推力損失，經(jīng)過實驗表明，這一問題在高度 1.5 米時至少造成發(fā)動機推力減少了 800 磅。為了解決高溫氣流再次被吸入的問題，雅克福列夫的設(shè)計者們在機首的空氣進氣口下面增設(shè)了一個很大的可折疊板，該折疊板在飛機起飛的時候打開以防止排出的空氣被發(fā)動機再次吸入。 同樣是由于噴流的影響，平尾區(qū)的流場非常復(fù)雜，平尾所在的位置有強烈的氣流下洗，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，同時為了避免噴流對尾翼的干擾，以及在較低速度下平尾仍能提供操縱力矩，雅克-36 還改動了平尾位置。

布置不平衡問題

雅克-36 和美國 X-14 遇上共同的問題是：為了確保垂直升力的作用點在機體重心附近，發(fā)動機必須盡量往前安裝，這樣就需要一個長長的后機身來平衡發(fā)動機的重量，后機身有一個顯著的“階梯”形，大大增加氣動阻力，全機布置也極不平衡。 為了提高反作用姿態(tài)控制噴口的效率，設(shè)計者們還把噴口改在了兩翼的翼尖，機體后端以及機首長桿的尖端四個離重心較遠的位置。西方情報機關(guān)一開始對機頭長桿的作用十分困惑，有人甚至開玩笑地說，這該不是蘇聯(lián)恢復(fù)了海軍在風(fēng)帆時代的沖撞戰(zhàn)術(shù)，要用這桿“長槍”把敵機捅下來吧？

飛行時間短問題

雖然進行了上述的幾點改進，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，整個飛行過程不過幾十秒。后來試飛員尤里·加魯那耶夫也在不斷摸索和適應(yīng)，飛行時間不斷加長。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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