Содержание

«История конструкций самолетов в СССР 1951-1965 гг»

Глава 10. Самолеты ОКБ А.С. Яковлева

Экспериментальные боевые самолеты Як-1000 и Як-140

Як-1000 (рис. 262, 263) - одноместный экспериментальный самолет с ромбовидным крылом П.П. Красильщикова РК-2, с реактивным двигателем "Дервент-V" (РД-500). Самолет предназначался для проверки в полете аэродинамической схемы и отработки взлетно-посадочных режимов.
    Проектные данные Як-1000: максимальная скорость 1100 км/ч, полетная масса 2470 кг, масса топлива 500 кг.

Рис. 262. Самолет Як-1000

    Як-1000 рассматривался как макет будущего истребителя с двухконтурным двигателем ТР-5. При этом расчетное М = 1,7 было необычайно большим для того времени.
    В соответствии с постановлением правительства от 10 июня 1950 г. истребитель с ТР-5 следовало предъявить на государственные испытания в августе 1952 г.
    Задание, которое ведущий конструктор Л.Л. Селяков принял от А.С. Яковлева 3 октября 1950 г., предусматривало жесткие сроки: утверждение эскизного проекта - 6 октября 1950 г., сдача машины на заводские испытания - 1 января 1951 г.
    Деревянный макет был готов в срок и испытан в трубе Т-101 ЦАГИ в ноябре - декабре 1950 г. В трубах Т-106 и Т-102 прошли испытания моделей. Самолет был построен 27 февраля 1951 г.
    Як-1000 - среднеплан цельнометаллической конструкции. Фюзеляж - полумонокок с работающей обшивкой, круглого поперечного сечения. Каркас образован 30 шпангоутами, тремя силовыми балками и набором разрезных стрингеров. На хвостовой части фюзеляжа установлены щитки воздушного тормоза. Кабина пилота с катапультным креслом герметическая, с наддувом от компрессора двигателя. В фюзеляже два топливных бака: передний на 430 л и задний на 167 л.
    Крыло тонкое, малого удлинения (1,46) ромбовидной формы, составлено из профилей ЦАГИ СР-12С у корня и С-9С на конце. Относительная толщина 3,4 % у борта фюзеляжа и 4,5 % в средней части и на конце. Стреловидность крыла: 60* по передней кромке, 51 11' по четвертям хорд и -11 по задней кромке. Закрылки установлены по всему размаху крыла. Их задние концевые части являются одновременно элеронами с самостоятельной осью вращения. Крыло состоит из двух отдельных консолей. Каркас каждой консоли образован тремя лонжеронами, пятью разрезными балками, расположенными параллельно лонжеронам, десятью разрезными нервюрами и носовым профилем.
    Шасси - велосипедного типа, убирающееся, с масляно-воздушной амортизацией. Состоит из передней и главной опор с одинарными тормозными колесами размером 570x140 мм и двух подкрыльных опор, убирающихся в обтекатели. Переднее колесо -ориентирующееся, управляемое. Выступающая из обводов фюзеляжа часть колеса главной опоры заключена в обтекатель.
    Пневмосистема используется для уборки и выпуска шасси и закрылков, зарядки амортизатора главной стойки, управления передним колесом, фонарем, щитками воздушного тормоза, тормозами колес шасси, замками шасси и закрылков, а также герметизации фонаря. Рабочая сеть дублируется аварийной.
    Управление рулем высоты и элеронами, а также рулем направления жесткое. Предусмотрено изменение передаточного отношения от ручки управления путем изменения длины шкворня ручки с помощью электромотора, который может быть включен по желанию летчика или автоматически при достижении определенных скоростей полета.
    Воздухозаборник лобовой. Воздух к двигателю подводится по двум туннелям, идущим вдоль бортов фюзеляжа и огибающим кабину. Взлетная тяга 1590 кгс, номинальная 1460 кгс, эффективная взлетная (с учетом потерь во входных туннелях и системе выхлопа) 1500 кгс. Масса двигателя 560 кг.
    Длина самолета 11,69 м, размах крыла 4,52 м, площадь крыла 14,00 м². Испытания проходили при массе самолета 2500...2510 кг, запасе топлива 350, 360 и 380 кг и центровке 26 % САХ.
    2 марта 1951 г. летчик Д. В. Зюзин выполнил две рулежки до скоростей 50 и 100 км/ч. По мнению летчика, самолет "в поперечном отношении устойчив, прямую выдерживает легко, развороты выполняются хорошо, тормоза работают нормально, скорость после дачи оборотов самолет набирает легко". 3 марта была выполнена рулежка до скорости 250 км/ч. Из-за бокового ветра, дувшего со скоростью 5 м/с под углом 41* к взлетной полосе, самолет накренился на левую подкрыльную опору. Отклонение элеронов против крена не дало результата, и самолет с плавным левым разворотом выкатился со взлетной дорожки. 10 марта были проведены рулежки до скорости 210 км/ч с убранными закрылками и до скорости 150 км/ч с выпущенными щитками. Во втором случае даже незначительный боковой ветер разворачивал самолет. Испытания были прерваны.
    14 марта 1951 г. был составлен перечень работ по доводке самолета: изменение центровки на взлете и посадке до 25 % САХ; переделка хвостовой части фюзеляжа, а также системы управления, шасси и др. Продолжились исследования измененного макета в ЦАГИ. Но испытания Як-1000 так и не возобновились, и в октябре 1951 г. тема была закрыта.
    В начале 1950-х гг. наука оказалась не в состоянии решить выявившиеся в процессе создания этой машины проблемы динамики полета и управления. В этом отношении Як-1000 опередил свое время. В дальнейшем исследования ученых ЦАГИ по крыльям малого удлинения привели к созданию треугольного крыла, и первыми самолетами с таким крылом, поднявшимися в воздух, стали Е-4 ОКБ им. А.И. Микояна (июнь 1955 г.) и Т-3 ОКБ П.О. Сухого (май 1956 г.).
    До октября 1951 г. продолжались работы и по истребителю "Як" с двухконтурным двигателем ТР-5, но потом и они были прекращены.
    Як-140 (рис. 264, 265). Легкий одноместный сверхзвуковой фронтовой истребитель с одним ТРД. Ведущий инженер по самолету В. В. Барсуков.
    Эскизный проект утвержден А.С. Яковлевым 10 июля 1953 г. В соответствии с постановлением правительства от 9 сентября 1953 г. требовалось построить два экземпляра Як-140 и первый из них предъявить на государственные испытания в марте 1955 г. В постановлении предусматривались следующие характеристики: максимальная скорость 1650...1750 км/ч, практический потолок 18 000 м, дальность полета 1800 км на высоте 15 000 м, разбег 400 м, пробег 600 м. Расчетные данные ОКБ соответствовали этим цифрам.
    Длина самолета 12,95 м, размах крыла 8,0 м, площадь крыла 20,0 м2, взлетная масса 4850 кг, масса пустого самолета 3324 кг, масса топлива 1275 кг, масса масла 10 кг.
    Вооружение: три пушки калибра 30 мм с боезапасом по 50 снарядов. В перегрузочном варианте: 16 реактивных снарядов АРС-57 калибра 57 мм или восемь АРС-70, или два ТРС-190, или до 200 кг бомб. Прицел оптический автоматический с радиодальномером. Из двух типов опытных авиационных пушек калибра 30 мм - 235П и ТКБ-500 - выбрали пушку 235П ОКБ-16 А.Э. Нудельмана. Она имела преимущества по размерам, массе, простоте конструкции, надежности, откату и другим параметрам (будущая НР-30, принятая на вооружение в 1955 г.).
    ОКБ рассматривало Як-140 как дальнейшее развитие идеи легкого истребителя (непосредственный предшественник - Як-50). Благодаря необычайно высокой тяговооруженности, превышающей единицу, и в силу удачного сочетания параметров малогабаритного легкого самолета, имеющего относительно малую нагрузку на крыло (242,5 кгс/м2 на взлете), с особенностями легкого двигателя АМ-11, обеспечивалось получение высоких летных данных: скорости более 1700 км/ч, вертикальной скорости у земли более 200 м/с и на высоте 15 000 м - 30 м/с, практического потолка более 18 000 м и в то же время отличной маневренности в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Благодаря малым значениям нагрузки на крыло при посадке (180 кгс/м2) и низкому давлению колес на грунт (6,0 кгс/см2) допускалась эксплуатация самолета на грунтовых аэродромах.
    Як-140 должен был иметь ТРД А.А. Микулина АМ-11 с тягой 4000 кгс и 5000 кгс на форсированном режиме. По сравнению с вариантами, просчитанными в ОКБ под двигатели ТРД-И (будущий АЛ-7) и ВК-3, самолет с АМ-11 при лучших летных характеристиках и одинаковых оборудовании и вооружении получался вдвое легче (4...5 т против 8...10 т для тяжелого истребителя), экономичнее по расходу цветных металлов в два-три раза, по трудоемкости постройки в три-четыре раза, по расходу топлива в два раза.
    При проектировании самолета большое внимание уделялось простоте и удобству эксплуатации - удобная схема размещения оборудования и вооружения, широкие люки в фюзеляже, возможность отстыковки хвостовой части фюзеляжа для замены двигателя, легкосъемный хвостовой кок фюзеляжа для свободного подхода к хвостовой части двигателя. Проводка управления рулями и двигателем проходит по верху фюзеляжа и закрыта откидывающимся обтекателем (гаргротом). Электропроводка проложена в легкодоступных местах, причем значительная часть ее находится под гаргротом.
    Конструктивное решение основных агрегатов каркаса увязано с требованиями технологии серийного производства. Эксплуатационные и технологические разъемы агрегатов по панелям обеспечивают широкий фронт работ, клепку с применением передовых методов и проведение монтажно-сборочных работ отдельно по панелям и агрегатам, а следовательно, и поточную сборку. Предусмотрено широкое применение штамповки и литья.
    Малые размеры и эксплуатационные разъемы истребителя позволяли перевозить его по железной дороге на одной платформе.
    Одна из основных особенностей Як-140 - высокая живучесть. Расчетная вертикальная скорость снижения при планировании с неработающим двигателем не превышает 12 м/с с выпущенным шасси и отклоненными закрылками. Следовательно, возможна посадка с вышедшим из строя двигателем. Гидравлические системы выпуска шасси и закрылков, а также торможения колес главной опоры шасси дублируются пневмосистемой. Выпуск передней и главной опор производится по потоку, что обеспечивает аварийный выпуск шасси даже при малом давлении в пневмосистеме. Управление рулем высоты и элеронами необратимое, осуществляется при помощи вращающихся валов, работающих на кручение и испытывающих небольшую нагрузку. Поэтому прострел одного или нескольких валов значительно менее опасен, чем прострел тяг обратимого управления, работающих под значительной нагрузкой на растяжение или сжатие. Двигатель снабжен системой сигнализации и тушения пожара. Топливный фильтр низкого давления защищен от обледенения в полете. Установлена система аварийного выключения дожигания.
    Крыло Як-140 - среднерасположенное, со стреловидностью по линии 1/4 хорд 55*. Угол поперечного V - 4*. Крыло составлено из профилей ЦАГИ С12-С9 и СР-7С9 с изменением относительной толщины от 6 % у борта фюзеляжа до 8 % у конца крыла. Крыло снабжено элеронами с осевой компенсацией и двумя выдвижными закрылками типа ЦАГИ. Законцовки крыла являются одновременно обтекателями подкрыльных опор шасси. В носовых частях законцовок с большим выносом вперед установлены приемники воздушных давлений. На верхней поверхности для предотвращения распространения срывов потока на каждой консоли крыла установлены две аэродинамические перегородки. Крыло состоит из двух консолей, опирающихся на мощную поперечную балку, закрепленную внутри фюзеляжа. Каркас каждой консоли образован двумя лонжеронами и набором нервюр. Стреловидность горизонтального оперения 45*, вертикального - 61*.
    Фюзеляж - круглого поперечного сечения, монокок с толстой обшивкой. В задней части расположены щитки воздушного тормоза. Кабина герметическая, с катапультным креслом (масса 140 кг). Остекление фонаря выполнено из органического стекла толщиной 7 мм. В носовой части фюзеляжа расположен воздухозаборник с нерегулируемым конусом. Внутри него установлен приемопередатчик радиолокационного дальномера. Внизу средней и хвостовой частей фюзеляжа находится по одному топливному баку.
    Конструкция фюзеляжа, как у Як-50 и Як-25, однако для сильно нагруженных профилей продольного набора и обшивки Як-140 используется сплав Д16 В95.
    Шасси - велосипедного типа с рычажной подвеской колес. Состоит из главной опоры с двумя тормозными колесами размером 600x115 мм, передней опоры с управляемым нетормозным колесом 480x155 мм и двух подкрыльных опор с колесами размером 255x110 мм. Амортизация воздушно-масляная.
    Из-за неготовности двигателя AM-11 срок предъявления самолета на государственные испытания был отодвинут на первый квартал 1956 г. Но и дополнительного времени оказалось недостаточно. ОКБ пришлось выпускать самолет в экспериментальном варианте с ТРД АМ-9Д (тяга 2600 кгс, на форсированном режиме - 3250 кгс) и двумя пушками НР-23 калибра 23 мм с боезапасом по 75 снарядов.
    В связи с этим расчетная максимальная скорость оказалась значительно ниже. По расчету она не превышала 1275 км/ч у земли и 1250 км/ч на высоте 13 500 м. Понизились и другие летные характеристики.
    Построенный самолет имел взлетную массу 4500 кг, посадочную массу 4000 кг, запас топлива 1000 кг (два бака: на 800 кг и 200 кг). Длина самолета 13,340 м, размах крыла 7,395 м.
    Як-140 (бортовой №40) был построен в декабре 1954 г. Он успешно прошел наземные испытания, включая рулежки, скоростные пробежки до скорости отрыва и испытание тормозов. Все механизмы, управление, шасси, фонарь, радиоустройства и приборы, двигатель и система питания топливом, тормоза колес работали надежно и безотказно. Поведение самолета на рулежках и скоростных пробежках было нормальным.
    10 февраля 1955 г. Як-140 был допущен к заводским летным испытаниям без ограничения максимальных скоростей (на основании испытания моделей в трубах Т-108, Т-106М и Т-102 ЦАГИ). Но они так и не начались, поскольку МАП сделал ставку на самолет другого ОКБ. Официально работы по Як-140 были прекращены как потерявшие актуальность согласно постановлению правительства от 28 марта 1956 г. и приказу МАП от 6 апреля 1956 г. Як-140 - это последний построенный в ОКБ А.С. Яковлева одноместный фронтовой истребитель.