苏联红色帝国的空军遗产(5):雅克141超音速VTOL战斗机

最近003下水,海四代各种露脸,第二艘075服役,还有两艘075(076)在建,大家再次把注意力放到了垂直起降飞机上,于是又打起来雅克141的主意。我们来研究一下雅克141,结合Wikipedia和卫星地图做一些分析,看看雅克141的研制过程能给我们带来什么启示。

一、雅克141的发展历程

不仅外界看不上短腿的雅克38,Yakovlev也始终认为Yak-38是一架临时飞机,仅仅是为了获得设计和开发军事VTOL飞机的经验。在YAK-38服役之前,苏联海军就没看上。海军1975年向雅克福列夫设计局提供了一个设计合同。仅有一个要求:舰队防空。与YAK-38不同,这架飞机要持续超音速、机动性和雷达、武器负荷将与当前的前线战斗机相似。对于苏联海军而言,这架飞机将成为他们的下一代VTOL战斗机。由于该项目的重要性和复杂性,Yakovlev将他的OKB的很大一部分资源都分配给了新的VTOL战斗机的开发,其中不少于十位首席工程师参与所谓的“产品48”项目(军方编号YAK-41),并研究了五十多个设计方案。(1)一个关键问题是设计带有矢量推力和加力燃烧器的飞机,这对于保持超音速飞行至关重要。(2)考虑了双引擎设计,但由于降落发动机的损失将导致立即滚动到一侧。最终确定最好的排列是位于重心后面的一个矢量喷嘴,以及位于驾驶舱后面的专用垂直推力喷气发动机。原计划设计开发一个与后来在美国F-22 类似的平坦的矩形喷嘴。这种矩形喷嘴非常适合推动矢量推动和超音速飞行所需的配置变化,并带来较薄和窄的垂尾。但是由于设计难度,最终雅克141使用了一个圆形喷嘴。

image

和雅克38(编号82)停靠在一起的雅克141,注意编号是48(第二架),这应该是动力测试平台。相比雅克38,雅克141要大很多。

雅克141采用上单翼设计,非常类似雅克36,但是机翼的外侧可以折叠,以便在航母停放。雅克141的主发动机由四个侧面式管道以及沿着上表面的一排大百叶窗进气,这可以使空气在全功率盘旋期间进入发动机。雅克141采用R-79V-300发动机,这是一个两轴增强的涡扇发动机,旁路比为1。最大推力为14,000千克(137.2千牛,WS-10A据说135.4千牛)。后喷嘴可以从0度旋转到95度,以使VTOL着陆和盘旋。前部两个升降机发动机是RD-41,这是一种简单的单轴发动机,主要由钛制造。每台都有4,100千克推力。发动机以85度的角度安装在驾驶舱后面。像Yak-38一样,发动机通过八个弹簧式背面皮瓣接收空气,排气管通过两扇腹门覆盖的腹部开口驶出。

image

由于垂直起降过程中会出现过热,因此大量涉及到的零部件都用钛制造,为了减轻重量,总体飞机中不少于26%由石墨或复合材料制造。 考虑到热量聚积,悬停时间不能超过11.5分钟。所有三个发动机均通过相关的数字系统进行控制,该系统能够控制发动机启动时机,并在着陆和悬停飞行过程中调节所有三个发动机的推力。 双串联反应控制喷气机位于机翼上,而旋转的偏航喷气机位于鼻子下方。

雅克福列夫设计局获得了建造四架雅克141原型的资金。第一架(48-0,没有呼号)是用于静态和疲劳测试的裸机。第二架(48-1,涂装“ 48”)是一个非飞行的动力装置测试台。第三和第四架(48-2和48-3,涂装“ 75”和“ 77”)用于飞行测试。其中48-1没有涂装,48-2和48-3采用灰色整体涂装,黑色雷达罩和垂尾天线(如后图)。

image

1987年3月9日,首席测试飞行员Sinitsyn驾驶使用48-2的第一次传统飞行。1989年12月29日,Sinitsyn驾驶48-3实现了第一次悬停飞行,并使用同一架飞机在1990年6月13日完成从垂直飞行到高速飞行和垂直着陆的第一个完整过渡。从1991年4月开始(1990年6月12日,俄罗斯宣布独立,1991年8月19日发生819政变),试飞员在正常跑道上进行了起降飞行测试,并在Saky的Lift Jet Center的滑跃式坡道上就行了起飞试验。在整个测试过程中,雅克141均展现了出色的操控性能。试飞中,首席测试飞行员Sinitsyn连续创造了十二个新的世界记录,由于YAK-41是军方保密代号,这些记录以虚拟名称“ Yak-141”提交。从此以后,这架飞机被西方称为“ Yak-141”。  1991年9月26日,Sinitsyn驾驶48-2在基辅级戈尔什科夫海军上将(Gorshkov,前巴库号)号航母上进行了第一次垂直降落。一个小时后,弗拉基米尔·A·亚基莫夫(Vladimir A. Yakimov)在同一甲板上以驾驶48-3降落。飞行员在航母陆续进行了八架次起降试验。但是在10月5日,试飞员雅基莫夫(Yakimov)在一次危险的降落中,48-3的底盘破裂使一个燃油箱破裂,造成严重的火灾。约30秒后,Yakimov成功地弹出,并从海中救出。此后48-3进行了维修并用于展示。同月,苏联海军宣布没有其他资金可以继续该计划。而 Smolensk工厂已经预料到了这一点,也没有提前投资为量产准备设备和工具。1991年12月26日,苏联宣布解体

image

在航母试飞的75号雅克141,可看到背后巨大的基洛夫级导弹巡洋舰,那已经是红色海军即将衰落的阶段了。

1991年9月,在CIS宣布不再为YAK-41M的发展提供资金之后,雅克福列夫设计局与几个可以帮助资助该计划的外国合作伙伴进行了讨论。其中,正在准备用X-35投标JSF项目的洛克希德公司(Lockheed Corporation)对雅克141项目很感兴趣.。在洛克希德公司的支持下,48-2号雅克141在1992年9月举办的Farnborough航展公开展示并做飞行表演。雅克福列夫设计局用俄罗斯三色徽章重新粉刷了两架橄榄色、灰色涂装的飞机,并在两架飞机上涂了白色的“ 141”,以代替其先前的呼号“ 75”和“77”。 其中48-2号在航展展示悬停。随后,在1993年的莫斯科航展上都48-2和48-3均公开展示。

据悉,雅克福列夫设计局与洛克希德(Lockheed)达成3.85至4亿美元的项目合作,用于制造三架能飞的新原型机,以及一架额外的静态测试飞机,用于测试设计和航空电子产品的。虽然雅克福列夫设计局与洛克希德的合作关系始于1991年底,但直到1992年9月6日雅克福列夫设计局才对外披露,而直到1994年6月,洛克希德公司才对外披露。至于说到底雅克福列夫交付了什么,目前没有查到具体的信息,从最后F35B的单价看,4亿美元的合同显然包括了很多的内容。现在,虽然有各种文章说F-35B是独特的设计,但是客观地看,不论是机身机翼布局、发动机布局等各种设计都是类似的,主要的差别是F-35B 的设计者使用“冷”升力风扇实施了一个相对简单而有效的方案,其传动装置由带有旋转喷嘴的升力活塞发动机驱动。

1996年美国国防部JSF项目招标,麦道公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和洛克希德·马丁公司三大航空集团提出方案,后来增加了波音公司。美军方经过审查决定由波音公司和洛克希德·马丁公司各自研制2架验证机,编号分别为X-32和X-35。2001年10月26日,美国国防部空军部长罗希宣布根据实力、设计的优缺点以及风险程度,洛克希德·马丁公司的X-35方案最终战胜了强有力的竞争对手波音公司的X-32方案,赢得了有史以来最大的军火合同。应该说,雅克141虽然没有在苏联证明自己,但是在F-35身上间接证明了自己的实力。是不是我大唐也要设计一款垂直起降超音速战斗机呢?

image

F-35B 目前由美国海军陆战队使用。 根据洛克希德马丁公司与美国国防部 2017 年达成的协议,F-35B 的价格为 1.22 亿美元,比飞机的其他改进型更贵:F-35A 和 F-35C 的价格为 9460 万美元 – 1.21 亿美元(注意:价格一直走高)。 此外,美国海军陆战队使用的 F-35B 并没有使用垂直起降,他们在大型航空母舰的标准甲板上起飞和降落


二、卫星地图上的雅克141

在卫星地图上可以找到所有两架公开展示的雅克141,即编号75和77的两架飞机,设计局编号分别是48-2和48-3。可惜这两架飞机都已经成为了博物馆的展品,结合一些图片,我们来详细打量一下这两架飞机。

image

23 July 2008, A Yakovlev Yak-141 at the Russian Air Museum in Monino,这是编号77的雅克141,也就是出事故的那一架

雅克141的驾驶舱被是加压座舱,而且配备空调,前部小窗是防弹的。 座舱向右铰接,由于背脊的设计,驾驶员看不到后方。 为了保障安全,一旦发动机管旋转30度,或者空速小于300 km / h,射击座椅将自动做好弹射准备。雅克141 原型的仪器仪表很简单,与较早的Yak-36m相似。而量产型将配备丰富的航空电子设备和武器套件,包括多普勒雷达、激光电视测距和观瞄设备、HUD等。

image

卫星地图上的这架雅克141。注意这是一个雅克展示区,可以看到一架雅克36,两架雅克38,还有两架雅克28歼击机。Yak-41M (s/n 48-2, call sign “75”) is on display at the Central Air Force Museum at Monino. The aircraft is displayed in its 1992 livery with olive/grey camouflage markings. 需要注意这架雅克141其实是编号75,但是被刷成141。可以看到雅克36和雅克38的机翼很小,这个设计。

image

我找到一张实景拍摄的同一位置照片,可以看到这架雅克141的编号就是141。在这个展区中,可以看到两架雅克38、一架雅克36和两架雅克28。左侧有架双发的大型三角翼飞机,谁知道是什么机型?

image

雅克36试验机,编号却是38,注意垂尾的造型,还是相对古老的雅克-23等第一代喷气式飞机的设计。前面这个管子不是空速管,而是用于控制平衡的喷气管

image

另外角度的雅克36,机翼下方有火箭巢,翼尖有起落架,类似鹞式飞机

image

停放在荒地上的雅克38,一个红色时代的结束,机翼下面又是火箭巢。编号是60

image

14-8-2012, The NATO codename for this VSTOL type is ‘Freestyle’. This is actually the third aircraft built (msn 48-3) although it is painted as ’75 white’ to represent the second aircraft (msn 48-2). It is displayed at the Vadim Zadorozhny Technical Museum, Arkhangelskoye, Moscow. Russia. 这架雅克141其实是编号为77的雅克141,但是被刷成了75。Yakolev Yak-141 (Yak-41M) 75 white (really 77 white)

image

卫星地图:位于Technical Museum, Arkhangelskoye, Moscow. Russia的雅克141,也就是上图中的75号(实际是77),注意这也是雅克展区,可以看到雅克38和藏在树丛中的雅克28


image

September 1992,Yak-141 VTOL fighter at 1992 Farnborough Airshow,可以看到起落架都是单轮,机身上有蒙布,编号是141

image

September 1992,Yak-141 VTOL fighter during hover at 1992 Farnborough Airshow,可见1992年,还有能飞的雅克141,这应该是编号为75的48-2号机。

image

1992年,在范登堡航展上做表演的雅克141(48-2号,即75号),各种特征和文字介绍都能对的上。包括涂装、喷口、布局等


小结:

回顾这段历史,我们可以发现雅克141是一个领先时代的设计,也是一代大师Yakovlev倾尽全力的作品,更是苏联航母战略的护航者。Yakovlev正是看到了苏联红海军的短板和战略规划,因此放弃了传统战斗机这个相对拥挤的赛道,而全力布局VTOL战机,另辟蹊径,这是一个很巧妙的战略布局。经过雅克36、雅克38和雅克41的三个阶段,已经到了临近成熟的阶段,再向前一步,可能就形成了红色海军的一种新战法;也会给设计局带来高速发展的绝好赛道!!可惜由于苏联帝国突然轰然倒下,航母计划受挫,连累Yakovlev设计局也不得不与昔日的敌人美国合作,出卖核心技术,最终失去了自己的声音。伊尔库特于 2004 年 4 月收购了 Yakovlev。2006年2月,俄罗斯政府将控股公司与米高扬、伊留申、伊尔库特、苏霍伊和图波列夫合并为一家名为联合飞机制造公司的新公司。

雅克141的虽然自己没有获得成功,但是却在F35B身上得到了重生,在所有三种型号中,F35B可以说是最具威胁的一款,主要就是因为F35B可以垂直起降,可以在各种意想不到的地方部署,形成很强的突然性和威慑力。如果我大唐可以拥有一款VTOL,则可以将075变成一款轻型航母,针对南海或者更远的海域就有更大的控制力。

image

各种VTOL飞机的对比,数据来自网络,仅供参考,其中F35B产量列是所有3个型号的产量

相关信息:

雅克-141是一架怎样的飞机?

https://zhuanlan.zhihu.com/p/464358816

https://www.sohu.com/a/200628910_243357

雅克141战斗机——生不逢时但永载史册的牺牲品

聊聊雅克-38:史上第一款服役的垂直起降舰载机,为何差评一边倒

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1719736503018257870

生不逢时的雅克141战斗机

https://www.163.com/dy/article/GK21PH200535013N.html

喝多了就拿战斗机风挡练枪?2014年俄罗斯军机坟场游记

Yakovlev Yak-141

Yakovlev Yak-43

Yakovlev Yak-201

苏联雅克系列喷气机,比米格试飞晚了3小时,开启我国喷气机时代

[历史回眸]苏联解体全过程

最详细的苏联解体原因解密《大国的崩溃》

https://www.rbth.com/defence/2017/05/05/is-the-yak-141-the-father-of-the-f-35b_757401

https://taskandpurpose.com/tech-tactics/f-35-yak-141-freestyle-vtol-jet/

https://www.militaryfactory.com/aircraft/detail.php?aircraft_id=721

75年前 雅克-23喷气式战斗机首飞 配备英国发动机 被米格-15取代

http://www.krasnayazvezda.com/mer/equipements/avions/yak36.php

https://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin_F-35_Lightning_II


附录1:雅克141的参数

General characteristics

  • Crew: 1
  • Length: 18.36 m (60 ft 3 in)
  • Wingspan: 10.105 m (33 ft 2 in)
  • Height: 5 m (16 ft 5 in)
  • Wing area: 31.7 m2 (341 sq ft)
  • Empty weight: 11,650 kg (25,684 lb)
  • Max takeoff weight: 19,500 kg (42,990 lb)
  • Powerplant: 1 × Soyuz R-79V-300 afterburning vectoring-nozzle turbofan, 108 kN (24,000 lbf) thrust dry, 152 kN (34,000 lbf) with afterburner
  • Powerplant: 2 × RKBM RD-41 turbojets, 41.7 kN (9,400 lbf) thrust each canted rearwards from vertical

Performance

  • Maximum speed: 1,800 km/h (1,100 mph, 970 kn)
  • Range: 2,100 km (1,300 mi, 1,100 nmi)
  • Ferry range: 3,000 km (1,900 mi, 1,600 nmi)
  • Service ceiling: 15,500 m (50,900 ft)
  • Rate of climb: 250 m/s (49,000 ft/min)

Armament

  • Guns: 1 × 30 mm GSh-30-1 cannon with 120 rounds
  • Hardpoints: 4 underwing and 1 fuselage hardpoints with a capacity of 2,600 kg (5,733 lb) of external stores, with provisions to carry combinations of:


附录2:雅克141结构图

image

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。