上一篇介绍了苏联雅克夫列夫设计局研制的苏联第一种垂直起降舰载机雅克-38。这次继续介绍它的下一代——超声速垂直短距起降舰载战斗机雅克-141。
很多军迷对雅克-141津津乐道,不仅在于惋惜它出师未捷身先死的悲剧又尴尬的“机生”,更在于它与美国当今大红大紫的国际战斗机F-35“闪电”II的特殊关系。
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雅克-141“自由式” Freestyle
发展概况
雅克-141是苏联雅克夫列夫设计局1970年代研制的新一代舰载垂直/短距起降超声速战斗机,用于取代雅克-38战斗机。北约绰号“自由式”(Freestyle)。
1970年代中期,雅克-38交付海军航空兵部队之后,陆续暴露出航程过短、操纵复杂、机动性能不足、保养困难(特别是发动机)、武器系统落后、载弹量太少等问题,而且事故率较高。
▼雅克-38属实有点鸡肋,只是解决了有无的问题
苏联军方很快就决定研制雅克-38的替代机型,赋予新型垂直起降战斗机的主要任务是舰队防空、对空中目标实施拦截、与敌机近距空战和对地面、海上目标实施攻击。
1975年,苏联海军向雅克夫列夫设计局提出了研制新机的要求,具有超声速飞行能力,机动性和雷达、武器负荷等与当时的前线战斗机相似。
雅克夫列夫设计局研制编号雅克-41,但对外称雅克-141,因而西方国家对其使用雅克-141的编号。
雅克夫列夫设计局根据要求共生产4架原型机。第一架(编号48-0)是用于静态和疲劳测试的裸机,第二架(编号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(编号48-2和48-3,涂装“ 75”和“ 77”)用于飞行测试。其中48-2和48-3采用灰色整体涂装。
▼第三架原型机现已经在航空博物馆展出
▼进行舰上试验第三架原型机
1987年3月9日,第三架原型机首次试飞。1989年12月29日,实现了第一次悬停飞行。1990年6月完成首次垂直起飞-正常飞行-垂直降落的全过程。1991年9月在“巴库”号航母上进行了首次垂直着舰。1991年10月,一架原型机在试飞着舰时意外坠毁。
试飞期间,雅克-141表现出的性能不但远远超过了雅克-38 ,还打破了多项由英国“鹞”式飞机创造的世界纪录。
雅克-141的性能提升是革命性的,不仅最大飞行速度达到马赫数1.7,航程也大大增加,即使采用垂直起飞,航程仍可达到1200-1400千米,加挂副油箱短距起飞模式下航程超过2000公里。
▼地面滑跑起飞的雅克-141
在雅克-141研制即将全部完成,准备服役时,却突然发生影响深远的大历史事件,1991年12月,苏联宣布解体。雅克-141项目于1992年正式终止。
苏联解体后,雅克夫列夫设计局还希望能够通过自筹资金,完成雅克-141的研制工作。雅克夫列夫设计局与几个可以潜在的国际合作伙伴进行了协商。其中,正在准备用X-35竞标美国JSF项目的洛克希德公司对雅克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月举办的范堡罗航展公开展示并做飞行表演。美国洛克希德公司以3.8亿美元的费用获得了雅克-141战斗机的部分关键技术和大量的技术图纸。这些技术和图纸对F-35B垂直起降战斗机的研制影响很大,特别是雅克-141首创的三轴承旋转喷管,以及直接在驾驶舱后部布置升力发动机的思路,为F-35B的研发解决了实际工程问题。
▼雅克-141和F-35B无论从技术原理还是设计特点都有一定相似之处
雅克-141虽然没有最终走向成功,但是技术路线却在F-35B身上得到了重现,而且F-35B的技术更加完善、可靠。在F-35的三个型号中,F-35B是最具革命性,也是JSF项目的核心。
▼舰上短距起飞的美国F-35B战斗机
主要特点
▲雅克-141三视图和发动机布置示意图
雅克-141 采用中等后掠角悬臂式上单翼,长尾撑,双垂尾布局。
翼根前缘有边条,机翼可折叠,有前缘缝翼,后缘分裂式升降副翼和后缘襟翼,翼尖有一较短粗的整流罩,其下装有姿态控制喷嘴。
机身较长,主起落架舱后的机身为两个悬臂粱向后延伸,作为尾撑,两个垂尾向外倾斜。机身呈直线型,采用常规半硬壳轻合金结构,截面为矩形。
为减轻重量,广泛采用了铝-锂合金和碳纤维复合材料,其中碳纤维复合材料占结构重量的26%,部件包括所有的操纵面。
雅克-141沿用雅克-38的组合动力方案,安装有1台R-79推力矢量涡扇发动机和2台RD-41升力发动机。主发动机喷口位于机身后部约2/3处,喷管为三轴承旋转喷管,推力方向最大可偏转95度,2台升力发动机纵列安装于座舱后部,发动机轴线与垂直面有15度夹角,并且可前后偏转12.5度。
▼最核心的三轴承旋转喷管,在这方面,F-35B与雅克-141几乎一样
▼雅克-141垂直起降时发动机工作示意图
为了防止进气道吸入地面反射的主发动机和升力发动机的高温燃气流,在进气道下部两侧装有两个可伸缩的水平挡板。
垂直起降时,主发动机喷口向下偏转,升力发动机同时开启。飞机的姿态控制主要来源于主发动机产生的推力,前后发动机的推力差控制俯仰,翼尖姿态控制喷嘴控制滚转,机头和机尾的喷嘴控制偏航。
▼垂直起降模式的雅克-141,可看到主发动机的矢量状态
▼雅克-141的垂直起飞模式
▼雅克-141的舰上短距起飞模式
雅克-141在陆上短距起飞
为进一步改善飞行性能,雅克-141使用了当时先进的三余度全权数字式电传操纵系统,用来控制各操纵面与发动机喷口。
雅克-141是世界上最早出现的实用型超声速垂直短距起降舰载战斗机,拥有良好的机动能力、先进的电子设备和强大的武器系统,能执行防空、截击和对地、对舰攻击任务,比雅克-38和英国“海鹞”有了质的提高。
型号类别
雅克-141:标准生产型。
雅克-141M:原型机基础上做了改进,增加了机内燃油量,提高了机身空气动力性能,雷达反射面积进一步减小,增大了机翼面积,采用不可调进气道以及更优良的机载电子设备和武器系统,外挂架增加到6个,可以挂载最新的武器系统。
▼传说中的雅克-141M,只有设计草图
基本性能
尺寸数据
翼展:10.11米(机翼展开状态)
5.9米(机翼折叠状态)
机长:18.36米
机高:5.0米
机翼面积:31.7平方米
机翼展弦比:3.22
重量数据
空机重量:11650千克
最大起飞重量:15800千克(垂直起飞)
19500千克(短距起飞)
最大机内油量:4400千克
最大载弹量:1000千克(垂直起飞)
2600千克(短距起飞)
飞行性能数据
最大平飞速度:1250千米/小时(海平面)
M1.7/1800千米/小时(高空)
实用升限:15500米
最大爬升率:250米/秒
最大航程:1400千米(垂直起飞)
2100千米(短距起飞,带副油箱)
转场航程:3000千米
动力装置
1台图曼斯基设计局研制的R-79-300推力矢量涡轮风扇发动机,最大推力88.2千牛,加力推力152千牛;
2台RD-41涡轮风扇升力发动机,单台最大推力41.7千牛。
机载设备
装备的电子设备主要有机载雷达、红外搜索/跟踪仪、激光测距机、头盔瞄准具、电子干扰系统等。其中机载雷达为先进的多用途脉冲多普勒火控雷达,该雷达具有高、中、近三种脉冲重复频率,具有下视下射能力。
武器
1 门GSh-301 30 毫米机炮,备弹150发。
翼下4个挂架,可挂载R-27、R-77中距空空导弹和R-73近距空空导弹以及炸弹、非制导火箭等多种武器。
服役状况
只生产出4试验原型机,未批量生产,未服役。4架原型机中有2架用于试飞,其中一架坠毁,剩余3架在俄罗斯莫斯科技术博物馆、莫尼诺空军博物馆和雅克夫列夫博物馆展出。
▼博物馆展示的雅克-141原型机(3号机)
出师未捷身先死,常使英雄泪满襟。
踌躇满志的雅克夫列夫设计局研制的跨时代的雅克-141垂直短距起降战斗机,契合了雄心壮志的苏联红海军,在设定的90年代乃至21世纪第一个10年的战术要求,在技术战术层面基本具备了直面美国海军航空兵的能力和压制美国海军陆战队两栖攻击群的能力,这也是苏联红海军几十年梦寐以求的能力。
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