Россия вновь планируется строить самолёты вертикального взлёта и посадки

В крышке декабря 1967 года, вышло постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 1166–413 «О создании лёгкого штурмовика вертикального взлёта и посадки Як‑36М». Оно санкционировало разработку в яковлевском ОКБ первого и пока один-единственного отечественного серийного самолёта Як‑38, способного взлетать и садиться вертикально. Было изготовлено 236 машин этого типа.

В 1977 году на экраны вышел кинофильм Джорджа Лукаса «Звездные войны». В «далекой-далекой» галактике космические истребители десятками поднимаются со своих взлётных площадок и отправляются в бой для уничтожения «Звезды кончины». Говорят, для съёмки этого момента Лукас использовал кадры взлёта Harrier — самолёта вертикального взлёта и посадки (СВВП) из состава Корпуса морской пехоты США. Потому в кинофильме была передана вся динамика взлёта этого самолёта, его характерное покачивание.

Интересная деталь: все космические истребители в фильме стартуют вертикально. Нет ни одного, для какого была бы нужна взлётно-посадочная полоса. То же самое можно увидеть в огромном количестве других фантастических фильмов. Напрашивается очевидный вывод: режиссеры и авторы сценариев фантастических блокбастеров не воображают себе истребителей будущего иначе, чем стартующими вертикально. Аэродром — это анахронизм, который останется в прошлом.

Высокая стоимость и уязвимость аэродромов и авианесущих кораблей всегда сопутствовали развитию авиации, особенно, военной. Одним из наиболее рациональных решений этой проблемы является создание самолётов вертикального взлёта и посадки (ВВП), вертикального/куцего взлёта и вертикальной посадки (В/КВП) или короткого взлёта и вертикальной посадки (КВВП).

«Появление таких самолётов после Второй мировой войны сделалось возможным, когда моторостроители создали достаточно компактные и лёгкие реактивные двигатели с высокой удельной тягой, — рассказывает ведущий конструктор ОКБ им. А. С. Яковлева Вадим Абидин, занимающийся возле сорока лет тематикой «вертикалок». — На Западе широкое экспериментирование по теме СВВП началось в 1950-х годах. Но всё заканчивалось лишь экспериментальными машинами. В серию они не шли».

Ныне всемирно популярный Harrier возник тогда, можно сказать, случайно. Всё получилось благодаря изобретателю двигателя Стенли Хукеру. Он создал прототип двигателя для СВВП и предлагал его в различные натовские структуры. Ему везде отказывали. Однако один из военных познакомил его с людьми из компании Hawker Aircraft. Вместе они построили прототип аэроплана, совершившего первый полёт в ноябре 1960 года. Поначалу он мог поднять только себя и больше ничего. Но двигатель быстро довели, повысили тягу, благодаря чему и появился Harrier. Он оказался единственным СВВП, дошедшим тогда до серийного производства. Остальные программы из-за нехватки финансирования бывальщины закрыты. В итоге несколько десятков Harrier закупили сначала англичане. Потом США приобрели для Корпуса морской пехоты 110 машин первого поколения и ещё вяще машин второго поколения. В итоге американцы закупили больше Harrier, чем даже англичане.

В СССР эксперименты с самолётами ВВП начались в середине 1950-х с постройки и лётных испытаний «Турболёта» — рамы с отвесно установленным в центре неё турбореактивным двигателем, оснащённой газовыми и струйными рулями. Были попытки переделки уже имевшихся и проектируемых боевых самолётов в машины куцего взлёта и посадки. Так, по распоряжению министра авиационной промышленности СССР Петра Дементьева истребитель МиГ‑21 был срочно переделан в экспериментальный самолёт с подъёмными двигателями. Истребитель МиГ‑23 с самого основы делали в варианте с двумя «подъёмниками». В ОКБ Сухого сделали экспериментальный самолёт Су‑15 с подъёмными двигателями, на Су‑24 поначалу также установили подъёмные двигатели для укороченного взлёта и посадки.

На параде в Домодедово 9 июля 1967 года состоялась первая публичная демонстрация аэропланов короткого взлёта и посадки. Тогда же состоялся премьерный показ первой вертикально взлетающей и садящейся советской машины — Як‑36.

В ОКБ им. А. С. Яковлева сначала создали проект истребителя-бомбардировщика ВВП Як‑36 с двумя двигателями, оснащёнными поворотными соплами. Он по весу был почти подобный же, как потом Як‑38, но имевшиеся на тот момент двигатели не добирали нужной тяги. Поэтому в дальнейшем он использовался как экспериментальная машина для отработки разных порядков, а вместо Як‑36 начали делать новый самолёт — Як‑36М. На нём к одному подъёмно-маршевому двигателю добавили два лёгких, компактных и относительно недорогих подъёмных двигателя из Рыбинска. Их вначале разрабатывали для одного из проектов самолётов-амфибий конструктора Роберта Бартини. Самолёт сначала назвали Як‑36М, а после принятия на вооружение — Як‑38.

На Як‑38 впервые в вселенной была применена наиболее эффективная для боевых СВВП комбинированная силовая установка с продольно разнесенными относительно центра тяжести векторами тяги подъёмных и подъёмно-маршевых двигателей. В дальнейшем по подобный схеме был создан первый в мире боевой сверхзвуковой истребитель ВВП четвертого поколения Як‑141 и первый истребитель КВВП пятого поколения F‑35B.

«При создании Як‑38 был разрешён ряд сложнейших технических задач, — вспоминает Вадим Абидин. — Это разработка простого и надёжного механического устройства для согласования режимов труды всех трёх двигателей. Этот механизм обеспечивал сбалансированную работу двигателей при вертикальных взлётах и посадках, при разгоне и торможении в воздухе и при взлёте с куцым разбегом. Такое уникальное инженерное решение стало сюрпризом для многих западных специалистов, познакомившихся с Як‑38 в начале 1990-х годов».

Ещё одной разрешённой задачей, по словам ведущего конструктора, стало применение системы автоматического катапультирования лётчика для его спасения при остром дефиците времени в аварийных ситуациях на вертикальных и переходных порядках полёта. Эта уникальная система была разработана ещё в 1960-х годах для Як‑36. Применение этой системы сделало Як‑38 самым безопасным СВВП в вселенной, спасло жизнь всем использовавшим её лётчикам.

«Важно подчеркнуть, что во время заводских и государственных лётных испытаний Як‑38 проявил себя как весьма безопасный и надёжный самолёт, — добавляет Абидин. — Во время этих испытаний, как и во время лётных испытаний его предшественника Як‑36, не было утеряно ни одного самолёта, ни одного лётчика».

Читайте также: Су-25 — несколько эпизодов из истории создания и испытаний легендарного штурмовика

Весна 1980 года. Афганистан. Аэродром города Шинданд. Вышина около 1 140 м над уровнем моря. Туда по распоряжению министра обороны СССР Дмитрия Устинова отправили для испытаний новые отечественные аэропланы класса «штурмовик» — два Су‑25 и четыре Як‑38. Устинов тогда сказал: «Испытывать самолёты надо в реальных боевых условиях». Эта операция получила наименование «Ромб». Об испытаниях в рамка этой операции самолётов Су‑25 «Авиация России» рассказывала в материале Су-25 — несколько эпизодов из истории создания и испытаний легендарного штурмовика.

В тактико-техническом задании на разработку Як‑38 военные записали возможность укороченного взлёта с максимальной военный нагрузкой и взлётным весом. Но на госиспытания этот режим не представлялся, самолёт был принят на вооружение, а отработку взлёта с коротким разбегом отложили. Но когда другой авианесущий крейсер «Минск» во время перехода на Тихий океан в экваториальных водах оказался в условиях высоких температур и влажности, выяснилось, что законы термодинамики в Африке тоже работают.

Тяга двигателей Як‑38 падала настолько, что самолёт с нормальным взлётным весом вертикально взлететь не мог. Поэтому было принято решение спешно отрабатывать укороченный взлёт. Для этого разработали новую программу перевода сопел и сопряжения режимов подъёмно-маршевого и подъёмных двигателей при разбеге по палубе и во пора разгона после отрыва. Как раз во время лётных испытаний по отработке взлёта с коротким разбегом с палубы корабля поступило указание об участии экспериментальной эскадрильи из Як‑38 и Су‑25 в испытаниях в Афганистане.

Тогда все регулировки в программе укороченного взлёта отвечали 200-метровой длине палубы корабля и уровню моря. В Афганистан Як‑38 пригнали с такими же регулировками. Там высота аэродрома и температура атмосферы высокие. Хотя длина разбега не ограничивалась длиной палубы, и это можно было бы использовать, но на перенастройку системы управления двигателями не было поре. Поэтому Як‑38 летали с корабельными регулировками. Они не успевали разогнаться, а надо было уже отрываться и переводить сопла. Потому самолёты и не показали всё, что могли. Ведь при оптимальных для этих условий регулировках Як‑38 смог бы хватать максимальный вес боевой нагрузки, взлетая с меньшей в два раза дистанции, чем Су‑25, а садился бы вертикально. Более того, он мог бы действовать с оперативных площадок и участков путей вблизи от районов боевых действий.

«Существует устойчивый миф о том, что Як‑38 как СВВП имел очень небольшой радиус действия. На самом деле в ходе госиспытаний было введено, что при вертикальном взлёте без подвесных баков с управляемыми ракетами “воздух — поверхность” максимальный радиус достигает 400 км, что для лёгкого штурмовика является довольно приличным, — рассказывает Вадим Абидин. — А указанный миф возник из-за включенного в инструкцию стандартного для обычных самолётов, но противоречащего здравому резону для СВВП требования о резервном запасе топлива для повторного захода на посадку. Хотя при низких посадочных скоростях СВВП ошибки выхода на площадку ничтожны и компенсируются возможностью предпосадочного маневрирования по всем направлениям».

Такие парадоксальные требования существовали не только у нас. Во время боевых действий Harrier в зоне Фолклендских островов обнаружилось, что лётчики, ранее летавшие на палубных самолётах, возвращаются на корабль с 30-процентным резервным остатком топлива, что резко сокращает пора дежурства в воздухе. После командирского инструктажа, на котором был установлен максимальный уровень остатка топлива в 10%, большинство лётчиков без проблем укладывались и в 5%.

«До сих пор ни у нас, ни за рубежом бездонных системных исследований роли и места самолётов с вертикальным или сверхкоротким взлётом и вертикальной посадкой не проводилось, — считает Вадим Абидин. — Однако даже имеющиеся итоги исследований позволяют утверждать, что самолёты КВВП — это не некая “ниша”, а стратегический путь развития всей тактической авиации — и авиации флота, и фронтовой авиации, в частности — истребительной».

Основным преимуществом самолётов короткого взлёта и вертикальной посадки (СКВВП), разумеется, является гибкость базирования. В ходе боевых действий противник не будет сидеть уложив руки — неизбежны удары по местам базирования. Аэродромы и авианосцы — естественно, приоритетные цели. «Вертикалке» же такие большие, протяжённые площадки не необходимы. Кроме того, СКВВП может действовать с передовых и «кочующих» площадок, что сокращает до минимума время реакции на вызов ударного самолёта или подлётное пора перехватчика, а в сумме на порядок повышает боевую эффективность тактической авиации.

Однако до сих пор приводятся такие аргументы против СКВВП, что, например, они имеют худшие характеристики по дальности полёта из-за того, что у них меньше резерв топлива. То есть, если из обычного самолёта делать «вертикалку», нужно выделить за счёт топливных баков дополнительные объёмы для агрегатов, обеспечивающих вертикальный или сверхкороткий взлёт и вертикальную посадку, добавить вес этих агрегатов. Но это сравнение неизменно для одиночного одноразового летательного аппарата типа крылатой ракеты или самолёта с лётчиком-смертником. Обычный самолёт даже в мирное время должен владеть резервный запас топлива для ухода на запасной аэродром, например, по метеоусловиям. В военное время вероятность такой ситуации возрастает многократно.

Кроме того, в реальных условиях работают не «одиночки», а авиационные группы, например эскадрильи. В эскадрилье из СКВВП каждый самолёт может сесть по независимым траекториям на свою площадку рядышком с укрытием. Если же должна вернуться обычная эскадрилья, самолётам приходится ждать очереди, чтобы совершить посадку на ту единственную полосу, где они базируются. Для этого на обыкновенных самолётах есть дополнительный запас топлива, позволяющий дождаться своей очереди. Для военных самолётов это, как правило, 20–30 минут. По весу и объёму это образцово и соответствует весу и объёму тех агрегатов, которые нужны для осуществления вертикального взлёта и посадки. «Получается, что расходуемое на полёт топливо практически одно и то же для обыкновенного самолёта и для СКВВП», — резюмирует Вадим Абидин.

Более того, если у обычного боевого самолёта по разным обстоятельствам топлива не хватает, чтобы долететь до ближайшего аэродрома, потеря дорогой машины практически неизбежна. Лётчик СКВВП в этом случае может не беспокоиться. На таком воздушном судне он безаварийно присядет на своей территории. Затем при отсутствии боевых повреждений в самом худшем случае его и самолёт придется эвакуировать до ближайшей площадки с твёрдым покрытием для дозаправки и взлёта. Но скорее итого лётчик сам найдёт такую площадку непосредственно перед вынужденной посадкой или координаты возможных площадок в районе боевых действий будут в бортовом компьютере.

В случае же авиации морского базирования СКВВП имеет ещё вящее преимущество по сравнению с «классическим палубником». На обычных палубных самолётах резервный запас топлива ещё больше. Плюс масса пустого выше из-за нужды усиления конструкции, увеличения площади крыла, дополнительных средств обеспечения посадки. Например, если взять обычный «сухопутный» Су‑27 и сопоставить с палубным вариантом Су‑33 и с вариантом КВВП, то масса пустого Су‑33 будет на 20% больше, чем Су‑27, а СКВВП — примерно на 10%. Это право при использовании одного и того же типа двигателя: палубный вариант зачастую делают с той же силовой установкой, что и «сухопутный».

Такие соотношения подтверждаются и для новоиспеченного американского семейства истребителей F‑35 — F‑35A сухопутного базирования для ВВС США, F‑35B с укороченным взлётом и вертикальной посадкой для Корпуса морской пехоты и F‑35C с увеличенной площадью покрывала и хвостового оперения для полётов с авианосцев для ВМС США.

О планах создания перспективного самолёта для авианесущих кораблей заявил на МАКС‑2017 заместитель министра обороны Российской Федерации Юрий Борисов. Выговор идёт о машинах укороченного и вертикального взлёта и посадки. «Это развитие “яковской” линии, которая была прекращена, — заявил Борисов. — Такие планы кушать, мы их обсуждаем, в том числе, может быть, и эти направления будут реализованы для перспективного самолёта для авианесущих крейсеров».

Замглавы Минобороны России пояснил, что новоиспеченный самолёт понадобится для авианосцев, которые планируется заложить на финише госпрограммы вооружений 2018–2027 годов. Эти планы Юрий Борисов подтвердил по итогам проведённого Президентом России совещания в ноябре 2017 г. в Сочи с руководством Минобороны России и оборонно-промышленного комплекса страны.

По материалам журнала ОАК «Горизонты», №4 (16), 2017 г.