講堂621期 | 機鼻有巨大的長杆，詳解蘇聯垂YaK-36直起降試驗機Yakovlev Yak-36

歡迎收看第621期武器大講堂 二戰之後 兩大陣營冷戰局勢 大有發展到核大戰的地步 如果戰爭爆發 機場必將會是首輪重點打擊的目標 因此歐洲和蘇聯 開始計劃研發垂直起降的飛行器 當時英國的勞斯萊斯公司 推出了一款叫做 Rolls-Royce Thrust Measuring Rig 的垂直起降飛行器 同期蘇聯也進行垂直起降飛行器的研發 蘇聯研發的版本 叫做"Turbolet"的垂直起降飛行器 隨後進一步的發展中 英國的垂直起降飛行器 最終發展出了鷂式戰鬥機的前身 P.1127原型機 而蘇聯的產物則是本期武器大講堂的主角 Yak-36垂直起降實驗機 Yak-36垂直起降實驗機發展於1961年 早在前一年的1960年範保羅航展中 英國就已經展示了 英國第一款垂直起降飛行器 Short SC. 1 VTOL 在現場的蘇聯設計師 雅克夫列夫受到很大的影響 本來雅克夫列夫設計局 在二戰結束之後的戰機設計實力 就沒有蘇霍伊設計局和米格設計局出色 因此如果走垂直起降戰鬥機之路 或許會是該設計局的唯一出路 爲此設計師雅克夫列夫 決定開始研製蘇聯的 垂直起降飛行器 並在第二年的1961年 獲得蘇聯軍方 研發單座垂直起降戰鬥轟炸機的任務支持 早期的編號爲雅克-V型 基本上就是在雅克-30的基礎上 進行改造而來的 改裝後的型號稱爲雅克-30V技術驗證機 這款驗證機實際試驗效果 非常不理想 爲此只能重新進行設計優化 優化設計之後的版本 就是Yak-36垂直起降實驗機的原型了 研發出來的Yak-36垂直起降實驗機 基本上採用了雅克-30的氣動設計 其機身採用了半硬殼式機身結構 前部機鼻部分爲發動機艙 中上部爲駕駛艙 後部則是機尾部分 主機翼中置於機身 爲後掠式短三角翼結構 其前緣後掠角爲 37° 尾翼採用高位尾翼設計 平尾後掠 在尾部下方 還設計了雙腹鰭 用於提高飛行的穩定性 整個戰機長度爲17 m 翼展10 m 高4.5 m 空重5.3噸 在機鼻部分是一個巨大的進氣口 進氣口的上部是一個長長的探測器 頭部有一個噴氣口 這個噴氣口 可以引導發動機產生的高壓氣流 進行控制頭部的姿態 在機頭下方前起落架前方 是一個可以摺疊的擋氣板 我們之前在介紹 噴氣式垂直起降飛行器的時候 都會講到在低空懸停和垂直起降的過程中 會存在高溫廢氣流 再次被進氣口吸入的問題 這種現象會讓發動機損失大量推力 爲了解決這個問題 雅克夫列夫設計局 採用這個摺疊板 來阻擋機鼻進氣口 吸入高溫廢氣流 往後機身上方是一個單人的駕駛艙 駕駛艙內部原本計劃 是按照具有零-零彈射能力的 KYA-1特殊彈射坐椅 和名爲SK-E的自動彈射系統 因爲垂直起降測試的時候 如果出現故障 戰機基本上就會垂直或者是翻轉掉落地面 不會像普通的飛機一樣 進行滑翔降落 爲了保護飛行員 當發生故障的時候 這一套系統可以檢測飛機的傾斜角度 當超過限度的時候就會自動彈出飛行員 不過Yak-36在試驗的時候 這個系統並沒有研發出來 所以沒有配備自動彈射系統 這套系統研發出來之後 被用在後繼機型上了 駕駛艙的下方是發動機艙 裏面並列安裝着兩臺 Tumansky R-27 -300 矢量推力軸流渦輪噴氣發動機 單臺推力爲 51.993 kN 引起的尾噴口位於機身重心的位置 可以實現 90º 的旋轉 尾噴口採用的是格柵的設計 這種方案我們在之前介紹的 德國Do.31和美國的X-14試驗機的時候 都有采用 也就是所謂的噴口轉向技術 通過偏轉噴口實現動力的偏轉 Yak-36的噴口偏轉 可以在最大偏轉95°的範圍內進行調整 在起飛時噴口朝下產生升力 當抵達安全高度時 噴口朝後改爲前進飛行 但是這裏有個問題 噴口朝下產生推力的時候 只有兩個推力點 目前還沒有任何技術 能實現只在機腹下面設計兩個噴口 就能實現穩定垂直起飛 爲了實現平衡的問題 設計師在兩個主翼翼尖 機身後部和機頭的長杆上 一共設計了4個反推噴嘴系統 通過引導發動機壓氣機內的高壓氣體 來實現飛機姿態控制 機身上的兩個用於控制俯仰 機翼兩個用於控制側傾 因爲Yak-36的重心位於機翼後緣的前方 所以機尾部分做的比較長 所以機頭部分的反推噴嘴爲了獲得足夠的力矩 設計師設計了一根粗壯的圓杆向前延伸一段 以實現足夠的力矩 也因爲這個設計 讓很多人誤以爲 這款飛機可以在空中拼刺刀 YAK-36的飛行過程是 在起飛的時候 先將發動機的尾噴口偏轉朝下 4個反推噴嘴系統的協調下實現垂直起飛 到達預定高度之後偏轉噴嘴朝後實現平飛效果 平飛之後 就可以跟普通噴氣式飛機一樣 使用傳統的方向舵 副翼和升降舵控制飛機的飛行了 雖然理論是沒有問題的 但是在實際測試的時候 卻發現試驗機壓根就飛不起來 這到底是爲什麼呢 當時測試的時候發現在垂直起飛的時候 高溫的氣體從發動機噴口噴出 到達地面後便向外擴散 氣流擴散之後飛機正下方就會形成低壓區 跟機身上方的氣壓 形成壓強差造成飛機被牢牢的吸住 就是因爲這個原因 雅克-36在首次試飛時沒能正常起飛 並且這個低壓區極不穩定 在機體運動或有空氣流動的情況下 都會造成壓力突變造成飛機失控 在後來對噴出的氣體流向進行計算 並實行有效的控制和修正 利用噴泉效應才最終解決這個問題 這套動力系統 可以讓雅克-36實現 900公里/小時的最大速度 實用升限爲12000米 攜帶的2600 公斤燃油 能提供370 公里的續航里程 因爲尾噴口位於飛機的中心位置 所以雅克-36的起落架 就無法安裝在機身重心處 設計師很巧妙的設計了四個起落架 分別是機身前後的兩個可收放式起落架 和兩個機翼翼尖的可收放式起落架 翼尖的兩個長長的收納艙 就是用於收納翼尖起落架使用的 在武器配置上 原計劃配備 2 x 23 毫米GSh-23L機炮 翼下兩個掛點可以攜帶兩枚100公斤左右的炸彈 吊艙機槍或火箭吊艙等等 但是因爲Yak-36的動力系統和作戰航程都太差 所以作戰效益基本上是沒有的 這些武器配置幾乎都是擺設 Yak-36實驗機生產出來之後 首次試飛 是在1963年1月19日進行的懸停試驗 但是這次試驗發現了 吸入廢氣和低壓區問題 在調整之後於1963年6月23日 進行第一次無繩垂直起飛 並在同年的9月16日 首次實現完全過渡到水平飛行試驗 最終在1967年7月9日 在莫斯科多莫傑多沃機場的航展上 首次公開展示 該試驗機一共生產了4架 其中第一架原型機主要是用於懸停試驗 第二用於懸停 着陸和起飛的試驗 第三第四架用於測試正式完整飛行試驗 其中第三第四架在測試中墜毀 Yak-36垂直起降實驗機 是蘇聯第一種成功實現垂直起降技術 實際試飛驗證階段的飛機 雖然因爲航程和載彈量不佳 無法達到戰鬥標準沒能正式量產 但是其技術和測試的結果 對當時的蘇聯來說是開創性的 也因爲它的出現 讓後來的蘇聯雅克-38和雅克-141 這兩款著名的垂直起降戰鬥機成爲可能 也算得上是 蘇聯垂直起降戰鬥機的開山之作 本期武器大講堂到此結束 更多精彩武器視頻 歡迎關注武器大講堂 查看往期內容 我們下期見