До сих пор про экспериментальный самолет Як-1000 известно было немного: его создали в 1951 году, но он никогда не поднимался в воздух. А между тем, Як-1000 был одним из самых необычных самолетов в свое время – уже один его внешний вид вызывал ассоциации с фантастикой, и тем удивительно, что до сих пор о нем рассказано так мало. Историю создания экспериментального Як-1000, которая непосредственно связана с поисковыми работами Центрального аэрогидродинамического института по крылу для скоростных самолетов, удалось восстановить по разрозненным и немногочисленным документам, сохранившимся с того времени, а также по воспоминаниям участников тех событий.
В ЦАГИ во второй половине 1945 годов начались обширные исследования по поиску формы крыла для реактивных самолетов. В рамках института вскоре сформировались два направления в этой области, которые как бы конкурировали друг с другом. Первое заключалось в отработке стреловидных крыльев. Работами руководил молодой тогда ученый, а сегодня известный академик Струминский В.В. Второе заключалось в создании крыла малого удлинения. В ЦАГИ крылья данного типа получили обобщенное название «ромбовидные», хотя в плане их форма от ромба отличалась существенно и была близкой к треугольной. По таким крыльям комплекс работ выполнялся под руководством ученого-аэродинамика Красилыцикова П.П.
На первых порах приоритетными в практическом использовании были стреловидные крылья. Но, по мере того как скорости полета истребителей приближались к скорости звука, для ученых и конструкторов более привлекательным становилось крыло малого удлинения. Основное аэродинамическое преимущество данных крыльев заключалось в гораздо меньшем лобовом сопротивлении при транс- и сверхзвуковых скоростях, по сравнению со стреловидными крыльями. Кроме того, крыло малого удлинения имело лучшие характеристики продольной устойчивости на больших углах атаки и во время перехода через скорость звука, а его конструкция получалась более жесткой и имела вдвое меньший вес.
По оценкам, сделанным в то время, при одинаковых площадях несущей поверхности масса конструкции истребителя имеющего ромбовидное крыло получался на 7-10% меньше, чем со стреловидным. Однако крылья малого удлинения, при всех своих достоинствах, вызывали много серьезных проблем. Например, на взлетно-посадочных режимах было трудно обеспечить приемлемые несущие характеристики, осложнялись вопросы управляемости и поперечной устойчивости. Несмотря на это, сторонники крыла малого удлинения эти задачи считали разрешимыми и работы продолжались.
Аэродинамикам ЦАГИ к концу 1940-х гг. удалось создать крыло малого удлинения, которое подходило бы для практического использования. В первую очередь с работами в данном направлении ознакомили конструкторов истребителей, так как в то время крылья малого удлинения годились лишь для этого класса летательных аппаратов. Наибольшую заинтересованность в осуществлении идей проявил Яковлев А.С., хотя до этого его КБ к аэродинамическим новшествам в компоновке истребителей относилось весьма осторожно. Но в этом случае Яковлева, вероятно, убедили аргументы приверженцев нового крыла, тем более, что они выдвигались ЦАГИ, авторитет которого существенно вырос в то время. И Яковлев А.С. решил попробовать.
По предложенной ЦАГИ схеме в КБ Яковлева планировалось создать сверхзвуковой истребитель оснащенный новым ТРД ТР-5 (АЛ-5) конструкции Люльки А.М. Максимальная расчетная скорость истребителя составляла примерно М=1,7 – небывалая для того времени величина. Понимая, что неясных и нерешенных проблем еще очень много, для того чтобы сразу создавать боевую машину, Яковлев, согласовав вопрос с Центральным аэрогидродинамическим институтом, в октябре 1950 года распорядился разработать и построить небольшой экспериментальный самолет оснащенный двигателем РД-500 (английский «Dervent-V» выпускаемый в СССР по лицензии). Данному самолету дали название Як-1000. Як-1000 являлся как бы макетом будущего истребителя и предназначался для отработки взлетно-посадочных режимов и проверки аэродинамической схемы в полете.
Як-1000 спроектировали и построили необычно быстро. Самолет уже в конце февраля 1951 года находился на летно-испытательной станции фирмы в Жуковском на аэродроме ЛИИ. К тому времени завершались исследования полномасштабного макета истребителя в большой аэродинамической трубе ЦАГИ Т-101. В основном изучались аэродинамические свойства при взлете и посадке. Одновременно испытывались модели в сверхзвуковых аэродинамических трубах.
Максимальная скорость горизонтального полета экспериментального истребителя Як-1000 на высоте, по расчетам специалистов, должна была достигать 1100 к/ч, что приблизительно соответствовало скорости звука. Для двигателя РД-500 данный показатель был на удивление высоким. Для сравнения: скорость легкого истребителя Як-23 с прямым крылом оснащенного двигателем РД-500 была меньше на 200 км/ч. Прирост скорости был обусловлен принципиально иной аэродинамической компоновкой истребителя Як-1000.
Як-1000, кроме аэродинамической схемы, имел ряд особенностей выделявших его. Система управления самолетом была оригинальной. В то время все скоростные истребители уже оснащались гидравлическими усилителями (бустерами), но Як-1000 их не имел. Ручка управления была снабжена электромеханизмом, который менял длину шкворня. Благодаря этому изменялось передаточное число от ручки управления к рулям высоты и элеронам. Данный механизм работал или автоматически при определенной скорости, или вручную по желанию пилота.
Шасси велосипедного типа, ставшего для истребителей «Як» фирменной чертой, (устанавливалось, начиная с Як-50). Поскольку крыло малого удлинения обладало плохими несущими свойствами, была необходима мощная механизация задней кромки. Почти весь размах занимали закрылки. Для элеронов свободного места не оставалось, поэтому они были перенесены на задние концевые части закрылков.
Наземные испытания Як-1000 начались 3 марта 1951 года. Летчик-испытатель Зюзин Д.В. отмечал, что самолет на небольших скоростях на рулении устойчив, легко выдерживает прямую, быстро набирает скорость. Однако вскоре возникли неприятности. Когда разбег самолета происходил с выпущенными закрылками, то при достижении 150 км/ч даже при незначительном боковом ветре машину начинало разворачивать из-за большого усилия, которое возникало на одной подкрыльевой стойке шасси, дававшей большой разворачивающий момент.
На этой скорости эффективности элеронов еще не хватало для парирования моментов крена и уменьшения давления на подкрыльную стойку, и истребитель выкатывался с взлетной полосы. На стойку были такие усилия, что подкрыльное колесо не могло выдержать даже одной скоростной рулежки. Во время разбега с убранными закрылками данная ситуация возникала при скорости 250 км/ч.
Таким образом была выявлена негодность принятой схемы шасси для данной схемы самолета. Наличие такого недостатка исключало возможность полетов. Кроме того, специалисты серьезно опасались, что во время посадки со скольжением (при боковом ветре) при интенсивном торможении или в момент касания земли самолет опрокинется на спину.
После первых пробежек, принесших столько проблем, конструкторами были выработаны мероприятия по доработке самолета. Например, планировалось подкрыльевые колеса заменить рессорами, в носовую часть самолета поместить 100 кг груза, чтобы переднее колесо на разбеге лучше «держало полосу» и машину не разворачивало ветром. Также предлагалось изменить конструкцию хвостовой части фюзеляжа и оперения. Испытания в аэродинамической трубе полноразмерного макета Як-1000, закончившиеся в марте 1951 года выявили, что скорости взлета и посадки будут гораздо больше, чем рассчитывали поначалу. Это потребовало произвести дополнительные доработки шасси и обострило до предела и без того сложные проблемы взлета/посадки.
Сложности, которые возникли при создании Як-1000, режимами взлета и посадки не исчерпывались. Демпфирующие свойства крыла были также очень плохими. Кроме того, истребитель имел крайне неблагоприятные соотношения моментов инерции относительно продольной и поперечной осей, что затруднило бы пилотирование. Отношение указанных моментов инерции является очень важным параметром, который во многом определяет пилотажные характеристики самолета.
Величина этого отношения для истребителей 1940-х гг. колебалась в пределах 2,2–3,6. Однако его величина для Як-1000 составляла 16, что было в пять раз больше, чем у истребителя МиГ-15 и на треть больше, чем у сверхзвуковых истребителей конца 1950-х гг. Су-9 и МиГ-21, в системах управления которыми имелись спец. устройства искусственного улучшения устойчивости.
Совокупность всего этого в полете могло привести к раскачке по крену и потере управляемости самолета. Таким образом, вокруг экспериментального самолета Як-1000 возникло множество трудноразрешимых новых проблем, и энтузиазм создателей начал сменяться скепсисом. Главным образом сомнения относились не к Як-1000, а к идее самолета имеющего подобную схему. Становилось все более очевидно – данная аэродинамическая компоновка для истребителя не подходит. Но, несмотря на это, работы по Як-1000 еще некоторое время продолжались.
ЦАГИ в июне 1951 года представил конструкторскому бюро свои рекомендации по улучшению истребителя. Для устранения неуправляемых разворотов при разбеге и пробеге, специалистами института предлагалось заменить одно колесо главной стойки шасси двумя с шириной колеи 500-600 мм (использовать на готовой конструкции шасси обычного типа не представлялось возможным). Также, были изложены предложения для улучшения устойчивости и снижения усилий на ручке управления. Кроме того, летчику давались рекомендации о том, какие следует использовать режимы полета в первом вылете как безопасные.
Яковлев А.С., получив предложения ЦАГИ, взвесил все «за» и «против», после чего принял решение не доводить самолет. Риск летных испытаний был неоправданно велик, а перспективы создания на базе экспериментального Як-1000 полноценного истребителя представлялась нереальной в свете полученного опыта. Один из специалистов Центрального аэрогидродинамического института в области динамики и механики полета, вспоминая эпопею с Як-1000, решение Яковлева А.С. счел единственно верным и высказал мнение о том, что если бы даже этот самолет и поднялся в воздух, то, скорее всего, в силу своих особенностей был бы разбит.
Як-1000 в некотором отношении опередил свое время. Уже потом были созданы специальные устройства (демпферы колебаний), после включения которых в систему управления обеспечивалось безопасное пилотирование самолетов, даже таких как Як-1000. Но в начале 1950-х годов, наука была еще не способна решить все задачи связанные с этой машиной.
Казалось бы, идеи приверженцев «ромбовидного» крыла малого удлинения оказались несостоятельными. Однако в жизни все получилось наоборот:
— во-первых, крылья подобной конструкции нашли применение на некоторых ракетах;
— во-вторых, неудачи с экспериментальным Як-1000 для ученых ЦАГИ явилась толчком к дальнейшему поиску, пересмотру и переосмысливанию некоторых устоявшихся представлений в вопросе компоновки сверхзвуковых истребителей и их основных параметров. Это оказало значительное влияние на дальнейший прогресс авиации СССР;
— в-третьих, группа аэродинамиков ЦАГИ возглавляемая Красилыциковым П.П. расширила фронт исследований, перейдя от «ромбовидного» крыла с удлинением 1,5 к треугольным, имеющим большее удлинение (примерно 2). За два года отработали аэродинамику этих крыльев. Треугольное крыло в советской авиации нашло широкое применение. Достаточно вспомнить Су-9 и МиГ-21.
Но данному несомненному успеху предшествовал Як-1000 так и не поднявшийся в воздух. Действительная роль данного самолета в истории авиации СССР оказалась гораздо большей, чем у многих летавших самолетов и чем может показаться на первый взгляд.
Краткое техническое описание истребителя Як-1000
Як-1000 по схеме представлял собой среднеплан. Очень тонкое крыло, состояло из пары отдельных консолей. Их силовой каркас образовывался тремя лонжеронами, пятью балками, десятью нервюрами и параллельными лонжеронам. Носовую часть крыла изготавливали отдельно. По передней кромке стреловидность крыла 60 градусов. Оно составлялось из симметричных профилей ЦАГИ, относительная толщина которых в корне составляла 3,4%, на конце и в средней части 4,5%. Форма вертикального и горизонтального оперения в плане практически полностью повторяла форму крыла.
Фюзеляж – цельнометаллический полумонокок, имеющий работающую обшивку, представлял собой тело вращения (максимальный диаметром 1200 мм). Каркас фюзеляжа дюралевый, образовывался 30-ю шпангоутами, 3-я силовыми балками, набором стрингеров. В его хвостовой части устанавливались воздушные тормоза. В фюзеляже было размещено два керосиновых бака: емкость переднего 430 л, заднего – 167 л.
Шасси велосипедного типа, с масляно-воздушной амортизацией, убирающееся, состояло из передней, главной и двух подкрыльных стоек. Колеса передней и главной стоек – двухкамерные тормозные, с пневматиками высокого давления, размер 570×140 мм. Переднее колесо – управляемое. В убранном положении колесо основной стойки полностью в фюзеляж не помещалось, и выступавшая из обводов часть была закрыта обтекателем. Уборка и выпуск шасси, воздушных тормозов, закрылков и управление тормозами колес осуществлялись при помощи пневматической системы.
Пилот находился в герметической кабине, которая была оборудована катапультируемым сиденьем. Фонарем обеспечивался хороший обзор верхней полусферы.
Лётно-технические характеристики Як-1000:
размах крыла – 4,59 м;
длина – 11,69 м;
высота – 4,26 м;
площадь крыла – 14,00 м2;
масса пустого самолета – 1860 кг;
нормальная взлетная масса – 2470 кг;
тип двигателя – турбореактивный двигатель РД-500;
тяга – 1590 кгс;
максимальная скорость – 1100 км/ч;
практическая дальность – 600 км;
практический потолок – 12100 м;
экипаж – 1 человек;
вооружение – две пушки ШВА калибра 20 мм.
/По материалам airwar.ru/
