Представьте себе обычную водосточную трубу, которую разрезали не поперек, а под углом, на три части, а затем снова соединили так, чтобы каждый сегмент мог вращаться относительно соседнего. Если провернуть эти сегменты в разные стороны, прямая труба начинает плавно изгибаться, и в какой-то момент ее конец смотрит уже не вперед, а вниз. Обратное движение возвращает конструкцию в исходное положение. Звучит как простая инженерная игрушка, но именно на этом принципе держится вертикальный взлет американского F-35B: в полете сопло его двигателя направлено назад, а при посадке поворачивается вниз, позволяя машине опускаться на палубу подобно вертолету.
Однако первым реактивным самолетом в мире, который реально поднялся в воздух с таким поворотным соплом, был не американский аппарат, а советский Як-141. Документация по нему оказалась в США уже в девяностых годах, и именно она помогла американским инженерам закрыть ряд сложнейших вопросов при создании собственной машины пятого поколения.
Странный флот и авианесущие крейсеры
Чтобы понять, зачем советскому флоту вообще понадобился самолет вертикального взлета, стоит вспомнить, каким этот флот был в СССР. С полноценными авианосцами у страны не сложилось: вместо них существовал уникально-странный класс авианесущих крейсеров. С одной стороны, такие корабли могли проходить Босфор в соответствии с международными соглашениями, и благодаря этому в Черном море палубную авиацию мог иметь лишь Советский Союз. С другой стороны, каждый такой корабль представлял собой самостоятельную боевую единицу, несущую на борту и ударное, и зенитное вооружение.
В семидесятых годах СССР строил тяжелые авианесущие крейсеры проекта 1143 — «Киев» и его собратьев. Катапульт и полноценной полетной палубы у них не было, а это означало, что истребитель для таких кораблей мог быть только один: тот, который взлетает вертикально. Таким самолетом стал Як-38.
Летающий костыль и его ограничения
Як-38 стал первым серийным советским самолетом вертикального взлета и посадки, всего построили более двухсот машин. Однако назвать его полноценным истребителем язык не поворачивался. Боевой радиус с вооружением был откровенно смехотворным, а боевая нагрузка ограничивалась несколькими ракетами воздух-воздух ближнего радиуса действия или небольшими авиабомбами. В жаркую погоду тяга двигателей падала настолько, что самолет с трудом отрывался от палубы.
Зато у Як-38 имелась уникальная система автоматического катапультирования: если машина на режиме висения начинала опасно крениться, кресло выстреливало летчика самостоятельно, не спрашивая его мнения. Летчики к такой бесцеремонности относились с пониманием — система спасла немало жизней. Но главный недостаток заключался в другом: самолет не имел бортовой радиолокационной станции, то есть был, по сути, глух и слеп. Сбить ракетой Р-60 он мог разве что транспортник или вертолет, и то если тот по недоразумению оказывался в его радиусе поражения около двухсот километров. Воздушные цели было проще уничтожать корабельной ПВО, чем поднимать на перехват Як-38. Позже появилась версия Як-38М, которая немного нарастила взлетную массу и надежность, но истребителем от этого не стала.
Рождение сверхзвуковой идеи
Новую машину начали прорабатывать еще в 1973 году, когда Як-38 даже не совершил первой посадки на палубу авианосца. В 1977-м появилось правительственное задание на сверхзвуковой самолет с обозначением Як-41. Требовалось совместить вертикальную посадку со скоростью, радиолокатором и ракетами для воздушного боя — убрать ограничения Як-38, сохранив его преимущества.
Поначалу конструкторы хотели обойтись одним двигателем: у британского Harrier получалось, почему бы не попробовать и нам? Но подходящую силовую установку быстро создать не вышло — в части авиационных двигателей с англичанами тогда мало кто мог поспорить. Пришлось вернуться к трехдвигательной схеме: в хвосте размещался подъемно-маршевый Р79В-300, а за кабиной — два подъемных РД-41.
Основной двигатель разработали в московском АМНТК «Союз», на форсаже он выдавал 15 500 кгс тяги. Каждый из двух рыбинских РД-41 добавлял примерно четыре тонны. На взлете сверху открывались створки забора воздуха, снизу — створки выхода газов. В горизонтальном полете моторы выключались, отверстия закрывались. Платой за такую схему стали масса и объем: два мотора требовались ради нескольких минут работы, а все остальное время самолет возил их с собой как балласт.
Хитрость в хвосте и сложности висения
Главная хитрость находилась сзади. Трехопорное сопло отклонялось на 95 градусов, и через подвижные соединения требовалось пропускать горячий поток, обеспечивать герметичность, охлаждение и прочность. Причем двигатель допускал форсаж даже при отклоненном сопле.
На висении самолет опирался на струи двигателей. Аэродинамические рули без набегающего потока были полностью бесполезны, поэтому применялись струйное управление и перераспределение тяги. При разгоне подъемную силу принимало крыло, сопло поворачивалось назад, подъемные моторы выключались. На посадке все происходило в обратном порядке. Вблизи палубы струи ударялись о поверхность, взаимодействовали и могли возвращать горячие газы к воздухозаборникам, а нагретый воздух уменьшал тягу именно тогда, когда она особенно нужна.
Вертикальный взлет не считался единственным способом отправить Як-141 в небо. К тому времени СССР научился строить достаточно большие авианесущие корабли, где можно было взлетать вполне по-самолетному.
Разработчик указывал максимальную взлетную массу Як-141 на уровне 15,8 тонны, но при разбеге 120 метров она возрастала до 19,5 тонны. Разница в 3,7 тонны уходила на топливо и нагрузку, и легким движением руки машина превращалась в почти полноценный истребитель. Самолет был чуть крупнее Як-38: длина 18 метров, размах крыла 10,1 метра. Крыло складывалось для корабельного хранения. Две хвостовые балки с килями оставляли между собой место для сопла и его горячей струи — отсюда и характерный вид сзади. Максимальная скорость в опубликованных характеристиках достигала 1800 км/ч. Предусматривались радиолокатор, 30-миллиметровая пушка ГШ-30-1 и широкая номенклатура управляемого ракетного вооружения. На тот период Як-141 выводил советский авианесущий флот на качественно новый уровень.
Испытания, рекорды и авария
Построили четыре опытных Як-141: два для наземных испытаний и два летных. 9 марта 1987 года Андрей Синицын впервые поднял самолет в воздух с разбега. Первоначальная программа предусматривала двадцать полетов, но после трех двигатель отправили на доработку. Летчик возражал: машина летает, зачем останавливаться? Руководство знало, насколько силовая установка еще сырая, и смотрело на ситуацию иначе. Пауза предполагалась на два месяца, а получилось два года.
Первое висение в итоге выполнили 29 декабря 1989 года. 13 июня 1990-го состоялся полет по полному профилю, где были опробованы вертикальный взлет, переход к горизонтальному полету и вертикальная посадка. С начала работ прошло шестнадцать лет. В апреле 1991 года Синицын установил двенадцать мировых рекордов в классе аппаратов с реактивной подъемной силой: набрал 12 километров с тонной груза за 116,15 секунды. В рекордную историю машина вошла как Як-141, хотя в программе существовали обозначения Як-41 и Як-41М.
26 сентября 1991 года самолет впервые сел на палубу «Адмирала Горшкова», бывшего «Баку». Следом начались корабельные взлеты. А 5 октября второй летный экземпляр под управлением Владимира Якимова жестко сел на корабль: повредился топливный бак, начался пожар. Летчик катапультировался и остался жив, самолет к полетам не вернулся, позднее его восстановили для показа. Обычно пишут, что авария погубила перспективную машину, но это, конечно, не так. Страна, заказавшая самолет, доживала последние месяцы. Авианосный флот имел ценность скорее отрицательную, страну пилили на части, и возня с авианосцами была никому не нужна, а уж перспективный самолет под них — тем более. Программу свернули. В сентябре 1992 года уцелевший Як-141 показали в Фарнборо, пытались найти заказчика, но откуда взяться заказчику для палубного самолета без серии?
Американский след и закон сохранения лишнего железа
Сотрудничество Lockheed с ОКБ Яковлева действительно существовало. Участник программы Кевин Реншоу писал, что за финансирование компания получила данные о характеристиках и ограниченный объем конструкторских материалов Як-141. Фактически часть вопросов при создании F-35 американцы решили уже на основе советских наработок. Правда, Реншоу утверждал, что трехопорную схему американцы выбрали до описанных им визитов к Яковлеву. Это свидетельство участника со стороны Lockheed, и трудно сказать, насколько большим был объем доработок.
У F-35B за кабиной стоит подъемный вентилятор с приводом от основного двигателя через вал и муфту. Rolls-Royce указывает до 29 тысяч лошадиных сил на этом валу. Отдельных подъемных турбореактивных моторов нет, передняя струя холоднее. Правда, вентилятор с приводом в полете тоже приходится возить — закон сохранения лишнего железа никто не отменял.
Обиднее всего сама судьба машины. Як-141 показал, что сложнейшая схема работает, но, как и огромное количество авиатехники, споткнулся о внешние обстоятельства. В итоге два летных экземпляра оказались в музеях: один в Монино, другой у Вадима Задорожного. Американцам достались материалы испытаний, а нам осталось обсуждать, сколько они на них выиграли. Хотя интереснее было бы знать, сколько мог налетать сам Як-141, если бы история повернулась иначе.