今天为大家讲的是世界上第一种超音速垂直起降战斗机:雅克-141战斗机。苏联雅克-141战斗机是世界上第一种超音速垂直起降战斗机,采用全数字式控制和米格-31相同的雷达,而机动性能也相当优秀,空战能力远远强于美国和英国在内整个西方通用的简“鹞”式亚音速垂直起降战斗机,在F-35出现之前可以说是超时代的。
超时代的超音速垂直起降战斗机 什么战机打破多项世界纪录?
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雅克-141原先是为了取代雅克-38,成为苏联“基辅”级航空母舰的新的舰载战斗攻击机,由于设计的指导思想是舰载截击机和对海(地)攻击机,所以它和米格-29战斗机一样配备多模雷达。它是一种具有低超音速能力的垂直短距起落战斗攻击机,机上安装一台R-79矢量推力涡轮喷气发动机,它的升力巡航喷嘴在飞机起飞的时候向下偏转,此外还有2台升力发动机发出相应的向后推力矢量,以保持飞机的平稳。
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雅克-141广泛使用复合材料,碳纤材料占飞机总重量的28%,其他材料主要是铝-锂合金。苏联雅克-141战斗机机长18.3米、机高5米 ,最大起飞重量13675千克至19500千克,最大外挂载荷2600千克 ,最大平飞速度M1.7 实用升限15000米,垂直起飞航程(内部燃油)1400公里,短距起飞航程(带外挂油箱)2100公里。20世纪60年代中期,苏联开始对垂直起落技术的探索,雅克-141于1971年原型机试飞,虽然首飞成功但是仍然暴露出了很多问题。
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首先就是在垂直起降时机体下方的气流控制,飞机在悬停的时候 高温的气体从发动机喷口喷出,到达地面后便向外扩散,这样就在机体下方形成了一个显著的低压区,这个低压区会把飞机牢牢“吸住”,实际上这也是雅克-141首次试飞时没能起飞的原因,而且更糟的是这个低压区极不稳定,在机体运动或有空气流动的情况下都会造成压力突变,最终造成飞机失控。
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要解决这个问题,首先需要对喷出的气体流向进行计算,并实行有效的控制和修正,尽量使气流在到达地面时不向外扩散而是向机腹聚拢,以再次会合上升来弥补因此所产生的低压区,这就是“喷泉效应”。还有一个问题就是,从地面返回的高温气流有可能再次被进气道吸入,造成发动机推力损失。经过实验表明,这一问题在高度1.5米时至少造成发动机推力减少了800磅,为了解决高温气流再次被吸入的问题,雅克福列夫的设计者们在机首的空气进气口下面增设了一个很大的可折叠板,为了提高反作用姿态控制喷口的效率。
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设计者们还把喷口改在了两翼的翼尖,机体后端以及机首长杆的尖端四个离重心较远的位置,机头、机尾和翼尖有姿态控制喷嘴,其中机头的姿态控制喷嘴在延长杆的顶端,虽然进行了上述的几点改进,但是雅克-141的飞行仍然不是一件容易的事情。1963年1月19日的最初飞行仅在离地面1~2米的高度向前飞行了40米,整个飞行过程不过几十秒,后来试飞员尤里·加鲁那耶夫也在不断摸索和适应,飞行时间不断加长,终于在1963年9月16日成功地完成了从垂直起飞到水平巡航的首次转换飞行。
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苏联雅克-141战斗机是专门为在“基辅”级航空母舰上使用而设计的,机身和折叠机翼的尺寸与“基辅”号上的升降机相适应,雅克-141在“基辅”号甲板上起落很平稳。垂直起飞后在甲板上空5~6米作平滑的过渡飞行,飞机以-5°的迎角姿态加速到55~75公里/小时,再以+5°迎角的姿态,继续使主推力发动机喷口后转加速,过渡飞行时间约1分半钟,雅克-141降落时从舰后远处减速进场,最后在距母舰400米处改为平飞,此时距水面30米高,以约10公里/小时的接近速度越过舰尾,在甲板上方10~14米高度慢慢悬停并垂直下降。
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