Jak-36 - 1. Vzlet z místa

Autor : Ing. Radek ˝ICE˝ Panchartek / ICE 🕔03.05.2016 📕4.385

Vidina letounu, který by nepotřeboval letiště, lákala konstruktéry od doby, kdy se první stroje vznesly k obloze. Za celou dobu existence letecké techniky dokázaly zatím jen dvě země, Velká Británie a Sovětský svaz, postavit letouny s kolmým vzletem a přistáním a zavést je do výzbroje. Tentokrát se zaměříme na sovětský typ.

Letouny schopné svislého vzletu a přistání (VTOL, Vertical Take Off and Landing) lákaly civilisty, protože výstavba infrastruktury byla drahá, a na některých místech dokonce nemožná. Ještě lákavější byla představa podobného letounu pro vojáky. Mohl by vzlétat z letadlových lodí, vzletové plochy by byly nenápadné a bylo by je možné vybudovat těsně za frontou, letectvo by tedy mohlo pružně reagovat na požadavky o leteckou podporu.

Po vynálezu jaderných zbraní se letouny VTOL staly ještě lákavější vizí. Bylo zřejmé, že letiště budou jedním z prvních cílů, a svislý vzlet měl zajistit možnost odvetného úderu i v případě zničení dráhy. Konstrukci stroje s kolmým vzletem však dlouho bránily málo výkonné motory.

Nástup nové technologie

Na konci druhé světové války se objevily první proudové motory. Zpočátku nebyly výkonnější než jejich pístové protějšky, ale byly konstrukčně jednodušší a lehčí. Postupně se jejich měrný výkon zlepšoval, takže v 50. letech mohli konstruktéři začít uvažovat o motorech, které by dokázaly zvednout letoun z místa, kolmo vzhůru.

Prvním letounem, který uskutečnil svislý vzlet, byl turbovrtulový Convair XFY Pogo. Následovala celá řada projektů s proudovými motory, které nabízely dosažení vyšších výkonů, než umožňoval turbovrtulový pohon. Průkopníky byly Spojené státy, Francie, Velká Británie, Sovětský svaz a postupně se přidalo Německo. Nicméně, cesta od experimentálního stroje k operačně použitelnému letounu byla složitá, drahá a plná překážek.

V Sovětském svazu začaly první úvahy o letounech s kolmým vzletem koncem 40. let 20. století. Sovětští konstruktéři, izolovaní od svých kolegů na Západě, přicházeli s obdobnými řešeními. V roce 1947 dostal Ing. K. V. Šulikov z Mikojanovy OKB sovětský patent na otočné trysky; Alexej Ščerbakov navrhoval použít otočné motory na koncích krátkých křídel.

Oficiální výzkumy začaly v roce 1954 v leteckém výzkumném ústavu LII (Ljotno Issledovatělskij Institut). Před konstruktéry stály dva zásadní problémy, s nimiž se museli vypořádat: letoun musel mít poměr hmotnosti a tahu motorů lepší než jedna a bylo nutné vyřešit systém stabilizace a řízení ve visu, kdy byla aerodynamická kormidla neúčinná.

Za tímto účelem začala stavba zkušebního stendu Turboljot. Měl to být první krok ke konstrukci letounu VTOL se svisle umístěným trupem, což byla v té době zdánlivě snazší cesta k této kategorii letadel. Turboljot tvořila trubková konstrukce bez jakéhokoli potahu. Uprostřed byl svisle umístěn motor RD-9B z letounu MiG-19, bez komory přídavného spalování. Vpředu byla jednoduchá kabina, v které pilot napůl ležel, v úhlu 35° vůči horizontu. Do stran vybíhala ramena s tryskami pro řízení při nulové dopředné rychlosti. Pod hlavní tryskou byly dvě otočné plochy pro odklánění části výtokových plynů dopředu nebo dozadu.


Zkušební plošina Turboljot

Pokud měl Turboljot létat, musel být co nejlehčí, protože motor dával při vlastní hmotnosti 695 kg tah jen 25,5 kN. Konstruktéři museli počítat s každým gramem. Celková hmotnost plošiny činila 2350 kg, včetně 200 l paliva, což stačilo zhruba na 10 minut letu.

Před prvním vzletem bylo nutné otestovat vliv horkých výtokových plynů na betonový a travnatý povrch vzletové plochy. K tomu sloužil vyřazený trup MiGu-15 bez ocasu, uříznutý těsně za turbínou a zavěšený na jeřáb. Sledovala se eroze povrchu vzletové plochy, její vliv na stáčení výtokových plynů a riziko zpětného nasání horkých spalin, což mohlo způsobit odtržení plamene ve spalovací komoře.

Poprvé kolmo vzhůru

Zkušební pilot LII Jurij Alexandrovič Garnajev nejprve zkoušel visení, s Turboljotem zavěšeným na jeřábu. Teprve po ověření stability a řiditelnosti bylo možné přejít k letu bez zajištění. Turboljot poprvé vzlétl 29. listopadu 1956. Pilot si od počátku stěžoval na nepřirozenou polohu znemožňující spolehlivý odhad rychlosti a výšky nutný pro bezpečné přistání. Mezitím došlo k opuštění konceptu letounu VTOL se svisle umístěným trupem a do Turboljotu byla namontována normální sedačka. Později byl namontován i systém automatické stabilizace, výrazně usnadňující práci pilota. Letové zkoušky Turboljotu pokračovaly až do září roku 1957.


Turboljot za letu

Souběžně s těmito testy se začala problematikou letounů VTOL zabývat Jakovlevova konstrukční kancelář. Prvním návrhem byl lehký Jak-104, poháněný dvěma motory R-19-300 s otočnými tryskami a jedním zdvihovým stejného typu. Letoun se vzletovou hmotností 2800 kg měl mít maximální rychlost 550 km/h, dostup 10 000 m a vytrvalost 1 hodinu 10 minut. Projekt zůstal jen na papíře.

Zmíněná hrozba jaderných úderů vedla k vývoji upravené verze Jaku-28VV (vertikalnyj vzljot). Kromě dvou motorů R-27AF-300 s otočnými tryskami měl letoun v přední části trupu čtveřici zdvihových R39P-300. Dalším poněkud avantgardním projektem byl stíhací bombardér s dvěma letovými motory Tumanskij R-11V-300 a dvěma dmychadly v křídlech. Ani jeden z těchto letounů se nestavěl.

K požadavkům na letoun VTOL se kromě letectva přidalo postupně i námořnictvo. V Atlantickém i Tichém oceánu naráželo na bojové svazy letadlových lodí západních spojenců, kterým nemělo co postavit. Protože na stavbu letadlových lodí s katapultem neměli sovětští konstruktéři dostatek zkušeností, jevily se lodě vyzbrojené letouny VTOL jako schůdnější řešení.

Tehdejší zástupce předsedy rady ministrů Sovětského svazu Dmitrij Ustinov si nechal v únoru 1961 od Alexandra Jakovleva a Sergeje Tumaského vypracovat zprávu s vymezením základních charakteristik letounu VTOL a plánem postupu prací na jeho vývoji. Letoun měly pohánět dva motory R-21-300 s tahem po 46 kN, vybavené otočnými tryskami; předpokládaná maximální rychlost měla dosahovat 1100 km/h, dolet 600 km a nosnost 500 kg výzbroje. Prototyp měl být připraven k zahájení testů na podzim 1963. Krycí označení bylo „Izdělie V“, ale brzy bylo změněno na „Jak-36“.


Boční pohled na první prototyp Jaku-36

Složitý byl výběr základní koncepce letounu. Ideální by bylo, kdyby se letoun „opíral“ o tři nebo čtyři proudy výtokových plynů. Toto řešení použili např. konstruktéři Harrieru. V Sovětském svazu však nebyl k dispozici dvouproudový motor s dostatečným obtokovým poměrem. Zatím byly k dispozici jen nové jednoproudové motory R-27-300 s tahem 68 kN a vlastní hmotností 1886 kg, vyvinuté pro letouny MiG-23, proto se konstruktéři rozhodli sáhnout po nich.

Výstupní trysky, otočné o 90°, musely být umístěny v těžišti a stabilitu musely zajišťovat manévrovací trysky s dostatečným tahem. Aby vznikal potřebný moment, byly přední trysky vyneseny na dlouhém rameni před trup. Další se nacházely vzadu a na koncích křídel. Celkem řídicí trysky odebíraly asi 10 % tahu motorů. Motory byly zásobované vzduchem přes oválný sací otvor. Pro zvýšení výkonu při vzletu a přistání se do nich vstřikovala směs vody a metanolu.

Kvůli umístění motorů a tenkému křídlu nezbylo místo na tříbodový podvozek. Místo něho konstruktéři použili tandemový s dvojitými koly vzadu. Vyrovnávací podvozky se zatahovaly do koncových vřeten. Stabilitu během visení zajišťoval automatický systém otestovaný na Turboljotu.

Unikátní sedačka

Světovou novinkou byl záchranný systém. Vystřelovací sedačka musela zajistit záchranu pilota ve všech režimech, včetně visení a přechodu do vodorovného letu a naopak. Tyto režimy byly považované za nejnebezpečnější. Systém byl zcela automatický. Při překročení nastavených parametrů pyropatrony vytáhly pilotovy nohy zpod palubní desky, sklopily omezovače rozhození rukou a bez ohledu na to, zda pilot chce, nebo ne, byl katapultován skrz překryt kokpitu. Celá sekvence trvala 0,4 sekundy. Automatická sekvence se vypínala ve výšce pod 5 m. „Zřícení“ z této výšky dokázal absorbovat podvozek.

Přestože se jednalo o pokusný letoun, byl vybaven dvěma závěsníky pro nesení vnější výzbroje. Tou mohly být rakety R-3S, raketnice UB-16 nebo UB-32, bomby ráže 250 kg nebo kanonová pouzdra UPK-23-250. Výzbroj se však nosila pouze z propagandistických důvodů.

Stavbou čtyř prototypů byl pověřen moskevský závod č. 115, Skorosť. První prototyp nesl na trupu žluté číslo 36. Nejprve probíhaly pozemní testy. Letoun se spuštěným motorem byl zavěšen na lanovém systému mezi dvěma příhradovými sloupy. Na závěsných lanech byly tenzometry, umožňující poměrové měření tahu při různých režimech práce motoru. Proti nechtěnému vzletu byl letoun upoután čtyřmi 5m lany k zemi.

Zkušebním pilotem byl jmenován Jurij Garnajev, zkušený pilot vrtulníků, a jeho zástupcem zkušební pilot Jakovlevovy OKB Valentin Muchin. Oba před prvním vzletem prošli výcvikem na speciálně postaveném letovém trenažéru. Kromě toho prováděli cvičné lety na upraveném vrtulníku Mi-4, na kterém nacvičovali visení a přechod do vodorovného letu a naopak.


Pohled zezadu na Jak-36

První testy ukázaly jeden zásadní problém: Konstruktéři předpokládali, že výtokové plyny se rozptýlí do všech stran a okolní vzduch je dostatečně ochladí. Ale nebylo tomu tak. Plyny proudící směrem vpřed byly znovu nasávané motorem, což způsobovalo přetažení kompresoru. V horším případě mohlo dojít i k vysazení motoru. Aby se tomu zabránilo, navrhl LII umístit pod příď, před podvozkovou nohu speciální vyklápěcí deflektor. Druhým problémem byla silná eroze betonových ploch horkými výtokovými plyny. Z betonu se drolily úlomky, které mohl motor nasát. Vzletové plochy musely být zesílené těžkými ocelovými mřížemi.

Přisátý k zemi

Třetího ledna 1963 provedl Jurij Garnajev první pokus o upoutaný „vzlet“. Při té příležitosti se objevila další nečekaná potíž. Výtokové plyny odrážené povrchem země do stran vytvářely pod letounem oblast podtlaku, stroj byl tedy přisávaný k zemi. Konstruktéři odhadovali, že ztráta představuje asi 5 kN. Vzhledem k nepatrnému přebytku tahu bylo potřeba něco s tím udělat.

Na pomoc přišli odborníci z CAGI (Centralnyj Aero Gydrodynamičeskij Institut). Ti museli vyrobit speciální stend pro měření sil a momentů. Na základě naměřených výsledků navrhli řadu změn: zvětšení sacího otvoru, úpravu řídicích trysek na koncích křídel, umístění dvou kýlů pod ocasní část trupu a umístění několika deflektorů pod trup, jejichž úkolem bylo regulovat proudění plynů. Těmito úpravami se podařilo vyřešit největší problémy se zásobováním motoru vzduchem a se stabilitou letounu v přechodovém režimu.

Od ledna do června 1963 provedl Jurij Garnajev s Jakem-36 celkem 85 upoutaných odlepení od země a visení do výšky 0,5m. První volné visení se uskutečnilo 23. června a stroj dosáhl výšky kolem 5 m. V červenci byla provedena demonstrace pro vysoké důstojníky sovětských ozbrojených sil a letectva, v čele s maršálem Rodionem Malinovským. Letoun na přítomné udělal hluboký dojem, a ocenili práci konstruktérů.


Jak-36 ve visu s otevřenými deflektory

Ti však neměli zdaleka vyhráno. Hned následující den při visení došlo k pumpáži levého motoru. Letoun dopadl na dráhu a levý vyrovnávací podvozek se zbortil. Oprava byla relativně snadná, ale varování jasné: Na stabilním chodu motorů a řiditelnosti letounů je třeba zapracovat.

Dalšími kroky měly být testy rychlého pojíždění a vzlet klasickým způsobem. Na co nejrychlejší zahájení těchto testů tlačil především Ing. Viktor Pavlov, odpovědný za letové zkoušky. Nicméně, piloti ani technici neměli dostatek údajů o řiditelnosti a stabilitě letounu ani o přesné odezvě řízení.

K pokusu o vzlet došlo 27. července 1964. Za řízením seděl Jurij Garnajev. Letoun se po 50–60 m rozběhu odlepil, rychle nabral výšku asi 15 m a začal se prudce kývat kolem všech tří os. Pilot to později popisoval jako svou nejhorší zkušenost. Naštěstí se mu podařilo přistát bez poškození letounu. Následovaly úpravy řízení letounu. K prvnímu vertikálnímu vzletu s přechodem do vodorovného letu došlo 27. září 1964. Tentokrát úspěšně.

Foto: www.valka.cz, autor, archiv VVS, Archiv MO RF

Uveřejněno s laskavým svolením autora.
Vyšlo v časopise Military revue 9/2014 vydavatelství Naše Vojsko.

Autor : Ing. Radek ˝ICE˝ Panchartek / ICE 🕔03.05.2016 📕4.385

Komentáře Disqus

Komentáře Facebook

Sociální sítě

Reklama

Poslední komentáře