雅克-141戰斗機(Yakovlev Yak-141,北約代號:自由式;舊編號雅克-41),蘇聯時期研制的一種在中小型常規動力航母上使用的艦載超音速垂直-短距起落(V/STOL)戰斗機,也是世界首款能夠超音速的垂直起降戰斗機。
蘇聯發展航母過程中,20世紀70年代中期,雅克-38戰斗機開始交付部隊試用之后,大量建議源源不斷地被及時反饋給其設計者。為此,蘇聯決定研制雅克-38的代替機,而且在整體性能上要超過西方當時正在進行的類似方案。1975年,蘇聯雅科夫列夫設計局于開始研制工作,是在雅克—38M型垂直/短距起降特性的基礎上結合MiG-29K艦載攻擊機的作戰性能,以形成比英國“海鷂”更先進的超音速戰斗攻擊機。1989年,第一架雅克-141原型機試飛;1991年,一架雅克-141原型機的意外墜毀,計劃被迫中止;1991年時,雅克-141共試飛200余小時,研制工作于1995年底全部結束。在雅克-141的研制期間,共生產了4架“自由式”原型機。
雅克-141戰斗機使用兩臺RD-41渦噴發動機與一臺R-79V-300渦輪風扇發動機,RD-41發動機位于機身前方,提供升力,R-79V-300發動機為向量噴口,飛機升降時噴口向下偏轉。飛機起飛時使用30至100米長的水泥跑道;當跑道表面允許時,在尾管彎折65度并加開后燃器獲得最大推力的情形下,起飛跑道只需6.1米。機載武器為一門30毫米航空機炮,翼下有4個外掛架,可裝載導彈,最大武器載重量2600千克。雅克-141項目雖然破產,但為美國F35B聯合攻擊戰斗機提供了大量借鑒,雅克夫列夫設計局還在雅克-141的基礎上設計了隱身版的短距/垂直起降機。
發展沿革
研制背景
雅克夫列夫實驗設計局成立于1939年,是蘇聯主要軍用航空器設計商之一。20世紀40年代,世界航空開啟噴氣時代,雅科夫設計局也以雅克-15為首,開始了其噴氣式戰斗機研制工作。
蘇聯發展航母過程中,20世紀70年代中期,雅克-38戰斗機開始交付部隊試用之后,大量建議源源不斷地被及時反饋給其設計者。除了表揚之外,批評的聲音主要集中在雅克-38航程過短、操縱復雜、機動性能不足、保養困難(特別是在發動機方面)、航空武器系統落后及掛載量太少等。針對上述缺點,雅克夫列夫實驗設計局進行了一系列的改進,但在整體性能上并沒有太大的突破。海軍上將戈爾什科夫深知雅克-38戰機的局限性,表示局勢很危急。為此,蘇聯決定研制雅克-38的代替機,而且在整體性能上要超過西方當時正在進行的類似方案。軍方賦予新型短距/垂直起降機的主要任務是艦隊防空、對空中目標實施攔截、與敵機進行近距機動空戰,同時也可以對地面和海上目標實施攻擊,且設計上使其能成為一種岸基防空機。
當時對新飛機要求是主要執行艦隊區域防空任務,也可用于攻擊海面和地面目標。
研制歷程
1975年,雅科夫列夫設計局于開始超音速V/STOL輕型攻擊/截擊機的研制工作,是在雅克—38M的基礎上結合MiG-29K艦載攻擊機的作戰性能,以形成比英國“海鷂”先進的超音速戰斗—攻擊機。北大西洋公約組織給該機的綽號為“自由式”(Freestyle);1982年,升級后的“基輔”級可搭載雅克-141垂直短距起落戰斗機。
1988年春天,美國海軍無意中發現了該機的存在,北大西洋公約組織立即把該機綽號定為“自由式”(Freestyle)。
1989年4月,雅克-141原型機完成首次試飛;1991年,蘇聯在巴黎航展上公布了雅克-141模型和照片,引起世界關注;同年10月,雅克-141原型機在甲板上試驗時墜毀,在雅克-141的研制期間,共生產了4架“自由式”原型機;1991年,由于財政上的困難,俄羅斯海軍、空軍再購買雅克-141。
1992年,俄羅斯國防部終止了用于該計劃的資金。雖然雅科夫列夫設計局繼續進行了一些有關雅克-141的研制工作,但該計劃最后被取消。
2018年,俄聯合飛機制造公司(OAK)欲重新利用蘇聯時期雅科夫列夫設計局的半成品——雅克-141短距起飛/垂直降落(STOVL)艦載機的原型機。該艦載機已與新航母被列入了新版國家武備發展計劃。
基本設計
總體設計
雅克-141采用上單翼、雙垂尾布局,中等機翼后掠角,翼根前緣有邊條,機翼可折疊,翼尖有一較短粗的整流罩,其下裝有反作用力控制系統。機身較長,采用前三點式起落架,主起落架艙后的機身為兩個懸臂梁向后伸展,作為雙垂尾的支撐,兩個垂尾向外傾斜。采用兩側進氣,機身座艙下后部兩側各有一個進氣口。
為了提高飛行性能并減輕飛行重量,雅克-141機廣泛采用了鋁―鋰合金和碳纖維塑料復合材料,碳纖維塑料占結構重量的26%,用碳纖維塑料制成的部件包括所有的操縱面,如全動垂直尾翼、前緣縫翼、襟翼等等。
動力系統
雅克-141沿用雅克-38戰斗機的組合式動力方案,采用升力發動機和轉噴口發動機相結合,使用兩臺RD-41渦噴發動機與一臺R-79V-300渦輪風扇發動機,其中,R-79推力矢量升力/巡航渦扇發動機最大推力達到152千牛,兩臺RD-41噴氣式升力發動機前后串列裝于駕駛員座艙之后,單臺推力23千牛。主發動機的兩個進氣道位于座艙后的兩側,尾噴口位于機身后部約2/3處。主發動機還裝有推力轉向裝置,推力方向最大偏轉角95度,這有利于飛機進場時減速。當發動機噴管向下偏轉時,加力燃燒室與甲板的距離只有噴管直徑的1.5倍,對地面和甲板具有高溫和腐蝕。垂直起落時,為了防止進氣道吸入地面反射的主發動機和升力發動機的燃氣流,在進氣道下部兩側還裝有兩個可伸縮的水平擋板。雅克-141最大飛行速度達1800千米/小時。
飛機在低速飛行時的姿態控制力來源于主發動機產生的噴氣,前后發動機的推力之差控制俯仰,翼尖的反作用力控制系統控制橫滾,偏航則靠機頭的反作用力控制系統來實現。飛機起飛時使用30至100米長的水泥跑道,而著陸只需240米。當跑道表面允許時,在尾管彎折65度并加開后燃器獲得最大推力的情形下,起飛跑道只需6.1米。
武器系統
綜述
雅克-141可掛裝各種新型空戰武器和對地攻擊武器,具有超視距空戰及火力圈外發射武器的能力。機上除固定安裝了一門30毫米航空機炮,備彈150發外,全機共有4個外掛架。
對空作戰
雅克-141執行對空作戰時,可根據情況混和掛載4枚對空導彈。對空導彈在射程上可分為中、近程二種。中程攻擊任務由R-27導彈型中程對空導彈和R-77型(當時已預留了掛載的余地)中程對空導彈來擔當。
對地或對艦攻擊
雅克-141在執行對地或對艦攻擊任務時,可掛載各種先進的對艦對地武器,可掛載射程為200千米的Kh-59M型空射巡航導彈、射程為120千米的X-31型超音速反艦導彈或X-35A型雷達制導反艦導彈,還可以掛載Kh-25、Kh-29T、Kh-31P與Kh-58等空對地導彈,以及各型激光制導和電視制導炸彈與各種普通型炸彈、航空火箭、航空水雷等。
航電系統
雅克-141裝有當時先進的三余度全權數字電傳操縱系統,用來控制操縱面與反作用噴口。裝備的電子設備主要有機載雷達、紅外搜索/跟蹤儀、激光測距機、頭盔瞄準具、電子干擾系統等眾多電子裝置。
雅克-141機載雷達為多用途脈沖多普勒火控雷達,該雷達具有高、中、近三種脈沖重復頻率,具有下視下射能力,對雷達反射面積為3平方米的小型空中目標最大探測距離超過了80千米,對海上小型目標為110千米。而且“甲蟲”能夠同時跟蹤多達12個空中目標,并能同時對其中2個威脅最大的空中目標進行攻擊。
雅克-141瞄準系統由紅外搜索/跟蹤儀和激光測距機組成的光電瞄準系統有著極強的抗干擾能力。在執行作戰任務過程中,與雷達聯合使用時,增強了戰機抗電子干擾能力,同時縮短了捕捉與瞄準目標的時間。并且,當機載雷達受到敵方強力干擾而失去作用時,它可以代替雷達,作為搜索、跟蹤和瞄準的輔助系統,該系統的作用距離超過40千米。
雅克-141戰機上的頭盔瞄準具是當時世界最新發明,它不但適用于空中格斗,還可用于對地面和海上目標進行攻擊。不管是什么目標,只要進入頭盔瞄準具的視界,目標數據就會迅速傳送入信息處理機并自動進行處理。所以只要飛行員將視線對準目標,哪怕該目標做機動規避也不能逃脫。正是有了頭盔瞄準具,使雅克-141大大縮短了攻擊瞄準的時間,增加了擊中目標的機會,從而提高了雅克-141的戰斗力。
雅克-141電子干擾系統包括對來襲導彈進行告警的光學傳感器、無線電偵察系統、使用無線電對敵方雷達進行干擾的主動干擾設備、投放金屬箔條與紅外干擾物的被動干擾設備及光電干擾系統。正是有了該系統,雅克-141才能在執行任務時能對敵方進行電子干擾,以使自己得到有效保護,并順利完成戰斗任務。
雅克-141裝有快速數據處理和自主導航系統,前者用于測繪學、成像、被攻擊目標的指示功能,后者能在復雜水文氣象條件下安全飛行,并引導戰機歸航和自動著陸。
艙室布局
雅克-141在座艙方面,可以用“儀表滿天下”來形容,裝有兩個戰術態勢顯示器、采用陰極管直角多功能顯示器以及平視顯示器。這些新式的汽車傳感器有效地提升了戰機的戰斗力,并在一定程度上降低了飛行員的勞動強度。艙內左側為有操縱桿,駕駛桿上的按鈕可控制主發動機噴口偏轉,搭載有K-36彈射座椅。
性能參數
衍生型號
1992年9月,英國范堡羅航展上有人聲稱,雅克-141缺乏實用垂直/短距起落戰斗機所需要的操縱及任務靈活性,與“鷂”式飛機相當。“雅克福列”推出了雅克-141M型。該型與原型的最大區別在于增加了儲油量,提高了機身空氣動力學性能,雷達反射面積進一步減小,增大了機翼面積,采用不可調進氣道以及更優良的機載電子設備和航空武器系統(如外掛架增加到6個),使它可以發射俄羅斯最新一代武器系統。
相關事件
2015年,加拿大漢和防務評論刊文章稱,外界對中國開發垂直起降飛機的猜測已存在10余年。中國開發垂直起降飛機是一個漫長的過程。文章稱,雖然中國并未公開要求俄羅斯給予技術支持或聯合開發垂直起降飛機,但兩國未來仍有開展合作的空間,俄羅斯可能會向中國提供部分雅克-141戰斗機技術。
2019年8月,俄羅斯新聞社發表俄專家文章稱,美海軍陸戰隊F-35B短垂隱身戰機,其所采用的“升力巡航發動機+升力風扇”動力布局是完全仿制(原文為“復刻”)蘇聯時期的雅克-141短垂戰機。據英國于1997年出版的俄航空專家葉菲姆·戈登所編寫的《雅科夫列夫飛行器歷史》一書中透露,1991年底,當時的雅科夫列夫設計局決定以技術共享為前提,向幾家外國企業求助,以籌措研發經費。當時的美國洛克希德·馬丁公司(后于1995年并入洛克希德-馬丁公司)最先做出響應,為雅克-141項目提供資助。雅克設計局隨后與洛克希德公司秘密達成了價值400萬美元(另說385萬美元)的合作協議,由美方出資,幫助雅克設計局制造3架新型原型機。
據該書透露,盡管蘇聯軍方已于1991年8月正式取消雅克-141項目,但在美方秘密資助下,單機生產編號為“48-2”的雅克-141原型機還是在1992年英國范堡羅航展上成功進行了短垂起降飛行表演。洛克希德公司與雅克設計局的秘密合作直到1994年才對外公開。
社會評價
雅克-141是優秀的艦載垂直起降多用途戰斗機之一,能勝任格斗、截擊、消滅空中來襲之敵的任務,也能執行對地和對艦攻擊任務,能規避敵方電子干擾和防空火力的攻擊。雅克-141留有改進余地空間,只要稍做改進,就可以換裝更先進的武器和電子設備。(《艦載武器》評)
雅克-141是在雅克—38M型垂直/短距起降特性的基礎上結合MiG-29K艦載攻擊機的作戰性能,以形成比英國“海鷂”更先進的超音速戰斗—攻擊機。(《國外艦載飛機》評)
參考資料 >
Just a moment....aerocorner.2024-03-28
俄羅斯的垂直起降之夢-雅克141戰斗機.央視網.2024-03-28
蘇聯航空業的驕傲與遺憾——雅克系列垂直起降戰斗機.光明網.2024-02-23
扒一扒蘇聯雅克戰斗機家族譜.澎湃新聞.2024-03-27
垂直起降專利背后的技術脈絡(下).澎湃新聞.2024-04-08
外媒:中國研垂直起降戰機或需20年 不想與俄合作.中國新聞網.2024-03-28
雅克-141并非F-35B“鼻祖” 美蘇冷戰曾相互仿制戰機.參考消息.2024-03-28