История конструкций самолетов в СССР 1951-1965 гг.

Як-140. Легкий одноместный сверхзвуковой фронтовой истребитель с одним ТРД. Ведущий инженер по самолету В. В. Барсуков.

Эскизный проект утвержден А.С. Яковлевым 10 июля 1953 г. В соответствии с постановлением правительства от 9 сентября 1953 г. требовалось построить два экземпляра Як-140 и первый из них предъявить на государственные испытания в марте 1955 г. В постановлении предусматривались следующие характеристики: максимальная скорость 1650...1750 км/ч, практический потолок 18 000 м, дальность полета 1800 км на высоте 15 000 м, разбег 400 м, пробег 600 м. Расчетные данные ОКБ соответствовали этим цифрам.

Длина самолета 12,95 м, размах крыла 8,0 м, площадь крыла 20,0 м2, взлетная масса 4850 кг, масса пустого самолета 3324 кг, масса топлива 1275 кг, масса масла 10 кг.

Вооружение: три пушки калибра 30 мм с боезапасом по 50 снарядов. В перегрузочном варианте: 16 реактивных снарядов АРС-57 калибра 57 мм или восемь АРС-70, или два ТРС-190, или до 200 кг бомб. Прицел оптический автоматический с радиодальномером. Из двух типов опытных авиационных пушек калибра 30 мм - 235П и ТКБ-500 - выбрали пушку 235П ОКБ-16 А.Э. Нудельмана. Она имела преимущества по размерам, массе, простоте конструкции, надежности, откату и другим параметрам (будущая НР-30, принятая на вооружение в 1955 г.).

ОКБ рассматривало Як-140 как дальнейшее развитие идеи легкого истребителя (непосредственный предшественник - Як-50). Благодаря необычайно высокой тяговооруженности, превышающей единицу, и в силу удачного сочетания параметров малогабаритного легкого самолета, имеющего относительно малую нагрузку на крыло (242,5 кгс/м2 на взлете), с особенностями легкого двигателя АМ-11, обеспечивалось получение высоких летных данных: скорости более 1700 км/ч, вертикальной скорости у земли более 200 м/с и на высоте 15 000 м - 30 м/с, практического потолка более 18 000 м и в то же время отличной маневренности в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Благодаря малым значениям нагрузки на крыло при посадке (180 кгс/м2) и низкому давлению колес на грунт (6,0 кгс/см2) допускалась эксплуатация самолета на грунтовых аэродромах.

Як-140 должен был иметь ТРД А.А. Микулина АМ-11 с тягой 4000 кгс и 5000 кгс на форсированном режиме. По сравнению с вариантами, просчитанными в ОКБ под двигатели ТРД-И (будущий АЛ-7) и ВК-3, самолет с АМ-11 при лучших летных характеристиках и одинаковых оборудовании и вооружении получался вдвое легче (4...5 т против 8...10 т для тяжелого истребителя), экономичнее по расходу цветных металлов в два-три раза, по трудоемкости постройки в три-четыре раза, по расходу топлива в два раза.

При проектировании самолета большое внимание уделялось простоте и удобству эксплуатации - удобная схема размещения оборудования и вооружения, широкие люки в фюзеляже, возможность отстыковки хвостовой части фюзеляжа для замены двигателя, легкосъемный хвостовой кок фюзеляжа для свободного подхода к хвостовой части двигателя. Проводка управления рулями и двигателем проходит по верху фюзеляжа и закрыта откидывающимся обтекателем (гаргротом). Электропроводка проложена в легкодоступных местах, причем значительная часть ее находится под гаргротом.

Конструктивное решение основных агрегатов каркаса увязано с требованиями технологии серийного производства. Эксплуатационные и технологические разъемы агрегатов по панелям обеспечивают широкий фронт работ, клепку с применением передовых методов и проведение монтажно-сборочных работ отдельно по панелям и агрегатам, а следовательно, и поточную сборку. Предусмотрено широкое применение штамповки и литья.

Малые размеры и эксплуатационные разъемы истребителя позволяли перевозить его по железной дороге на одной платформе.

Одна из основных особенностей Як-140 - высокая живучесть. Расчетная вертикальная скорость снижения при планировании с неработающим двигателем не превышает 12 м/с с выпущенным шасси и отклоненными закрылками. Следовательно, возможна посадка с вышедшим из строя двигателем. Гидравлические системы выпуска шасси и закрылков, а также торможения колес главной опоры шасси дублируются пневмосистемой. Выпуск передней и главной опор производится по потоку, что обеспечивает аварийный выпуск шасси даже при малом давлении в пневмосистеме. Управление рулем высоты и элеронами необратимое, осуществляется при помощи вращающихся валов, работающих на кручение и испытывающих небольшую нагрузку. Поэтому прострел одного или нескольких валов значительно менее опасен, чем прострел тяг обратимого управления, работающих под значительной нагрузкой на растяжение или сжатие. Двигатель снабжен системой сигнализации и тушения пожара. Топливный фильтр низкого давления защищен от обледенения в полете. Установлена система аварийного выключения дожигания.

Крыло Як-140 - среднерасположенное, со стреловидностью по линии 1/4 хорд 55#. Угол поперечного V - 4#. Крыло составлено из профилей ЦАГИ С12-С9 и СР-7С9 с изменением относительной толщины от 6 % у борта фюзеляжа до 8 % у конца крыла. Крыло снабжено элеронами с осевой компенсацией и двумя выдвижными закрылками типа ЦАГИ. Законцовки крыла являются одновременно обтекателями подкрыльных опор шасси. В носовых частях законцовок с большим выносом вперед установлены приемники воздушных давлений. На верхней поверхности для предотвращения распространения срывов потока на каждой консоли крыла установлены две аэродинамические перегородки. Крыло состоит из двух консолей, опирающихся на мощную поперечную балку, закрепленную внутри фюзеляжа. Каркас каждой консоли образован двумя лонжеронами и набором нервюр. Стреловидность горизонтального оперения 45#, вертикального - 61#.

Фюзеляж - круглого поперечного сечения, монокок с толстой обшивкой. В задней части расположены щитки воздушного тормоза. Кабина герметическая, с катапультным креслом (масса 140 кг). Остекление фонаря выполнено из органического стекла толщиной 7 мм. В носовой части фюзеляжа расположен воздухозаборник с нерегулируемым конусом. Внутри него установлен приемопередатчик радиолокационного дальномера. Внизу средней и хвостовой частей фюзеляжа находится по одному топливному баку.

Конструкция фюзеляжа, как у Як-50 и Як-25, однако для сильно нагруженных профилей продольного набора и обшивки Як-140 используется сплав Д16 В95.

Шасси - велосипедного типа с рычажной подвеской колес. Состоит из главной опоры с двумя тормозными колесами размером 600x115 мм, передней опоры с управляемым нетормозным колесом 480x155 мм и двух подкрыльных опор с колесами размером 255x110 мм. Амортизация воздушно-масляная.

Из-за неготовности двигателя AM-11 срок предъявления самолета на государственные испытания был отодвинут на первый квартал 1956 г. Но и дополнительного времени оказалось недостаточно. ОКБ пришлось выпускать самолет в экспериментальном варианте с ТРД АМ-9Д (тяга 2600 кгс, на форсированном режиме - 3250 кгс) и двумя пушками НР-23 калибра 23 мм с боезапасом по 75 снарядов.

В связи с этим расчетная максимальная скорость оказалась значительно ниже. По расчету она не превышала 1275 км/ч у земли и 1250 км/ч на высоте 13 500 м. Понизились и другие летные характеристики.

Построенный самолет имел взлетную массу 4500 кг, посадочную массу 4000 кг, запас топлива 1000 кг (два бака: на 800 кг и 200 кг). Длина самолета 13,340 м, размах крыла 7,395 м.

Як-140 (бортовой #40) был построен в декабре 1954 г. Он успешно прошел наземные испытания, включая рулежки, скоростные пробежки до скорости отрыва и испытание тормозов. Все механизмы, управление, шасси, фонарь, радиоустройства и приборы, двигатель и система питания топливом, тормоза колес работали надежно и безотказно. Поведение самолета на рулежках и скоростных пробежках было нормальным.

10 февраля 1955 г. Як-140 был допущен к заводским летным испытаниям без ограничения максимальных скоростей (на основании испытания моделей в трубах Т-108, Т-106М и Т-102 ЦАГИ). Но они так и не начались, поскольку МАП сделал ставку на самолет другого ОКБ. Официально работы по Як-140 были прекращены как потерявшие актуальность согласно постановлению правительства от 28 марта 1956 г. и приказу МАП от 6 апреля 1956 г. Як-140 - это последний построенный в ОКБ А.С. Яковлева одноместный фронтовой истребитель.