Новый российский двигатель для самолёта с вертикальным взлётом без поворотного сопла
История самолётов с вертикальным взлётом и посадкой (СВВП) началась в 60-х годах прошлого века с палубного штурмовика Як-36. В 70-е появился первый сверхзвуковой самолёт СВВП, ставший родоначальником машин этого класса во всем мире. Для него использовали двигатель P79-300 от АМНТК «Союз». Именно работы по его модификации впоследствии привели к революции в мировом авиастроении.
Первый в небе
Як-36 стал прототипом всех советских самолётов с вертикальным взлётом. До серийного выпуска не дошло, так как штурмовик не мог нести боевую нагрузку, но на его основе был разработан Як-38. К 70-м годам разработки СВВП имели многие европейские страны. Однако первым сверхзвуковым самолётом подобного класса стал непревзойдённый Як-141, имевший отклоняемый до –95° вектор тяги. Но наиболее примечателен в нем — экспериментальный двухконтурный двигатель P79-300 («Изделие 79») с форсажной камерой.
Як-36. Первый советский СВВП
Этот двигатель уникален по многим параметрам. Так, он превзошел по мощности RB.153 от Rolls-Royce — первый реактивный двигатель с форсажной камерой и отклоняемым вектором тяги — в 5 раз. Тяга P79-300 (без форсажа) даже на 10% превышала таковую у двигателя Д-30Ф6, устанавливаемого на МиГ-31.
Есть информация, что данные по двигателю P79-300 «утекли» в Китай и на их основе создали двигатель WS-15. Действительно, одна из его модификаций имеет поворотное сопло. По этой причине на использовании двигателя «Союза» в российском авиастроении был поставлен крест. Но, как мы уже сказали, разработки в этом направлении не прекратились, и в 2000-х появился P179-300.
Новая генерация и рекордная тяга
У Р179-300 отсутствует поворотное сопло, но на форсаже двигатель выдаёт 19800 кгс. Это абсолютный рекорд среди аналогов. Два двигателя P179-300 планировали устанавливать на Су-47, который весил более 26 тонн, но самолёт не оправдал ожиданий. Впоследствии и на Су-57 предпочтение отдали АЛ-41Ф1 от ОКБ им. Люльки, который, впрочем, тоже не оправдал ожиданий (но об этом в другой раз). Возможно, проблема была в габаритах P179-300: он был на 2 м длиннее и тяжелее АЛ-41Ф1.
Но и в этот раз АМНТК «Союз», лишившись контракта, продолжил работу. В 2019 году конструкторы представили P579-300. Двигатель развивает тягу до 23000 кгс на форсаже при тех же габаритах, что и у аналогов (длина двигателя уменьшилась на 2,5 м по сравнению с предшественником). В этом двигателе разработчикам удалось реализовать беспрецедентное решение.
Безумие, реализованное в металле
P579-300 имеет адаптивную степень двухконтурности (от 3 и более) и регулируемую степень сжатия. Кроме того, инженеры предложили реализовать вертикальный взлёт и посадку без поворота основного сопла.
«… за счёт использования подъёмного вентилятора и отбора воздуха от внешнего контура, который будет выбрасываться через направленные вниз небольшие сопла в центральной/хвостовой части фюзеляжа и на законцовках крыльев (последние должны использоваться для стабилизации СВВП). При этом температура реактивной струи, направленной вниз, составит порядка 150–200 градусов Цельсия, что полностью решит проблему разрушения материалов ВПП при вертикальном взлёте (или взлёте с коротким разбегом) перспективных СВВП», — пояснили в Авиамоторном научно-техническом комплексе «Союз».
Ещё одна важная особенность в том, что к валу двигателя можно подключить нагрузку до 40 МВт. Это позволит разместить на валу подъёмный вентилятор и/или генератор для перспективных боевых систем (лазерных комплексов) и отказаться от вспомогательного подъёмного двигателя.
Неожиданные преимущества
Возможность отбора больших объёмов воздуха с внешнего контура дает ещё ряд преимуществ. Одно из таких — возможность управления пограничным слоем. Это необходимо для улучшения управляемости при больших углах атаки и увеличения подъёмной силы крыла при взлёте и посадке. В СССР сдув пограничного слоя был реализован на истребителе МиГ-21 с двигателем Р-11-Ф2С-300, как вы вероятно поняли, разработки АМНТК «Союз».
Мощный поток воздуха может быть использован и для газодинамического управления самолётом. Такие преимущества позволят уменьшить или вовсе отказаться от некоторых аэродинамических органов управления, а также компенсировать возможное снижение управляемости в результате оптимизации планера для снижения радиолокационной заметности.
Впечатляет, что Р579-300 с тягой до 45 тонн можно эксплуатировать и в гражданской авиации. Но о том, как это возможно и как АМНТК «Союз» в очередной раз показал мастер-класс «Пермским моторам», расскажем в одной из следующих статей.
