Lịch sử phát triển của Yak-141
Yakovlev luôn xem Yak-38 Forger như một phi cơ tạm thời, được sản xuất để thu thập kinh nghiệm thiết kế cũng như phát triển máy bay cất và hạ cánh theo phương thẳng đứng (VTOL) dùng trong quân sự.
Ngay cả khi đã có Yak-38, Hải quân Liên Xô vẫn mong muốn sở hữu một máy bay toàn diện hơn, có khả năng lớn hơn. Kết quả là chỉ định thiết kế được trao cho Yakovlev trong năm 1975 với yêu cầu tạo ra chiếc máy bay phòng không hạm đội.
Không giống như Yak-38, chiếc tiêm kích này phải bay được tốc độ siêu âm. Khả năng cơ động, radar và tải trọng vũ khí dự kiến sẽ tương tự như tiêm kích tiền tuyến. Đối với Hải quân Liên Xô, đây được xem như thế hệ kế tiếp của chiến đấu cơ VTOL.
Yak-38 Forger
Do tầm quan trọng và sự phức tạp của dự án, Alexander Sergeyevich Yakovlev giao phần lớn văn phòng thiết kế (OKB) của mình vào sự phát triển của máy bay tiêm kích VTOL mới, với không ít hơn 10 kỹ sư trưởng làm việc đồng thời trên những gì được gọi là "Dự án 48" (quân đội định danh là Yak-41).
Hơn 50 bản thiết kế đã được nghiên cứu, cuối cùng lựa chọn tốt nhất là 1 vòi phụt vector đơn nằm chính giữa, ngay phía sau của trọng tâm máy bay, cũng như 2 động cơ đẩy thẳng đứng nằm sau buồng lái.
Một khoảng thời gian đáng kể được dành cho sự phát triển của vòi phụt vector hình chữ nhật (tương tự như F-22 Raptor của Mỹ). Thiết bị đó chứng tỏ rất phù hợp cho những thay đổi trong cấu hình cần thiết cho cả 2 vector lực đẩy và bay siêu âm. Cuối cùng vòi phụt tròn lại được sử dụng, bố trí nằm giữa 2 cánh đuôi ngang.
Sơ đồ bố trí các động cơ và một số thiết bị trên Yak-141
Cả 3 động cơ được điều khiển thông qua một hệ thống kỹ thuật số liên kết với nhau, có khả năng kiểm soát việc khởi động cả 3 chiếc cũng như điều chỉnh lực đẩy của chúng trong khi hạ cánh và bay lơ lửng; 2 van"reaction control" nằm song song bố trí ở đầu cánh, trong khi 1 van "reaction control" phụ xoay chỉnh hướng được đặt dưới mũi.
Cánh chính của Yak-141 nằm trên lưng tương tự như Yakovlev Yak-36, kiểu cánh mũi tên xuôi và có thể gấp lại để lưu trữ trên tàu. Động cơ chính có 4 ống hút khí ở hai bên cũng như một dãy cửa chớp lớn dọc theo bề mặt phía trên để thu thập lượng không khí tối đa vào động cơ trong khi bay treo.
Động cơ này là loại turbine phản lực R-79V-300, lực đẩy tối đa là 14.000 kg. Vòi phụt phía sau có thể xoay từ 0 đến 95 độ cho việc cất/hạ cánh và bay lượn.
Hai động cơ nâng theo thiết kế là RD-41, cung cấp lực đẩy 4.100 kgf/chiếc. Chúng được lắp phía sau buồng lái ở góc 85 độ. Giống như Yak-38, động cơ nhận không khí thông qua cửa chớp lắp trên lưng và vòi phụt nằm dưới bụng máy bay.
Hai động cơ nâng RD-41 lắp phía sau buồng lái
Yakovlev chế tạo tổng cộng 4 nguyên mẫu. Chiếc đầu tiên (48-0, không có số hiệu) là một khung máy bay trần để thử nghiệm tĩnh.
Nguyên mẫu đầu tiên 48-0
Chiếc thứ hai (48-1, số hiệu "48") là khung thử nghiệm động cơ. Chiếc thứ ba và thứ tư (48-2 và 48-3, số hiệu "75" và "77") đã cho bay thử nghiệm. Trong khi 48-1 không sơn thì 48-2 và 48-3 lại sơn toàn màu xám với nắp chụp radar màu đen.
Nguyên mẫu 48-3 trong một lần bay thử nghiệm có vũ khí
Chiếc 48-2 cất cánh lần đầu tiên tại sân bay Zhukovskii vào ngày 9/3/1987, do phi công Sinitsyn điều khiển. Ông đã thực hiện thao tác bay lơ lửng vào ngày 29/12/1989 với chiếc 48-3 và dùng chiếc máy bay đó thực hiện quá trình chuyển đổi hoàn chỉnh từ cất cánh thẳng đứng sang bay tốc độ cao và hạ cánh thẳng đứng vào ngày 13/6/1990.
Trong suốt thời gian thử nghiệm, chiếc tiêm kích đã chứng minh khả năng thao diễn tuyệt vời và thiết lập nhiều kỷ lục thế giới cho dòng máy bay VTOL.
Ngày 26/9/1991, Sinitsyn đã hạ cánh thẳng đứng trên tàu sân bay Đô đốc Gorshkov của Liên Xô với chiếc 48-2. Một giờ sau, Vladimir A. Yakimov hạ cánh chiếc 48-3 trên boong.
Ngày 5/10/1991, Yakimov đã thực hiện một cú hạ cánh khó. Bánh xe của càng đáp phá vỡ một thùng nhiên liệu, gây ra đám cháy nghiêm trọng. Sau gần 30 giây, Yakimov thoát khỏi máy bay an toàn. Chiếc phi cơ sau đó đã được sửa chữa.
Chiếc 48-3 bị cháy trong quá trình thử nghiệm
Tuy nhiên sau tai nạn, cũng trong tháng đó, Hải quân Liên Xô tuyên bố rằng không đủ kinh phí để tiếp tục chương trình. Nhà máy tại Smolensk đã dự đoán trước điều này và không chế tạo thêm thành phần nào.
Vào
năm 1992, Lockheed Martin ký hợp tác với Yakovlev để cùng phát triển tiếp Yak-141. Kết quả thu được không rõ ràng, tuy nhiên Lockheed Martin
có thể sử dụng kinh nghiệm thu được từ dự án này để áp dụng vào F-35B.
Động cơ của chiếc Yak-141 48-2 xoay xuống dưới để thực hiện thao tác cất/hạ cánh thẳng đứng
Thông số kỹ thuật cơ
bản của tiêm kích Yak-141
Phi hành đoàn: 1 người; Chiều dài: 18,36 m; Sải cánh: 10,105 m; Chiều cao: 5,0 m; Diện tích cánh: 31,7 m2; Trọng lượng cất cánh tối đa: 19.500 kg.
Động cơ: 1 động cơ turbine phản lực Soyuz R-79V-300 cung cấp lực đẩy 14.000 kgf và 2 động cơ nâng phản lực RKBM RD-41 công suất 4.100 kgf mỗi cái.
Tốc độ tối đa: 1.800 km/h; Tầm hoạt động: 2.100 km; Trần bay: 15.500 m.
Vũ khí: 1 pháo 30 mm Gsh-301 cơ số 120 viên đạn; 4 giá treo dưới cánh và 1 giá treo chính giữa thân với tải trọng tối đa 2.600 kg, mang được các loại tên lửa R-73E, R-27R/ER, R-27T/ET, R-77.