十二、航空技术进入喷气时代
二次大战前及二次大战中,世界各国的飞机所使用的发动机都是活塞式发动机,活塞发动机把能量传给螺旋桨,螺旋桨把大量空气排向后方,产生的拉力使飞机前进。飞机飞行速度的大小,基本上取决于气流向后流动的速度。为了提高飞行速度,设计师们致力于不断增加发动机的功率。然而,为飞行速度达到 700 公里/小时左右时,必须增大活塞发动机和螺旋桨的重量和尺寸,飞行的重量和迎面阻力也随之增加,飞机的速度再也没有明显提高了。这样,喷气发动机因为能产生巨大的推力,且重量和尺寸都比较小,因此给飞机的设计和制造带来了一场技术革命。
在二次大战前及二战中,德、美、英、苏都进行了喷气式发动机及喷气飞机的研制,均未成功,直到战争结束后,飞机设计师们才有可能扎扎实实地着手研究喷气飞机的有关问题。
1945 年 5 月战争一结束,雅科夫列夫及其设计局的同志们就立刻投入了研制喷气飞机的工作。他们在“雅克—3”上装了一台“埃尔德—10”涡轮喷气发动机,将“雅克—3”的机头做了修改,使这架喷气飞机非常轻,而且时速超过了 800 公里/小时,1945 年秋,这种飞机开始试飞,1946 年 4 月通过鉴定,取名为“雅克—15”。
与此同时,米高扬设计局也设计出第一种“米格—9”喷气飞机,最大速度达 900 公里/小时。这两种喷气歼击机是苏联自行设计、自行制造的第一种喷气飞机。
1948 年,雅科夫列夫又设计出装“埃尔德—500”的“雅克—23”喷气飞机。在战后苏联第一代喷气飞机中,米高扬设计的“米格—15”是使用最广泛的一种喷气式歼击机。它装有一台 2700 公斤推力的“雅克—1”发动机,
机载武器是一门 37 毫米和两门 23 毫米机炮,必要时机翼下还可挂副油箱或
炸弹,速度最高达 1050 公里/小时,为保证飞行员能在高速状态下安全应急脱离飞机,采用了弹射座椅。
1948 年,伊留申设计出喷气式前线轰炸机“伊尔—28”,最大时速为 900
公里/小时,载 1 吨炸弹时的航程是 2400 公里,可装载自卫武器 4 门 23 毫米机炮。
“雅克—15”、“雅克—23”、“米格—9”、“米格—15”及“伊尔— 28”装的都是缴获或仿制德国产喷气发动机。1949 年,苏联生产出自己设计的涡轮发动机。前线歼击机“米格—19”是第一种苏制超音速飞机,最大速度 1450 公里/小时,并装两台苏制喷气发动机“埃尔德—9 勃”。1949—1951 年间,雅科夫列夫又研制出苏联第一架全天候截击——歼击机“雅克—25”。这种飞机配有大功率雷达和无线电设备,保证了它能在昼夜任何时候,任何气候条件下的作战使用。它将两台发动机装在两侧机翼下方,可使机身有更多的空间,以容纳雷达,大量燃料和两名飞行员,并且续航时间最长,被苏联空军采纳为全天候巡逻截击机装备部队。
1962 年夏,苏联的直升机落后于美国,其原因是苏联直升机的设计力量
不足,于是雅科夫列夫被调去协助研制大型多座直升机。
建造直升机——一种靠水平旋转的旋翼升空的飞行器——的最初设想, 是达·芬奇早在 16 世纪初就提出来的,他的设计思路非常合理,只是由于那时科学和技术没有发达到一定的水平而无法制造出来。1754 年,俄国科学家米·瓦·罗蒙诺索夫制造出“气动力飞行器”即直升机的模型,它的旋翼是靠钟表的发条机构转动的,真正造出直升机,是 20 世纪初的事。在第一次世界大战前的俄国,莫斯科高等技术学校的航空小组,根据当时的大学生鲍·尼·尤里耶夫提出的设计方案,试制了第一架直升机,后来由于战争爆发而中断。1932 年,中央空气流体动力学研究院设计了一架直升机,创造了飞行高度 605 米的世界纪录。20 世纪 40 年代,美国设计师西科尔斯基成功地研制出多种小型单旋翼直升机,其中几种型号被美国陆军采用,参加了朝鲜战争。另一位美国设计师皮亚谢茨基设计的中型起重直升机“作业马”在美国海军陆战队中获得广泛应用。
雅科夫列夫设计局的设计师,长期致力于运动飞机和歼击机的研制,对直升机的研制是从零开始,加之运动飞机和歼击机要求的是速度快、机动性强,所以雅科夫列夫以前设计的飞机是一架比一架快。而对直升机的要求却恰恰相反,主要追求的不是速度,而是零速下的悬停能力和带大量载荷时的垂直上升能力,因此,雅科夫列夫及其设计师们面临的困难可想而知。
在不到一年的时间,雅科夫列夫及其设计局的设计师们就成功地研制出 4 架原型直升机并在试验室、机场进行试飞。又经过了将近半年的努力,终于解决了困扰世界许多国家直升机设计师的振动问题。在其他部门的协同配合下,完成了直升机的试制,并通过了国家试飞。被国家命名为“雅克—24” 直升机,并投入批量生产。
这种“雅克—24”直升机长 40 米,宽和高都接近 2 米,机舱内可容纳
40 位乘客或 4 吨各式各样的货物。空勤组由正、副驾驶员、随机机械员、无
线电报务员组成,机上有两套操纵系统,装有两台发动机。装载 4 吨货物时
升高至 2903 米,装载 2 吨货物时可升高至 5082 米,这是“雅克—24”载重
和升限指标,这两项成绩在 1956 年被国际航空协会列为世界纪录。从此“雅克—24”被用于运输、建筑工程及国民经济的其他领域。
1950 年,雅科夫列夫还曾研制出乘载一名驾驶员和三位乘客,并能从面积很小的一般场地上短距起飞的“雅克—12”轻型直升机。