在剛剛閉幕的“軍隊-2020”國際軍事技術論壇上,俄羅斯老牌航空發動機研發機構圖曼斯基出人意料地展出了R79V-300發動機的推力矢量尾噴管全尺寸可動模型,如果筆者沒有記錯的話,這應該是俄羅斯首次在公開場合展示雅克-41垂直起降戰斗機的這一關鍵技術。
從現場視頻看,這是一種類似F-35B尾噴管的三軸承旋轉管道尾噴管(3BSD),噴管可從水平向后偏轉到垂直向下位置,將發動機推力轉化成垂直升力,尾噴管末端安裝有收斂擴散裝置,可配合加力燃燒室調節尾噴管截面積。
毫不夸張地說,這種3BSD尾噴管是雅克-41實現垂直起降的最關鍵技術,研制難度也非常大,在上世紀90年代俄羅斯經濟困難時期曾引起美國覬覦,洛克希德公司通過與雅科夫列夫設計局合作,以少量美元就換取的雅克-41戰斗機的寶貴設計和測試資料,其中就包括其3BSD尾噴管,對F-35B的研制起到了很大推動作用。
雅克-41(也被稱為雅克-141)是蘇聯時期雅科夫列夫設計局研制的一種超音速垂直起降戰斗機,該機在垂直起降設計上延續了前身雅克-38的設計,也就是前機身兩臺垂直升力發動機+后機身一臺水平升力/巡航主發動機。但為了實現超音速飛行,雅克-41主發動機必須擁有加力燃燒室,不能再使用雅克-38的分叉式旋轉矢量尾噴管。
經過一番腦力激蕩后,R79V-300發動機的研制單位“聯盟”聯合體想出了一個絕妙的主意,那就是將家里燃燒室分成三段,互相之間結構呈一定角度反向旋轉,通過液壓馬達驅動就能讓尾噴管在水平和垂直姿態之間偏轉。這種3BSD尾噴管的設計看起來簡單,但想要實現難度卻非常大,如果讓大直徑軸承承受加力尾焰的高溫炙烤,如何保證三段管道之間不會漏氣,如何讓管道同步反向旋轉?都是前人從未解決過的難題。
最終蘇聯人解決上上述全部難題,并把發動機的全權限數字控制系統集成到雅克-41的電傳飛控中實現了“飛火推一體化”,大幅簡化了該機的垂直起降操縱,使雅克-41原型機得以在1987年3月9日首飛,并在之后的航展中大放異彩,讓西方的“鷂”式戰斗機黯然失色。
但隨著蘇聯的解體,雅克-41項目在一夜之間失去資金來源,讓雅克設計局不得不轉向西方,以聯合研制的名義尋求資金。在這種情況下正在競爭聯合打擊戰斗機項目的洛克希德公司乘虛而入,與雅克在1991年達成秘密協議,以少量資金(3.85-4億美元)就獲取了雅克-41包括3BSD尾噴管在內的機密資料和數據。
蘇聯技術對洛克希德X-35B最重大的影響就是使后者也采用了3BSD尾噴管。雖然美國在很早之前就研究了類似尾噴管,但一直沒有實用化,而現在踩在了雅克的肩膀上,洛克希德得以在尾噴管軸承、密封、控制等方面節省了不少研發時間,得以在X-35B技術驗證機大膽采用3BSD尾噴管,并最終使該機戰勝了波音的X-32B,讓洛克希德獲得了研發和生產F-35的歷史性大單。