Первые опыты по практической реализации идеи управления вектором тяги двигателей реактивных самолетов имеют уже почти полувековую историю, когда в 1957 г. конструкторы британской фирмы Хоукер Сиддли (Hawker Siddley, ныне входит в состав концерна British Aerospace) приступили к проектированию первого своего вертикально взлетающего самолета с ТРД - опытного Р. 1127 Кестрел, прототипа будущего всемирно известного Харриера. Оговоримся сразу: термины управление вектором тяги (УВТ) и отклонение вектора тяги (ОВТ) в целом идентичны, и употребление того или другого является, скорее, делом вкуса. Английский эквивалент - thrust vector control (TVC), чаще других используемый в англоязычной литературе, - ближе к первому. На РСК МиГ и Заводе им. В.Я. Климова предпочитают второй, что, однако, не меняет сути (хотя, возможно, подчеркивает отличие их системы от применяемых на самолетах Сухого двигателей с УВТ). Но вернемся к Кестрелу.
На этом самолете для обеспечения вертикального взлета, переходных режимов, крейсерского полета, а затем вертикальной посадки единственный имевшийся на борту двигатель Пегас (Pegasus) снабдили двумя парами расположенных один за другим, по ту и другую стороны от центра тяжести машины, поворотными сопловыми насадками, которые, поворачиваясь, изменяли направление реактивной струи ТРДД от вертикальной вниз до горизонтальной. Кестрел впервые поднялся в воздух в 1960 г., а спустя шесть лет по отработанной на нем схеме был создан Харриер, запущенный позднее в серийное производство и поступавший на вооружение ВВС и ВМС Великобритании, корпуса морской пехоты США (лицензионный вариант AV-8), палубной авиации Испании и Индии. До сих пор такие самолеты, претерпевшие немало модификаций, несут свою службу в армиях и на флотах этих и некоторых других стран, являясь сейчас, по сути, единственным в мире эксплуатируемым типом реактивного самолета вертикального взлета и посадки (СВВП).
Близкая к реализованной на Кестреле и Харриере схема обеспечения вертикального взлета и посадки нашла применение и на первом советском реактивном СВВП Як-36, поступившем на испытания в 1963 г. На нем в носовой части фюзеляжа устанавливалось два турбореактивных двигателя Р27-300, каждый из которых имел по одному поворотному соплу в районе центра тяжести самолета. Як-36 остался чисто экспериментальной машиной, однако на основе опыта его постройки и испытаний в ОКБ им. А.С. Яковлева к 1970 г. был создан и передан на испытания корабельный СВВП Як-36М, позднее поступивший в серийное производство и принятый на вооружение ВМФ Советского Союза под обозначением Як-38. Основной подъемно-маршевый двигатель Р27В-300 этого самолета имел два сопловых насадка по бокам хвостовой части фюзеляжа, поворот которых изменял вектор тяги от вертикального к горизонтальному и обратно. Вертикально взлетающие штурмовики Як-38 несли службу на тяжелых авианесущих крейсерах типа Киев до начала 90-х гг. Развитием концепции первого советского серийного СВВП стал поступивший в 1987 г. на испытания сверхзвуковой истребитель Як-41М. Как и Як-38, он имел комбинированную силовую установку из двух подъемных и одного подъемно-маршевого двигателя. Однако последний - ТРДДФ Р79В-300 - имел одно осесимметричное сопло, расположенное по оси самолета между хвостовыми балками фюзеляжа и способное, благодаря оригинальной трехсегментной схеме, изменять вектор тяги в диапазоне 95 - от горизонтального до вертикального вниз и даже чуть вперед . В силу ряда причин Як-41М остался в виде всего трех опытных самолетов, и в серийное производство не передавался. Тем не менее широко известно, что отработанная на нем схема управления вектором тяги подъемно-маршевого двигателя была позднее востребована в США и вскоре найдет применение на серийной модификации перспективного истребителя вертикального взлета и укороченной посадки F-35B для Корпуса морской пехоты этой страны, а также ВМС и ВВС Великобритании.
Завершая краткий экскурс в историю управления вектором тяги на реактивных СВВП, необходимо отметить, что идея поворота сопел на них диктовалась единственной целью - обеспечить отклонение реактивной струи двигателя для создания вертикальной тяги на взлете и посадке. Правда, опыт боевого применения Харриеров показал, что управляя вектором тяги в полете (а не только на взлете, посадке и при выполнении зависания), можно получить определенные тактические преимущества перед самолетами противника в воздушном бою. Можно считать, что этот вывод в определенной мере и послужил в середине 80-х гг. толчком к развитию идеи управления вектором тяги на маневренных истребителях четвертого и пятого поколений, для которых вовсе не ставилась задача взлетать или садиться вертикально, но введение новых схем управления самолетом могло сулить важные преимущества в процессе ведения ближнего воздушного боя.
К экспериментальным работам в области расширения маневренных характеристик истребителей за счет внедрения управления вектором тяги в США приступили во второй половине 80-х гг. За относительно короткий период времени здесь было разработано несколько различных схем и конструкций УВТ и построены четыре летающие лаборатории на базе истребителей F-15, F-16 и F-18. Кроме того, совместно с германскими специалистами был спроектирован и изготовлен в двух экземплярах экспериментальный сверхманевренный самолет Х-31, а в рамках работ по истребителю пятого поколения (программа ATF) построены два опытных самолета YF-22. На всех этих машинах, наряду с отработкой других новых технических решений, исследовались те или иные способы управления вектором тяги и различные конфигурации и конструкции поворотных сопел двигателей.
Первым среди летающих лабораторий для исследования влияния УВТ на маневренные характеристики истребителя в США стал самолет-демонстратор F-15S/MTD (STOL/Maneuvering Technology Demonstrator - демонстратор технологий короткого взлета и посадки и маневренности), построенный на базе первого предсерийного двухместного учебно-боевого истребителя F-15B (серийный 71-0290). На нем было дополнительно установлено переднее горизонтальное оперение, а штатные двигатели F100-PW-100 оснастили экспериментальными плоскими соплами с отклонением вектора тяги в вертикальной плоскости и возможностью реверсирования тяги. Первый полет F-15S/MTD состоялся 7 сентября 1988 г., а 10 мая 1989 г. на нем было осуществлено первое изменение вектора тяги в полете. 2 марта 1990 г. на F-15S/MTD впервые опробовали использование реверса тяги при боевом маневрировании. Испытания F-15S/MTD завершились в 1991 г., результаты влияния УВТ двигателей с плоским соплами на маневренные характеристики истребителя в вертикальной плоскости были признаны положительными.
К этому времени подобная идея управления вектором тяги двигателей с плоскими соплами для повышения маневренности самолета по тангажу нашла отражение и в конструкции двух опытных экземпляров перспективного истребителя пятого поколения YF-22 фирмы Локхид Мартин (Lockheed Martin), поступивших на испытания в 1990 г. Первый из них оснащался опытными двигателями General Electric YF120, а второй - Pratt & Whittney YF119, оба - с плоскими соплами с отклонением вектора тяги в вертикальной плоскости на угол до 20 вверх и вниз. Первое ОВТ на YF-22 1 с двигателями YF120 было выполнено 15 ноября 1990 г. Основной цикл испытаний двух самолетов YF-22 (и представленных на конкурс с ними двух YF-23 фирмы Нортроп Грумман (Northrop Grumman) с такими же двигателями) был завершен к концу 1990 г. Для будущего серийного производства ВВС США выбрали самолет фирмы Локхид и двигатель Пратт-Уитни. Первый предсерийный F-22A с двигателями F119-PW-100 поступил на испытания в 1997 г. На нем и на всех последующих самолетах этого типа (а к настоящему времени их построено уже более трех десятков) используются плоские сопла с УВТ в вертикальной плоскости, что значительно повышает маневренные возможности истребителя на малых скоростях и больших углах атаки.
Следующей американской летающей лабораторией для исследования поведения истребителя на больших углах атаки, на которой отрабатывалось УВТ, стал самолет F-18 HARV (High Alpha Research Vehicle - аппарат для исследования больших углов атаки), построенный в 1987 г. на базе шестого предсерийного истребителя F-18 с двигателями F404-GE-400. Вначале он был укомплектован только экспериментальной системой дистанционного управления и до 1989 г. выполнил 101 полет по первому этапу испытаний, в ходе которых достигал углов атаки до 55. Затем машину дооборудовали тремя специальными створками (дефлекторными панелями) из содержащего хром и сталь высокотемпературного никелевого сплава, расположенными за соплами двигателей, которые позволяли производить отклонение вектора тяги как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Испытания F-18 HARV, оснащенного системой ОВТ, которые начались 12 июля 1991 г., продемонстрировали существенное повышение маневренности на средних углах атаки и возможность управления и устойчивого полета истребителя на больших углах вплоть до 70, в т.ч. эффективного управления по крену на углах атаки до 65 (ранее оно было возможно только на углах до 35). В дальнейшем самолет дополнительно оснастили специальными подвижными управляющими поверхностями в носовой части фюзеляжа для управления в боковом канале. С ними в июле 1995 - сентябре 1996 гг. он прошел заключительный третий этап испытаний, на которых оценивалось влияние УВТ и дополнительных поверхностей на управляемость самолета по тангажу, крену и рысканью на больших углах атаки. Всего на F-18 HARV выполнили 385 полетов, последний из них состоялся 6 сентября 1996 г. Подобная система УВТ с тремя отклоняемыми створками позади сопла двигателя F404-GE-400 (на этот раз только из графитоэпоксидных композиционных материалов) нашла применение и на экспериментальном сверхманевренном самолете Х-31. Он был разработан совместными усилиями специалистов американской фирмы Рокуэлл (Rockwell International) и германской Дойче Аэроспейс (Deutsche Aerospace) в интересах создания перспективных истребителей следующего поколения для исследования возможностей пилотирования на сверхбольших углах атаки при ведении ближнего воздушного боя. Первый экземпляр Х-31 впервые поднялся в воздух 11 октября 1990 г., второй - 19 января 1991 г. Постепенно расширяя диапазон полетных углов атаки, 6 ноября 1992 г. на втором Х-31 был впервые выполнен управляемый полет с углом атаки 70╟ и осуществлено первое управляемое вращение по крену на этом угле. 29 апреля 1993 г. на нем впервые выполнили уникальный закритический маневр - разворот с минимальным радиусом (всего 130 м!), получивший название маневр Хербста (Herbst Maneuver). На завершающей стадии испытаний Х-31 привлекался к учебным воздушным боям с истребителями F/A-18 и некоторыми другими американскими тактическими самолетами, что позволило оценить влияние сверхманевренности на исход воздушных поединков. Результаты превзошли все ожидания. В значительной степени они определялись наличием на Х-31 всеракурсного УВТ, позволявшего эффективно управлять самолетом по тангажу, крену и курсу на углах атаки до 70. Всего на двух самолетах Х-31 (второй из них был потерян в аварии 19 января 1995 г.) выполнили 580 полетов, в т.ч. 21 в Европе - в рамках подготовки и участия в авиасалоне в Ле-Бурже в 1995 г. Пилотирование сверхманевренного Х-31 освоили 14 американских и немецких летчиков. Программа испытаний самолета завершилась 13 мая 1995 г.
Следующее направление исследований управления вектором тяги было связано в США с применением поворотных осесимметричных сопел. Были разработаны две принципиальные схемы таких сопел: с отклонением всего выходного устройства (проекты MPJM/BBN для двигателя F100-PW-100 фирмы Пратт-Уитни и GEATRV фирмы Дженерал Электрик) и с поворотом только сверхзвуковой (расширяющейся) части сопла (программы P/YBBN фирмы Пратт-Уитни и AVEN фирмы Дженерал Электрик). До летных экспериментов с первыми двумя дело не дошло, а всеракурсные управляемые сопла P/YBBN и AVEN прошли отработку на летающих лабораториях, созданных на базе истребителей F-15HF-16.
Сопло AVEN (Axisymmetric Vectoring Exhaust Nozzle - осесимметричное реактивное сопло с У ВТ) было в 1993 г. установлено на двигатель Fl 10-GE-100 экспериментального самолета NF-16D. Последний построили в 1988 г. на базе серийного истребителя F-16D Block 30 86-0048 по программе VISTA (Variable stability In-flight Simulator Test Aircraft - опытный самолет для летной оценки изменяемой устойчивости). Программа испытаний УВТ на нем получила название MATV (Multi Axis Thrust Vectoring - всеракурсное УВТ), а сам самолет - F-16 MATV. Поворот створок сверхзвуковой части сопла AVEN обеспечивал отклонение вектора тяги двигателя на угол до 17 в любом направлении. Первое ОВТ на самолете F-16 MATV в полете было выполнено 30 июля 1993 г.
К моменту завершения программы MATV в марте 1994 г. на нем было выполнено 95 полетов. F-16 MATV использовался для оценки влияния всера-курсного УВТ на маневренные и тактические возможности истребителя в ближнем воздушном бою ╚один на один╩ и ╚один против двух╩. Кроме того, он демонстрировал возможность внедрения двигателей с УВТ на строевые самолеты ВВС США.
Всеракурсными управляемыми соплами P/YBBN (Pitch/Yaw Balance Beam Nozzles - балансирные сопла с отклонением по тангажу и курсу) фирмы Пратт-Уитни в 1995 г. оснастили два двигателя F100-PW-229, установленные на опытный самолет F-15B 71-0290, использовавшийся ранее по программе F-15S/MTD (см. выше). Новая летающая лаборатория получила название F-15 ACTIVE (Advanced Control Technology for Integrated Vehicles - перспективные технологии управления авиационными комплексами). Отклонение створок сверхзвуковой части сопел P/YBBN обеспечивало поворот вектора тяги двигателей на угол до 20 в любом направлении со скоростью перекладки до 120/с. Конструкция самолета была усилена для восприятия появившейся боковой составляющей тяги величиной примерно до 1800 кгс (расчетная вертикальная составляющая тяги - до 2800 кгс). Первый полет на F-15 ACTIVE с УВТ состоялся 27 марта 1996 г., а уже 24 апреля того же года было осуществлено первое отклонение вектора тяги для управления в боковом канале на сверхзвуковой скорости (М=1,6). В ходе испытаний диапазон полетных условий, при которых осуществлялось отклонение вектора тяги для управления по тангажу и по курсу, был расширен до скоростей, вдвое превосходящих скорость звука. В 1998 г. была проведена дальнейшая доработка самолета, в результате внесли изменения в систему управления вектором тяги (программа ILTV - Inner Loop Thrust Vectoring). В 1997 г. планировалось также испытать двигатель F100-PW-229 с соплом P/YBBN на экспериментальном самолете F-16 MATV, однако из-за отказа в финансировании эта программа реализована не была.
Опыт, полученный в США при испытаниях летающих лабораторий с экспериментальными системами УВТ, нашел применение на перспективных истребителях пятого поколения. Как уже отмечалось, плоские сопла с УВТ в вертикальной плоскости применяются на серийных истребителях F-22 ╚Рэптор╩, первые из которых должны поступить в строевую эксплуатацию в ВВС США к концу этого года. Однако при имеющейся простоте механизма ОВТ и преимуществах в обеспечении малой заметности такие сопла имеют ряд существенных недостатков. Основные из них связаны с потерями тяги при трансформации потока газов из осесимметричного за турбиной в плоский в сопле, а также со значительно большей массой конструкции плоского сопла, по сравнению с традиционным круглым. К тому же в плоском сопле гораздо сложнее реализовать УВТ в горизонтальной плоскости (сопло при этом получается еще более громоздким и тяжелым).
В связи с этим на другом американском перспективном истребителе F-35 (JSF) сопло будет не плоским, а осесимметричным. Как уже отмечалось в предыдущем разделе, на модификации F-35B для Корпуса морской пехоты США, ВМС и ВВС Великобритании, отличающейся от других вариантов самолета возможностью укороченного взлета и вертикальной посадки, будет применяться осесимметричное трехсегментное сопло с отклонением тяги вниз на угол около 90╟, аналогичное по схеме использовавшемуся на российском СВВП Як-41М. А на вариантах F-35A для ВВС США и других стран, а также F-35C для ВМС США двигатель F135 (развитие F119-PW-100) будет комплектоваться осесимметричным соплом с всеракурсным УВТ. Подробности о его конструкции пока неизвестны, но, скорее всего, его схема подобна той, что была отработана на летающей лаборатории F-15 ACTIVE, оснащенной двигателями F100-PW-229 с соплами P/YBBN, т.е. предусматривает отклонение тяги во всех направлениях путем поворота створок сверхзвуковой части сопла. Поступление первых самолетов F-35 на вооружение запланировано на 2010-2012 гг. С учетом интернационального характера программы F-35 и того, что он в перспективе обещает стать единым истребителем стран НАТО и некоторых других государств (каким сейчас является F-16), можно предположить, что спустя 15-20 лет управление вектором тяги станет массовым явлением в истребительной авиации многих стран мира.
Эксперименты с управлением вектором тяги двигателей для современных истребителей проводятся за рубежом не только в США. К подобным работам в 1995 г. приступили и в Европе, где испанская фирма ITP при поддержке германской MTU начала проектирование всеракурсного поворотного сопла TVN для выпускаемого консорциумом ╚Евроджет╩ (Eurojet), в который входят эти компании, двухконтурного турбореактивного двигателя с форсажной камерой EJ200 - основы силовой установки современного западноевропейского истребителя Eurofighter EF2000 Тайфун (Typhoon). Как и в американских проектах P/YBBN и AVEN, в испанском сопле реализовано всеракурсное отклонение вектора тяги (на угол до 20" в любую сторону) посредством управления створками его сверхзвуковой части.
Стендовые испытания опытного двигателя EJ200-01A с экспериментальным соплом TVN начались в июле 1998 г. К февралю 2000 г. он наработал на стенде 80 ч, в т.ч. 15 ч - на форсаже, претерпев 6700 перекладок створок сопла со скоростью от 23,5 до 110╟/с На испытаниях была зафиксирована максимальная боковая составляющая тяги около 2000 кгс (что составляет почти одну треть от общей тяги EJ200 на максимальном режиме и более 20% от его тяги на полном форсаже). Летом 2000 г.
были проведены испытания EJ200-01A с соплом TVN на высотном стенде в Штутгарте (Германия), а в ноябре того же года компания 1ТР объявила о предварительной договоренности с Германией и США провести летные испытания нового двигателя с УВТ на экспериментальном самолете Х-31 (см. выше). Первый его полет с EJ200-01A и соплом TVN мог состояться в конце 2002 - начале 2003 г. Кроме того, консорциумы ╚Еврофайтер╩ и ╚Евроджет╩ выразили совместное желание оснастить таким соплом один из двигателей первого опытного экземпляра Тайфуна - самолета DA1 - с возможным выходом его на испытания после 2003 г., а в дальнейшем, примерно с 2010 г., комплектовать двигателями с УВТ серийные EJ2000 так называемого третьего этапа поставки (Tranche-З). Полноразмерный макет EJ200 с действующим образцом сопла TVN с успехом демонстрировался на выставке в Фарнборо, однако с 2001 г. информация о дальнейших успехах и планах в отношении модификации EJ200 с УВТ поступать перестала. Возможно, программа была приостановлена.
В Советском Союзе практические работы по управлению вектором тяги двигателей для перспективных истребителей и расширения маневренных возможностей самолетов четвертого поколения начались во второй половине 80-х гг., т.е. практически одновременно с США. В рамках создания в НПО ╚Сатурн╩ им. A.M. Люльки ТРДДФ пятого поколения АЛ-41Ф в классе тяги 18-20 тс для Многофункционального истребителя ОКБ им. А.И. Микояна (МФИ, проект ╚1.42╩) было разработано плоское сопло, предусматривавшее возможность отклонения вектора тяги. Аналогичные двигатели рассматривались и для проекта перспективного истребителя ╚ОКБ Сухого╩ с крылом обратной стреловидности С-32 (позднее получил обозначение С-37, а ныне известен как Су-47 ╚Беркут╩). Однако в дальнейшем от идеи применения плоского сопла в конструкции АЛ-41Ф отказались, перейдя к традиционному осесимметричному выходному устройству. Недостатки плоского сопла, послужившие причиной отказа от него и в конструкции российского ТРДДФ пятого поколения, уже излагались выше. Главные из них - потери тяги и значительное утяжеление конструкции двигателя и самолета в целом.
Стоит правда заметить, что относительно недавно, на выставке Двигате-ли-2002, AM НТК Союз представил полноразмерный макет своего нового двигателя Р179-300, проектируемого на базе подъемно-маршевого ТРДДФ четвертого поколения Р79В-300 с поворотным соплом, который использовался на СВВП Як-41М (см. выше). Нынешний двигатель демонстрировался в комплекте с плоским соплом, что предполагает возможность использования в нем УВТ. И хотя двигатели серии Р179-300 некоторое время рассматривались в качестве силовых установок перспективных боевых самолетов (в частности, одного из вариантов упомянутого выше С-37, опытный образец которого испытывается с 1997 г. с двумя ТРДДФ Д-30Ф-11), дальше проекта, макета и испытаний отдельных узлов нового двигателя у Союза дело, видимо, пока не пошло.
В возможностях плоского сопла в Советском Союзе успели убедиться и экспериментально. В конце 80-х гг. НПО ╚Сатурн╩ им. A.M. Люльки в содружестве с уфимским НПО Мотор (главный конструктор А.А. Рыжов), ЦИАМ, ЛИИ, ОКБ Сухого и КнААПО был проведен цикл исследований по плоскому соплу с управлением вектором тяги в вертикальной плоскости, а также реверсированием тяги для эффективного торможения самолета при посадке и боевом маневрировании. Применение такого сопла также должно было способствовать значительному снижению уровня инфракрасной заметности летательного аппарата - параметра, которому придавалось большое значение при разработке перспективных боевых самолетов пятого поколения.
Экспериментальное плоское сопло было изготовлено в НПО Мотор и установлено на левый двигатель АЛ-31Ф летающей лаборатории ЛЛ-УВ(ПС), созданной в 1990 г. на базе самолета Су-27УБ 02-02 производства КнААПО. С аэродрома ЛИИ на ЛЛ-УВ(ПС) было выполнено 20 полетов, в ходе которых были получены данные по значительному (в несколько раз) снижению уровня ИК-заметности двигателя с плоским соплом. К сожалению, недостаточное финансирование не позволило провести на этом самолете полный цикл летных испытаний по отработке УВТ и реверса.
Но к этому времени в СССР уже были получены первые практические результаты по управлению вектором тяги посредством отклонения в вертикальной плоскости обычного осесимметричного сопла двигателя АЛ-31Ф, применяемого на всех истребителях семейства Су-27. С учетом проблем, с которыми пришлось столкнуться при разработке плоского сопла, именно такое направление было признано более целесообразным. Еще в 1986 г. коллектив НПО Сатурн им. A.M. Люльки, возглавляемый генеральным конструктором В.М. Чепкиным, начал проектирование первого варианта одношарнирного осесимметричного поворотного сопла для двигателя АЛ-31Ф, обеспечивающего отклонение вектора тяги в вертикальной плоскости в диапазоне углов 15. Такое сопло было установлено на двигатель АЛ-31Ф. Поворотным выполнялось все сопло двигателя (как на американских проектах F100MPJM/BBN и GEATRV).
Серийный двигатель АЛ-31Ф с первым экспериментальным вариантом поворотного сопла с питанием приводной части системы его управления от гидравлической системы самолета был установлен в 1989 г. на самолет Т10-26 (Су-27 ╧07-02). В первый полет его поднял 21 марта 1989 г. летчик-испытатель Олег Цой. В испытаниях этой летающей лаборатории, называвшейся ЛЛ-УВ(КС), принимал участие также Виктор Пугачев. По результатам исследований АЛ-31Ф с экспериментальным поворотным соплом на Т10-26 было принято решение разработать серийный вариант двигателя с управляемым вектором тяги со следящими приводами, включенными в контур системы дистанционного управления самолетом.
Два подобных двигателя было рекомендовано использовать на опытной модификации самолета Су-27М, на которой предстояло отработать влияние УВТ на маневренные характеристики истребителя, в т.ч. на закритических (вплоть до 90) углах атаки и скоростях полета, близких к нулевым.
Такой модификацией стал опытный самолет Т10М-11 (711), известный в 1996-2000 гг. под названием Су-37. В 1995 г. его оснастили опытными двигателями АЛ-31Ф с поворотными в вертикальной плоскости соплами, боковой ручкой управления и тензометрическими РУД, а также модифицированной системой дистанционного управления СДУ-10МБР разработки МНПК ╚Авионика╩, обеспечивающей управление самолетом от боковой ручки, в т.ч. и за счет управления вектором тяги двигателей. В отличие от экспериментального варианта двигателя с поворотным соплом, испытывавшегося в 1989 г. на Т10-26, система управления вектором тяги на Су-37 была включена в контур СДУ самолета, что позволяло обеспечить управляемость самолета на сверхбольших углах атаки и скоростях полета, близких к нулевым.
Первый вылет на самолете Т10М-11 с УВТ и новой системой управления выполнил 2 апреля 1996 г. летчик-испытатель ╚ОКБ Сухого╩ Евгений Фролов, осуществивший затем весь цикл испытаний этой машины. В ходе первых же полетов Фролов приступил к отработке на Су-37 новых фигур пилотажа: переворотам в вертикальной плоскости без изменения траектории поступательного полета (чакра Фролова), форсированным разворотам с минимальными радиусами, управляемому штопору и др. Помимо чисто демонстрационного эффекта, реализация режимов сверхманевренности, по мнению специалистов, обеспечивала истребителю Су-37 безусловное превосходство в ближнем бою над противником, не обладающим такими возможностями.
Конструктивно управление вектором тяги каждого двигателя самолета Су-37 было реализовано в виде поворотного осесимметричного сопла, закрепленного на кольцевом поворотном устройстве и отклоняемого в вертикальной плоскости двумя парами гидроцилиндров в диапазоне углов 15. В качестве рабочего тела системы поворота сопел на Су-37 применялась гидросмесь от бортовой гидравлической системы самолета.
Самолет Су-37, пилотируемый летчиком-испытателем Евгением Фроловым, в сентябре 1996 г. был впервые продемонстрирован мировой публике на выставке в Фарнборо (Великобритания). В последующие несколько лет Су-37 неоднократно принимал участие в различных авиасалонах и аэрошоу как в России, так и за рубежом. И везде показательные выступления Героя России Е.И. Фролова на Су-37 вызывали восхищение зрителей, отдававших должное уникальным возможностям самолета и мастерству летчика. Программа испытаний самолета Т10М-11 с двигателями АЛ-31Ф с УВТ завершилась в 2000 г.
Развитием двигателя АЛ-31Ф с поворотным осесимметричным соплом, отработанного на Су-37, стал серийный ТРДДФ АЛ-31ФП для сверхманевренного многофункционального истребителя Су-30МКИ, разработанного по заказу ВВС Индии. По контракту от 30 ноября 1996 г. Иркутскому авиационному заводу предстояло поставить в эту страну 40 таких самолетов (забегая вперед следует сказать, что после уточнения контракта и заключения дополнительных соглашений всего в Индию отправили 32 самолета Су-30МКИ с двигателями АЛ-31ФП с УВТ и 18 самолетов Су-30К с обычными ТРДДФ АЛ-31Ф). Первый опытный самолет Су-30МКИ с двумя двигателями АЛ-31ФП с УВТ совершил первый полет 1 июля 1997 г., его испытания проводил летчик-испытатель ╚ОКБ Сухого╩ Вячеслав Аверьянов.
Как и опытные АЛ-31Ф с УВТ, применявшиеся на самолете Т10М-11, двигатель АЛ-31ФП оснащается поворотным в пределах 15 соплом. Однако в отличие от опытных двигателей, у АЛ-31ФП ось поворота сопла отклонена от продольной плоскости симметрии на 32, что позволяет при дифференциальном отклонении сопел двух двигателей получить не только вертикальную, но и боковую составляющую тяги. В сочетании с возможностью автоматического дифференциального изменения тяги двух двигателей (так называемое управление разнотягом) это обеспечивает управление самолетом во всех плоскостях на сверхмалых и околонулевых скоростях полета, когда обычные аэродинамические органы управления теряют свою эффективность. Система управления вектором тяги на Су-30МКИ включена в систему дистанционного управления самолетом и не имеет каких бы то ни было отдельных рычагов управления. Для повышения надежности система управления вектором тяги АЛ-31ФП выполнена автономной, работающей на керосине, отбираемом от системы топливопитания двигателя, и не зависит от гидросистемы самолета. Серийный выпуск двигателей АЛ-31ФП освоен Уфимским моторостроительным производственным объединением (ОАО ╚УМПО╩, г. Уфа).
Управление вектором тяги, прогрессивная аэродинамическая компоновка и эффективная система управления обеспечили Су-30МКИ поистине уникальные маневренные возможности. Летчик-испытатель Вячеслав Аверьянов освоил на этом самолете такой комплекс пилотажа, который в то время не был доступен ни одному другому боевому самолету в мире, и с 1998 г. с блеском демонстрирует его на различных авиационных выставках в России и за рубежом.
Для летных испытаний по программе Су-30МКИ в период с 1997 по 2001 гг. было выпущено в общей сложности два опытных и четыре предсерийных самолета с двигателями АЛ-31ФП, а с 2002 г. начались поставки серийных Су-30МКИ в Индию. Они успешно завершились в декабре 2004 г., когда в Индии началось лицензионное производство таких истребителей (всего по контракту от 28 декабря 2000 г. здесь планируется изготовить в период до 2017 г. 140 Су-30МКИ). Поступив к настоящему времени на вооружение уже двух эскадрилий ВВС Индии, Су-30МКИ стал, таким образом, первым в мире строевым боевым самолетом с УВТ. А вскоре подобные машины появятся еще в одной стране: по контракту от 5 августа 2003 г. НПК ╚Иркут╩ поставит начиная с 2006 г. в Малайзию 18 самолетов Су-30МКМ с двигателями АЛ-31ФП с УВТ.
Стоит заметить, что самолеты семейства Су-27/Су-30, оснащенные двигателями с УВТ, разрабатываются не только для зарубежных заказчиков. Так, летом 2003 г. комплектом двигателей АЛ-31Ф серии 3 с поворотными соплами (аналогичными применяемым на АЛ-31ФП) был оснащен опытный корабельный учебно-боевой и многофункциональный самолет Су-27КУБ. Применение УВТ повысило маневренные и взлетно-посадочные характеристики этого самолета корабельного базирования, что было подтверждено испытаниями Су-27КУБ на ТАВКР ╚Адмирал Кузнецов╩ в Баренцевом море в ноябре 2004 г.
Технически нет принципиальных проблем устанавливать подобные двигатели с УВТ и на другие самолеты семейства Су-27 для Вооруженных Сил России. В частности, применение УВТ рассматривается для модернизированных истребителей Су-27СМ2 (для ВВС России) и Су-35 (на экспорт). Как известно, такие машины должны последовать за нынешними Су-27СМ и Су-ЗОМК и стать промежуточным шагом к будущему истребителю пятого поколения - Перспективному авиационному комплексу фронтовой авиации (ПАК ФА), разрабатываемому сейчас в ОКБ Сухого. Согласно сообщениям в печати, на последнем найдут применение двигатели АЛ-41Ф1 разработки НПО Сатурн, являющиеся глубокой модернизацией нынешних АЛ-31Ф с использованием технологий, опробованных при создании ТРДДФ пятого поколения АЛ-41Ф. Судя по всему, на них также будет реализовано управление вектором тяги посредством отклонения осесимметричного сопла. Опытные образцы таких двигателей (видимо, пока еще без системы УВТ) с марта 2004 г. проходят испытания на летающей лаборатории Т10М-10 (Су-27М 710). Считается, что двигатели типа АЛ-41Ф1 смогут найти применение и на упомянутых выше Су-27СМ2 и Су-35. Серийный выпуск таких силовых установок будет налажен на УМПО.
Альтернативный вариант ремоторизации строевых самолетов типа Су-27 разработан также на другом моторостроительном предприятии, выпускающем серийные двигатели АЛ-31Ф - ММПП Салют. Модернизированные на этом заводе двигатели АЛ-31Ф-М1 (а затем АЛ-31Ф-М2 и АЛ-31Ф-МЗ) могут оснащаться соплами с всеракурсным отклонением вектора тяги за счет одновременного поворота створок сверхзвуковой части сопла. Подобная конструкция системы УВТ спроектирована на ╚Салюте╩ с участием специалистов ╚Завода им. В.Я Климова, разработавших систему ОВТ КЛ МВТ (подробнее об этом - в следующем разделе). Согласно материалам ММПП Салют, к моменту проведения выставки Двигатели-2004 в апреле 2004 г. наработка реактивного сопла с УВТ в составе двигателя типа АЛ-31Ф на стендах составила уже 400 ч. Величина угла отклонения вектора тяги достигала 16 в каждую сторону, а скорость перекладки сопла - 60/с. За полгода до этого салютовский АЛ-31Ф-М1 с УВТ демонстрировался на статической стоянке МАКС-2003 в составе силовой установки летающей лаборатории ЛИИ Су-27П 37-11 (бортовой 595). На этом самолете двигатель АЛ-31Ф-М1, имеющий повышенную, по сравнению с серийным АЛ-31Ф, тягу, к тому моменту уже прошел серию летных испытаний. На очереди была летная отработка на нем сопла с УВТ, однако, судя по всему, из-за недостатка финансирования приступить к ней пока не удалось.
