MAI Foton

Typ:  výzkumný letoun

Určení:  prověření vlivu ofukování křídla stlačeným vzduchem na vztlak a vzletové a přistávací charakteristiky

Historie:  V 80. letech byly z podmětu institutu CAGI (Centrální institut aero- a hydrodynamiky) zahájeny práce na systému pro ofukování křídla. Ofukování křídla stlačeným vzduchem mělo totiž dle teoretických předpokladů sebou přinést razantní vzrůst vztlaku. V neposlední řadě se mělo též pozitivně promítnout na vzletových a přistávacích charakteristikách. Kromě toho zavedení zmíněného systému mělo umožnit znatelně zmenšit rozpětí křídla, a tím i čelní aerodynamický odpor. Menší rozměry křídla by přitom sebou přinesly nejen vyšší rychlost (díky již zmíněnému menšímu odporu), ale i menší nároky na skladovací prostory. Letouny opatřené ofukovaným křídlem by tedy bylo možné skladovat na menší ploště, což je obzvláště důležitým aspektem u útočných letounů operujících z polních přífrontových letištních ploch a u palubních bojových letounů. Zmíněný systém pro ofukování křídla vešel ve známost jako ESUPS a měl využívat řadu drobných speciálně tvarovaných štěrbin nacházející se na náběžné hraně. Zdrojem stlačeného vzduchu se přitom měl stát kompresor proudových pohonných jednotek. Vývojové práce na systému ESUPS probíhaly v rámci programu perspektivních bojových letounů pro 90. léta. Konkrétně přitom šlo o program stíhacího letounu I-90 a program útočného letounu Š-90. Zatímco prvně uvedený program dal za vznik sovětskému protějšku amerického stíhacího letounu 5. generace typu F-22 Raptor v podobě typu MiG-39 z dílny OKB MiG, z druhého zmíněného programu vzešel velmi netradičně pojatý nástupce bitevních speciálů řad Su-25 (Frogfoot) v podobě typu T-12 z dílny OKB P.O. Suchoje. Oběma zmíněným letounům, MiG-39 a T-12, ale nakonec zcela znemožnil překročit stádium projektu rozpad SSSR, k němuž došlo v roce 1991, spolu s těžkou ekonomickou krizí, která zachvátila v 90. letech všechny postsovětské republiky, včetně Ruska. Protože v SSSR tehdy ještě neměli s použitím ofukovaného křídla prakticky žádné zkušenosti, na počátku 80. let padlo rozhodnutí, aby byl systém typu ESUPS nejprve odzkoušen v reálných podmínkách na specializovaném experimentálním letounu. Jeho projekt přitom zpracoval K.M. Židovickij při speciální konstrukční kanceláři Moskevského Aviatického Institutu (OSKBES MAI). Původně měl zmíněný experimentální letoun sloužit potřebám programu perspektivního stíhacího letounu typu I-90. Z tohoto důvodu v rané vývojové podobě počítal s „kachním“ uspořádáním nosných ploch a dvojicí motorů typu RU-19-300A. Ty měly využívat postranní lapače vzduchu s oválným průřezem a ploché trysky s řízeným vektorem tahu. Za účelem snížení vývojových nákladů měl řadu konstrukčních celků, jakými je příďová sekce trupu, pilotní kabina, jednoduchá svislá ocasní plocha, střední část křídla a tříbodový podvozek příďového podvozek, přebírat od československého cvičného letounu typu L-39 Albatros (Market). Vnější části křídla tohoto stroje měly být řešeny jako výměnné. Vývojové plány přitom počítaly hned se dvěma verzemi křídla. Zatímco první z nich měla být opatřena náběžnou hranou s kladným úhlem šípu, ta druhá měla obdržet náběžnou hranu se záporným úhlem šípu. Později byl však zmíněný experimentální letoun začleněn do programu útočného letounu Š-90. V této souvislosti spolu s označením Foton obdržel též uspořádání konvenčního dolnoplošníku s přímým křídlem a ocasními plochami s tvarem písmene „T“. Pohon Fotonu měl zajišťovat jeden turbovrtulový motor typu TVD-10B. Ten se měl přitom nacházet na přídi trupu a roztáčet jednu třílistou vrtuli v tažném uspořádání. Zdrojem vzduchu pro testovaný systém typu ESUPS se ale měly stát dvě pomocné jednotky typu Al-9. Jejich doutníkovité gondoly se měly nacházet pod křídlem a měly též ukrývat šachty hlavního podvozku. Protože by ale proud vzduchu vrtule hlavní pohonné jednotky ovlivňoval proudění okolo křídla, což by zkreslovalo výsledky měření, později se do středu pozornosti K.M. Židovického dostal 1 700 kp proudový motor typu Al-25TL. Ten přitom zaujal pozici přímo za pilotní kabinou a zastával funkci letové i obou pomocných jednotek zároveň. Současně se zmíněným motorem byly zavedeny zdvojené ocasní plochy a ostruhový podvozek (na místo podvozku příďového typu). Vzpěry hlavního podvozku se přitom měly opět zatahovat do gondol nacházejících se pod křídlem. Tato změna v pohonném systému měla navíc umožnit původně ryze experimentální Foton pojmout jako prototyp lehkého útočného letounu pro přímou podporu pozemních jednotek působících v lokálních ozbrojených konfliktech. V této souvislosti tento stroj počítal též s instalací pancéřové ochrany pilotní kabiny a druhé pohonné jednotky v podobě 1 375 hp turbovrtulového motoru typu TVD-20. Ten měl přitom zastávat funkci záložní jednotky, která by plně přebírala funkci proudového motoru typu Al-25TL v případě jeho úplného vyřazení nepřátelskou střelbou. Současně mělo být jeho výkonu možné využít při vzletu a přistání, popř. při úniku z bojiště. Díky ekonomičtějšímu provozu v porovnání s proudovým motorem typu AL-25TL měl kromě toho zastávat též funkci hlavní pohonné jednotky při přeletu. Protože se jeho instalace měla nacházet, jak již bylo řečeno, na přídi trupu, zároveň měl poskytovat pilotovi ochranu před střelbou. Umístění trysky hlavní pohonné jednotky v podobě proudového motoru typu Al-25TL na hřbetu trupu, přímo mezi zdvojenou SOP, mělo zase snižovat intenzitu demaskující tepelné stopy a tím i zranitelnost před přenosnými PLŘS s pasivním IČ navedením. Výzbroj Fotonu se měla sestávat z neřízených raket a pum, kanónových kontejnerů a obranných krátkodosahových PLŘS s pasivním IČ navedením. Protože nosnost lehkého útočného letounu typu Foton zdaleka nedosahovala hodnoty 5 t, VVS jej odmítlo. Toto pak letounu typu Foton vrátilo opět status ryze experimentálního stroje. Protože se tímto instalace pístového motoru typu TVD-20 stala zcela nadbytečnou, krátce nato, dne 10. července 1984, byly instituty CAGI a LII pověřeny zpracováním projektu zjednodušené verze tohoto stroje poháněné pouze jedním proudovým motorem. K tomuto kroku přitom v neposlední řadě vedl též nejistý osud motoru TVD-20. Tento typ turbovrtulového motoru totiž vznikl jako pohonná jednotka letounu An-3 z dílny O.K. Antonova, jehož vývoj byl z podmětu MAP (Ministerstvo leteckého průmyslu) právě tehdy, v roce 1984, zastaven. Úvodní projekt požadované modifikace experimentálního Fotonu přitom spatřil světlo světa ještě v tom samém roce. S předchozím projektem K.M. Židovického ale zmíněný stroj neměl vyjma označení Foton pranic společného, neboť obdržel podobu nevelkého středoplošníku s poměrně krátkým hranatým trupem, přímým obdélníkovým křídlem, ocasními plochami uspořádanými do tvaru písmene „T“ a pevným podvozkem příďového typu. Jeho pohonnou jednotkou se navíc stal o poznání lehčí a slabší 900 kp proudový motor typu RU-19A-300. Protože se nepodařilo kompresor této pohonné jednotky upravit tak, aby mohl zároveň zásobovat vzduchem testovaný systém ESUPS, současně takto přepracovaný Foton obdržel instalaci čtyř pomocných jednotek typu Al-9 uvnitř bočních trupových gondol. Instalace zmíněných pomocných jednotek sice představovala nemalé zkomplikování konstrukce, nicméně sebou přinesla možnost provádět regulaci systému ESUPS nezávisle na činnosti pohonné jednotky. Dle předběžných výpočtů měla aktivace systému ESUPS sebou přinést pokles min. rychlosti z 215-ti km/h na pouhých 125 km/h, tj. téměř na polovic. Celý výzkumný program Foton počítal hned se třemi zkušebními prototypy, jedním pro zkoušky v aerodynamickém tunelu, jedním pro statické zkoušky a jedním pro letové zkoušky. Za jejich pomoci mělo být odzkoušeno více než 10 verzí systému ESUPS. To přitom měla umožnit modulární konstrukce křídla a ocasních ploch. Kompletaci prototypů experimentálního Fotonu dostala na starost dílna konstrukční kanceláře OSKBES MAI. Vzhledem k velmi omezeným výrobním kapacitám OSKBES MAI byly zhotovením některých konstrukčních celků těchto strojů nakonec pověřeny některé další organizace nacházející se v okolí Moskvy. Konkrétně výrobu průzračného překrytu pilotní kabiny a většiny konstrukčních celků zhotovených ohýbáním, jakým je potah trupu, náběžná hrana křídla, ocasní plochy a směrové kormidlo, dostala na starost prototypová dílna Suchojovi OKB. Prototypová dílna OKB S.V. Iljušina kromě zhotovení některých ohýbaných konstrukčních celků zajistila též galvanizaci všech velkých dílů potahu. Zatímco posuvný sklolaminátový příďový trupový kryt vyrobil vrtulníkový závod M.L. Mila nacházející se v Pankách, dodávky rychlošroubů snadno demontovatelných částí potahu, které zastávaly funkci servisních krytek, zajistil výrobní závod z Gorkého, tedy závod, který se tehdy zabýval produkcí přepadových MiGů-31 (Foxhound). Protože byl první exemplář experimentálního Fotonu vyhrazen pro zkoušky v aerodynamickém tunelu institutu CAGI typu T-101, zcela postrádal instalaci podvozku. Byl však opatřen dálkovým řízením systému ESUPS a mechanických ovládacích ploch a více než 1 500-ti snímači tlaku. Kromě toho první exemplář Fotonu zastával roli technologické 1:1 makety, která mimo jiné konstruktérům vypomáhala při volbě uspořádání pilotní kabiny, systému řízení a jednotlivých palubních agregátů. Práce na prvním Fotonu se rozeběhly v roce 1985. Dílnu OSKBES MAI přitom tento stroj opustil v červnu roku 1986. Z MAI na cca 80 km vzdálenou zkušební základnu Žukovskyj, kde sídlil též institut CAGI, byl přepraven ve vleku za nákladním automobilem na provizorním tříbodovém podvozku, který vznik náležitou úpravou podvozku cvičného Jaku-18T. Zkoušky prvního Fotonu v aerodynamickém tunelu se staly zdaleka nejrozsáhlejšími zkouškami tohoto typu realizovanými do té doby na území SSSR. Ve výše uvedeném aerodynamickém tunelu institutu CAGI byl přitom tento stroj odzkoušen mimo jiné i v provedení s instalací VOP na bocích zádě trupu (na místo na vrcholu SOP). Do celého programu Foton ale neblaze zasáhly těžké ekonomické problémy, které nakonec, v roce 1991, vyústily rozpadem SSSR. V této souvislosti bylo již v roce 1988 financování tohoto ryze výzkumného programu významně omezeno. Rok nato se pak zcela zastavilo. I přesto zkoušky jediného neletového exempláře Fotonu v aerodynamickém tunelu institutu CAGI pokračovaly až do roku 1993. Od plánované stavby letového prototypu muselo být ale zcela opuštěno.

Popis:  Lehký jednomístný experimentální letoun typu Foton byl řešen jako jednomotorový středoplošník s ocasními plochami uspořádanými do tvaru písmene „T“. Poměrně krátký sklolaminátový trup tohoto stroje obdržel kuli zjednodušení technologie výroby takřka obdélníkový průřez. Široká horizontálně zploštěná zaoblená špice trupu Fotonu byla zhotovena rovněž ze sklolaminátu a zastávala roli posuvného (směrem dopředu) krytu plošiny s instalací zkušební aparatury. Ke hřbetu této posuvné špice trupu byla uchycena PVD s křidélky DUAS. Ploché břicho výše popsaného příďového krytu navíc zvyšovalo účinnost nasávání vzduchu motorem, jehož vstupní ústrojí se nacházelo přímo za ní, při manévrech s velkými úhly náběhu. Poté následovala jednomístná pilotní kabina. Ta byla opatřena vystřelovací sedačkou typu K-36VM s charakteristikami 0-0 a dvoudílným polokapkovitým „stíhačkovým“ překrytem s hranatým profilem sestávajícím se z pevného čelního štítku a zadní výklopné (směrem dozadu) části. Střední částí trupu v oblasti přímo za pilotní kabinou procházela střední část křídla. Zatímco přímo nad křídlem se nacházela palivová nádrž, přímo pod ním byla umístěna instalace pohonné jednotky. Pohon letounu typu Foton zajišťoval jeden 900 kp proudový motor typu RU-19A-300. Ten původně vznikl jako pohonná jednotka cvičného letounu typu Jak-30 (Magnum). Protože ale tomuto letounu nebylo umožněno překročit prototypové stádium, nakonec našel uplatnění jako pomocná pohonná jednotka turbovrtulových dopravních a transportních letounů řady An-24RV (Coke) a An-26 (Curl). Zmíněný motor přitom využíval štíhlý horizontálně zploštělý oválný lapač vzduchu, který se byl umístěn přímo pod příďovým krytem zkušební aparatury, a kruhovou trysku. Ta se zase nacházela pod zádí trupu, na úrovni kořene náběžné hrany SOP. Příďový lapač byl přitom rozdělen vertikální přepážkou na dva samostatné kanály táhnoucí se pod podlahou pilotní kabiny až ke kompresoru motoru RU-19A-300. Přístup k motoru RU-19A-300 pozemnímu personálu znatelně usnadňoval snadno demontovatelný potah břicha celé střední části trupu. Zadní část trupu Fotonu zastávala funkci nosníku ocasních ploch a její zakončení ukrývalo kontejner s „protivývrtkovým“ padákem. Ten představoval nouzové řešení při pádu do vývrtky, ze které nebylo úniku standardním způsobem. K bokům střední části trupu tohoto stroje, v oblasti pod křídlem, resp. mezi příďovým lapačem vzduchu a tryskou hlavní pohonné jednotky, byly uchyceny protáhlé konformní doutníkovité gondoly pomocných jednotek typu Al-9. Ty byly zdrojem stlačeného vzduchu pro systém ofukování křídla (ESUPS). Toto zařízení přitom původně vzniklo jako pomocná palubní energetická jednotka regionálního dopravního letounu typu Jak-40 (Codling). Letoun typu Foton obdržel instalaci hned čtyř jednotek typu Al-9, po dvou v tandemu v každé z postranních gondol. Poměrně štíhlé křídlo letounu typu Foton se sestávalo ze tří částí, a to střední a dvou vnějších. Vnější části křídla přitom dostaly do vínku obdélníkový půdorys. Zatímco na náběžné hraně křídla Fotonu byla umístěna řada otvorů systému ESUPS, na jeho odtokové hraně se nacházely klasické ovládací plochy v podobě vztlakových klapek a křidélek. Kuli minimalizaci vlivu trupu na výsledky měření křídlo Fotonu obdrželo středoplošné uspořádání. Ocasní plochy tohoto stroje se sestávaly z jedné štíhlé lichoběžníkové svislé plochy (se směrovým kormidlem na odtokové hraně) a jedné obdélníkové vodorovné plochy (s výškovým kormidlem na odtokové hraně). Protože by účinnost VOP nacházející se na bocích zádě trupu velmi negativně ovlivňoval systém ESUPS, letoun typu Foton obdržel uspořádání ocasních ploch do tvaru písmene „T“. Kuli zajištění dobré stability při vzletovém a přistávacím manévru v konfiguraci s aktivovaným systémem ESUPS vodorovná ocasní plocha Fotonu navíc dostala do vínku poměrně velké rozpětí. Rozpětí VOP tohoto stroje odpovídalo téměř 30-ti % rozpětí křídla. Protože byla konstrukce křídla a ocasních ploch Fotonu řešena jako modulární, za pomoci tohoto stroje bylo možné prověřit činnost ESUPS různé konstrukce. Vzletové a přistávací zařízení letounu typu Foton tvořil tříbodový podvozek příďového typu. Protože měla být činnost systému ESUPS za pomoci Fotonu prověřována takřka výhradně v průběhu vzletového a přistávacího manévru, podvozek tohoto stroje byl (kuli zjednodušení konstrukce) řešen jako pevný. Zatímco příďový podvozek se nacházel přímo pod lapačem vzduchu pohonné jednotky (to zamezovalo nasátí štěrku ze vzletové dráhy motorem), vzpěry hlavního podvozku byly uchyceny k bokům zadní části bočních trupových krytů pomocných jednotek, na úrovni odtokové hrany křídla.

Verze:  -

Vyrobeno:  jeden neletový prototyp pro zkoušky v aerodynamickém tunelu

Uživatelé:  žádní (pouze výzkumný stroj)

Posádka:    jeden pilot

Pohon:       jeden proudový motor typu Tumanskij RU-19-300 s max. tahem 900 kp

* pouze vypočtený odhad

Poslední úpravy provedeny dne: 5.4.2013