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/A-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 трехсег- ментное 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.
Демонстрация отклонения вектора тяги соплом TVN, разработанным в 1998 г. испанской фирмой ITP для двигателя EJ200 истребителя EF2000 «Тайфун»
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 ITP объявила о предварительной договоренности с Германией и США провести летные испытания нового двигателя с УВТ на экспериментальном самолете X-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-3). 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. А.М. 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.
опытное плоское сопло с УВТ в вертикальной плоскости и реверсом тяги на двигателе АЛ-31Ф летающей лаборатории Су-27УБ №02-02 – ЛЛ-УВ(ПС), 1990 г.
макет плоского сопла с УВТ на проектировавшемся АМНТК «Союз» ТРДДФ Р179-300, 2002 г.
серийный двигатель АЛ-31ФП с поворотным соплом. Им оснащаются серийные истребители Су-30МКИ, находящиеся на вооружении ВВС Индии
Стоит правда заметить, что относительно недавно, на выставке «Двигатели-2002», АМНТК «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. А.М. 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.