L’appareil était un bipoutre bi-dérive dont la structure était principalement en alliages d'aluminium mais aussi de titane pour plusieurs parties soumises à des températures élevées et de matériaux composites divers (26 % en masse dont toutes les surfaces mobiles). L'aile était fixée en position haute sur le fuselage avec 4° de dièdre négatif. Elle ressemblait, en plus grand, à celle du Yak-38, mais avec un rapport épaisseur/corde réduit à 4 %, un angle de bord d’attaque de 40°, et une extension type LERX (Leading-Edge Root eXtension) comme sur les Harrier II. Les ailes avaient des sections externes repliables, pour le stockage à bord des navires, et étaient équipées d’ailerons sur toute la longueur du bord de fuite. Ces ailerons étaient, comme toutes les gouvernes, actionnés hydrauliquement par l’intermédiaire des commandes de vol électrique triplex.

La firme Soyuz débute les essais au banc du turboréacteur R-79, le moteur de croisière/sustentation, en 1983. Vingt six exemplaires seront construits, dont seize pour les essais en vol (au début sous un Tu-16) comprenant sept moteurs désignés R-79V-300 pour les prototypes de Yak-41 M. Le R-79 est un turboréacteur double flux avec un flux d'air maximum de 120 kg/sec et un poids à sec d'environ 2750 kg. La poussée maximale est de 11000 kgp à sec, 15500 kgp avec la PC à fond, et 14000 kgp avec prélèvement d’air dans le compresseur en phase stationnaire.

La principale difficulté de développement rencontré par Soyuz a été de concevoir un dispositif de postcombustion stable pendant les rotations de la tuyère orientable. Quelques moteurs prototypes ont reçu une tuyère de forme rectangulaire, mais la configuration classique de tuyère avec divergent/convergent s’est avéré plus efficace. Cette tuyère était orientable à 95° vers le bas, avec une étape intermédiaire à 63° par l’intermédiaire de deux anneaux biseautés du canal de post-combustion qui tournaient en sens contraire à l'aide de moteurs électriques (voir photo ci-dessus). Ils assuraient le déploiement de la tuyère vers le bas, puis son retour en position horizontale.

Mais le vrai secret du bon fonctionnement de ce moteur résidait dans le système de refroidissement de ce canal de post-combustion. Il résistait à des températures supérieures à 2000 °C pendant la phase de rotation qui durait entre 5 et 6 secondes.

De son coté, la firme Rybinsk avait développé successivement les moteurs de sustentation RD36-35, RD-38 puis le RD-41 pour le Yak-41. Ce dernier était un moteur simple flux semblable à ses prédécesseurs mais en plus puissant avec un flux d'air de 53,5 kg/sec. Excepté la chambre de combustion et la turbine, le RD-41 était construit en titane et matériaux composites, et sa poussée était de 4100 kgp.

Les deux moteurs étaient installés en tandem derrière l'habitacle avec une inclination de 85° et possédaient des tuyères orientables pour vectoriser la poussée de ± 12,5 avec la possibilité de franchir de quelques degrés la verticale vers l'avant. Cela permettait en quelque sorte d'inverser la poussée et de faire de la marche arrière ou bien d'assurer un aéro-freinage plus rapide.

En revanche, déviées au maximum vers l'arrière, les deux tuyères permettaient d'améliorer le décollage court. Le Yak-41 a ainsi réalisé des décollages sur des distances allant de 100 mètres à 30 mètres, et des atterrissages sur 240 mètres.

En plus des surfaces de contrôle habituelles, le Yak-41 était doté de dispositifs de contrôle par jets. Ils étaient situés à chaque extrémité des ailes pour le contrôle en roulis, et à l'extrémité des deux poutres pour le contrôle en lacet. Sur le second prototype, ce système à éjecteur circulaire fut abandonné au profit d'un dispositif d'éjection à double effet situé dans le nez de l'avion.

Tous les moteurs étaient pilotés par un FADEC (Full Authority Digital Engine Control). Ce calculateur électronique pilotait le démarrage du moteur principal, le prélèvement d’air comprimé pour le démarrage des moteurs de sustentation, la modulation de poussée des trois moteurs pour le contrôle en tangage de l’avion pendant les phases stationnaires, l’orientation des tuyères mobiles et les prélèvements d’air comprimé pour l’alimentation des buses de contrôle.

La partie arrière du fuselage était munie d’une grande porte en deux parties sous la tuyère du moteur principal qui s’abaissait en vol stationnaire pour permettre à la tuyère orientable de tourner vers le bas. Les deux poutres qui prolongeaient le fuselage vers l’arrière portaient chacune un empennage horizontal et une dérive. L’avantage de cette formule bi-poutre était de protéger le complexe mécanisme de déviation de jet et d’assurer un "camouflage" aux gaz brûlants, ce qui réduisait d'autant la signature infrarouge.

Chaque jambe du train d'atterrissage principal était équipée d’un amortisseur en acier et d’une roue avec pneu de 880 X 230 mm et de frein à disques avec dispositif anti-dérapage. Le train principal se rétractait des logements situés près des conduites d’air. Le train avant était orientable et avait une roue avec un pneu de 500 X 150 mm et se rétractait vers l'arrière.

Indépendamment du système de commande lui-même, qui était au début un système analogique, beaucoup d’effort ont été nécessaire pour mettre au point le système de contrôle du Yak-41 M en vol stationnaire. Le flux d'air et la température beaucoup plus élevées du moteur principal posait des problèmes de ré-ingestion, de dommages thermiques à l'avion et à la piste ou au pont d’envol beaucoup plus important que pour les Yak-36 et 38.

Sources :

Air & Cosmos n° 1354 du 25 Nov 1991 et n° 1392 du 21 Sept 1992)
Yakovlev Aircraft since 1924 de B. Gunston et Y. Gordon
Soviet X-Planes de B. Gunston et Y. Gordon
Russian Aviation Museum