垂直起落之路上的匪夷所思（四）

晨枫

! E# i" B2 A0 v0 B
最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向，“鹞”式是经典。


* X5 t8 d8 f+ E  Y/ \" t8 \) |在F-35B之前，“鹞”是最重要的垂直起落飞机。F-35B以短距起飞-垂直降落为主，但有垂直起飞能力，只是基本上不能携带武器弹药了
, J0 z' h2 D( |

“鹞”式的罗尔斯-罗伊斯“飞马”发动机活像趴着的乌龟，这是精妙之所在，也是阻止改进的命门


' O  `2 f+ V8 T“鹞”式用“四立柱”原理，四个喷口在垂直起落和悬停中保持平衡
3 d3 |: t( V/ D4 h# i4 D+ ^
9 Y1 p' o8 N5 C  b# n
喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流
2 f8 H$ @" ?' n" I, }( Z& h
* [0 H' w. y8 N0 G$ U
- ?9 y$ ?  a1 {4 h+ G“鹞”式的“四立柱”决定了发动机的四个喷口必须推力均匀，而且围绕在飞机重心周围。这是很要命的限制。
9 e7 x8 ~# d6 g1 r2 l' y, s. ?
4 `9 w% }1 w8 G就战斗机而言，发动机靠后才是常规，这样前半机体可以用于座舱、航电、武器、燃油等。发动机把中间的黄金位置占了，总体和气动布局就很不好布置。“四立柱”必须平衡出力，这也决定了需要单发、四喷口，否则很难保证同步，而不同步的结果是任何不平衡都在刹那间就导致失事。垂直起落和悬停都是在极低空，根本没有时间作出反应。

“飞马”的独特要求决定了必须是高涵道比涡扇，前喷口从压气机引出，后喷口才是“热”的。这也限制了“飞马”没法用加力燃烧室，也没法用收敛-扩散喷管，“鹞”式在原理上就不可能达到超音速。罗尔斯-罗伊斯想过在前喷管里引入某种形式的“加力燃烧”，但因为各种技术问题，更因为英国政府不给钱了，没弄下去。

5 H. u! ]1 m. [9 B# ~  ]. |
F-35B把四立柱改成三立柱，用翼尖姿态控制喷口保持横滚方向上的平衡，但升力风扇和发动机保持机械传动，不仅免除升力发动机，也保证绝对同步

( X( D8 H% D$ m6 h1 `在“鹞”式之后，英国研究过很多垂直起落的超音速战斗机，其中不乏奇思妙想。


这些设计还相对常规，用了各种升力发动机、引射增升等技术，但思路上与50-60年代的构想没大两样
* j/ q4 U9 m* C8 F
1 s. G: `. ]6 {" q# K
BAe P.103看似貌不惊人的双发战斗机，只是采用了已经很少见的翼下发动机布局
" y4 O) A) T1 Z( K

但发动机可以倾转，实际上用于垂直起飞可能吃力，但短距起飞还是很能胜任的
0 E* `$ A- t0 Y" F% [% m; y
6 _: @9 Z- K( h+ Q9 @在“鹞”式之后，英国做了大量研究，试图研制超音速垂直起落战斗机。实际上根据“鹞”式的使用经验，重点已经转向短距起飞、垂直降落（STOVL）了。利用一点机翼气动升力的短距起飞比垂直起飞的起飞重量大得多，才能携带有用的作战载荷。即使在机场受到严重破坏的情况下，总还是有一些平整的铺装地面可供短距起飞，死抱着零滑跑的垂直起飞（VTOL）实际上缺乏实战意义。

* P% b% r9 N# H& d  E" R' q+ }- T# R除了在常规战斗机布局前后左右打补丁、贴膏药地加装升力发动机、升力风扇、引射增升，有意思的是P.1214和P.1216设计方案。
1 w% n6 b8 P! g$ l2 r$ J# ^
! j9 q" G) L, x4 y" [; d% G0 Q" f7 N
比较惊人的是P.1214。这里当然是玩具模型，但这是一个真实的设计方案
. k  U7 ^4 }" q/ o- i0 a

如果成真，看着就很科幻，很提气


肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼

4 j( \4 C. L% t& A3 W
双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须


大面积的机翼很适合外挂
" E" |2 T0 V; ?4 O5 p; e  Q  N
P.1214采用非同寻常的X形机翼，可以看作前掠翼和后掠翼的组合。
+ m9 }& L, ~, E( p1 I  p
前掠翼的气动优点在二战末年就发现了，纳粹德国的容克-287就采用前掠翼。
% {5 r* A+ j2 l+ o0 m

容克-287
% {$ L# J* S  N9 N" j
, V: C8 C6 c' p8 O! B9 ~后掠翼的气流有展向流动，在翼尖“滑落”，有翼尖损失。翼梢小翼可以降低，但不能避免。前掠翼没有这个问题，气动效率高，也不容易失速，因此低速机动性特别好。但前掠翼有气动弹性发散问题，机翼的气动弹性变形容易造成横滚失控，直到定向编织复材机翼出现才解决这个问题。这正好是P.1214的时代。

X形机翼不仅极大增加了翼面积，降低翼载，提高机动性，还解决了垂直起落和悬停要求发动机的“四立柱”（或者“三立柱”）推力围绕重心，但机翼气动升力中心需要为超音速考虑而向后移动过的问题。前机身设计也容许更加宽松的进气道设计，不像“鹞”式那样，几乎没地方安排进气道，空气一入进气口就是压气机，然后就是前喷口。

0 T7 ]# C2 V2 U2 j/ s7 F4 _& R3 C1 g在理论上，更多的机翼也提供了更多的翼下挂载武器和副油箱的空间。最重要的是，这样的X翼战斗机看着就很涨士气。不过这个方案太前卫了，悄悄出台，悄悄搁置。
" [/ W+ D6 Z* x% u$ C, {3 P  r+ s
5 S+ G7 q+ ]: N' v! m9 e- i
P.1216常规一点，改用双尾撑
3 y6 X3 E, k. P6 ]7 I

- a; H8 O, n6 f* {) k发动机还是一样的三点式布置
! m3 _0 _+ N( }
P.1126没有那么前卫，但还是悄悄搁置了。
4 H$ @* E9 }7 o) A% `9 [
英国已经没钱了。慢说自己单干搞先进STOVL战斗机，常规战斗机都需要拉上欧洲国家一起干，最后成事的还是“台风”。积攒的STOVL研究最后“孝敬”美国了，一些经验最后体现在JSF计划的竞标方案里，波音X-32就是“鹞”式看着一点不像的远方亲戚。


波音X-32采用“三立柱”推力
0 m1 q' S" v+ o" |6 o
. E* a4 C5 E3 D& m8 \4 B波音X-32采用“三立柱”推力，但机尾喷管只提供推力，不提供升力。重心后两侧的向下转向喷管实际上通过导流阀引导过来，推力喷管方向在垂直起落和悬停状态下关闭；平飞时导流阀关闭向升力喷管的通路，打开向推力喷管的通路
$ }7 j; S/ S+ y6 n" h1 X% }
% k2 i* R; `, ^波音X-32落选了，但其他英国经验还是用上了。“鹞”式的一个大问题是炽热喷流回吸。在X-32上，前喷管前方有一道向下的“气帘”，降低炽热喷流向机头进气口方向的流动；在X-35（最后成为F-35）上，升力风扇的排气是“冷”的（实际上由于压缩作用，还是升温的，只是没有喷气排气那么高），对发动机进气影响不大。姿控喷口更是英国经验，“鹞”式用四立柱，横向和纵向控制力臂都很短，不利于控制。在X-35上，升力风扇和尾喷口的距离很长，很有利于纵摇稳定。在X-32上，前后“立柱”之间的距离也比“鹞”式更长。

mezhan

"“鹞”式在远离上就不可能达到超音速。"

; ^* i( E* c" o, {6 O3 k3 H原理?
, W7 U& \- N$ q7 W2 N% o6 B

huma

好像老美在意大利偷了不少雅克的技术

晨枫

huma 发表于 2024-10-29 18:30
. y8 g  e/ k+ c+ B6 S! n好像老美在意大利偷了不少雅克的技术

为什么到意大利去偷俄罗斯的技术？

牛腰

晨枫 发表于 2024-10-30 08:43
为什么到意大利去偷俄罗斯的技术？

8 @5 E/ J, _) }$ F( q6 b据说俄罗斯为了偿还意大利的债务，在90年代把雅克130的技术资料交给意大利了

晨枫

- `# k, Q+ ]9 x( z3 V! ~

牛腰 发表于 2024-10-29 19:50
% Y" z- p) u0 i  \* W6 l- Q  ]" q据说俄罗斯为了偿还意大利的债务，在90年代把雅克130的技术资料交给意大利了 ...

5 M  ~4 A' G% @# r. G( ~$ c
没错，不过那和垂直起落没关系啊。

, A6 W" D1 m1 {* z还有，主要不是为了偿还债务，而是为雅克刚研制得差不多（但还没有完成）的雅克-130寻找西方技术援助，希望打开国际市场。
/ P4 ~% e& B2 I
; E: q1 }2 ^$ X8 v8 x' o# j  l4 P! X# sAlenia笑嘻嘻地收下，然后把雅克踢开，雅克只好自己完成剩余研发。所以现在有两个很相像的飞机：M349和雅克130。
4 n( x' V( N6 ]1 ~

牛腰

晨枫 发表于 2024-10-30 10:11
没错，不过那和垂直起落没关系啊。
- x6 N& s4 t1 J1 x
7 d: C) h4 ?, D  |% X3 ~1 p, j还有，主要不是为了偿还债务，而是为雅克刚研制得差不多（但还没有完 ...

那我就不知道意大利还有什么雅克的技术可以让美国偷了