垂直起落之路上的匪夷所思（四）

晨枫

最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向，“鹞”式是经典。


1 q2 x' W# I9 m- v# {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
  I+ o* R7 I) }/ p1 `. {
1 L- W/ V$ `" S$ I% M
“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


“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

' O+ ?+ u) K9 u; X2 k2 a9 f
* a6 P5 n8 U9 r8 ~" i7 z0 i喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流

" o5 _' r4 I+ A$ K# ~3 M3 Q
“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。
5 y- `# h2 G% _, N# O2 l6 `
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。
0 D# }  U; h! S
“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。
, J( p1 Z9 \% m; B; z3 I

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
) g. J# D  \. d+ C5 J2 S  X) o
/ D) R- {" I! C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。
0 T! N, l& [, ?, f3 z

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


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
$ A2 G/ |! ]" V4 Y$ ~' V' t/ b9 k6 H
* R* u. p6 z5 M1 K1 C
) {3 C* i& U# j! E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

" `4 l8 c+ e0 S8 Y1 `. |+ u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。
: L0 s0 A( c3 {2 O4 e
# X5 k) O8 U$ J* A. y, s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。
9 a- E6 k1 d: {9 |+ z! v) L& D
& ^6 {/ K( s' }& v) w5 N& D
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

# A' T6 ]$ x* b/ E
如果成真，看着就很科幻，很提气
3 I$ M4 \  R4 z( _/ _& v

# w* G8 }! z% F3 d7 L& o- n肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼
5 C  Z7 b# C& |/ `

6 @- F! j9 `2 @' [$ f' `9 C/ e双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须
5 Y# Y. ^( Q- _) L: i5 d2 Z

大面积的机翼很适合外挂

! t7 g; l2 L' w; HP.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。
: G' G3 Q1 M, O0 L; Z& _  q/ g; l0 p- C
& w* b5 U! o. `7 h; c- L7 s  [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。
4 K1 G' m6 ^7 x. m- m

+ X5 V, i- F5 L/ V8 P容克-287
, j1 \. |- r5 x% q. M
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。

+ d$ f8 }9 g6 x- KX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。

' Z2 Q0 T$ P& N* f3 x/ U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。
, B/ d' @$ V* l, V- R
" m* {6 l' @3 s# f( I. T
" k/ A3 [7 T0 wP.1216常规一点，改用双尾撑
( r0 l2 s; }' C1 j$ D

. r* l, Q2 L8 A6 Z2 U6 T" E3 X发动机还是一样的三点式布置

P.1126没有那么前卫，但还是悄悄搁置了。
. L1 X+ \( A0 x7 `0 E$ @' K
6 I- `; B; l0 @" V- _4 m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。
. Z/ z; o0 M+ m$ s

波音X-32采用“三立柱”推力

* o' K. {2 @- W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
" I+ _0 b5 ?7 |* f2 ~* J& I  t
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。"
* V0 S7 l3 w* S
原理?
2 K0 l7 w% ^/ j& _

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
/ E2 R" ]  k$ L6 ~6 p- }& |5 X( \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？

' o, {6 _+ K* Z! C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

牛腰 发表于 2024-10-29 19:50
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 ...

3 f0 i: G# Q3 g: {
没错，不过那和垂直起落没关系啊。
6 j! l$ d/ t3 n
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。
1 h) {7 Y9 ?1 Q2 i: n% d; r
0 |# _3 X  K. R) VAlenia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。
* Q" K9 W$ X* F  ]: B" V

7 C2 W/ \; E/ T: d  M# j1 k, N

牛腰

晨枫 发表于 2024-10-30 10:11
& |1 r# E7 A, o/ A2 l  V1 i8 E/ r没错，不过那和垂直起落没关系啊。

" ?# I5 t( i7 L% `# I. @/ d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 ...

5 ?5 t7 o9 W5 u4 u: R! t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