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。

+ _) w' K2 N) M$ F# F3 @1 Z
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

7 y. P  r( }6 w/ ~
“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


8 H5 c8 e* i1 `1 V“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 ^' R8 s# D' V- }3 N. G. k
- P7 B$ c3 A( |% @+ K喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流

! ]9 I+ z% }) x$ h" L* }9 O
“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。
+ O1 w- Q6 M" I3 S- s) e! q$ l: `
7 s, ~4 i! j5 u" i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。
: ^8 g" K4 E. D4 w' J! u! `
“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 [+ M3 v; ~/ q1 Q# p1 t( R
" H) V# D; T/ F, t2 E+ Q& j
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
0 @' I4 v7 M0 R/ \* R2 \
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

5 x2 L) C! ^: b! B( v- ~, E
) ?% c6 e0 @  `" _. K1 q: ]2 o! SBAe 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


% ?7 s5 d& y3 Q4 n( \0 Y- v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

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。

; j; y4 k+ l& g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。

! N) r, K4 f" t1 e3 a! \# @
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
6 |! j. ^* y% Y* o; c

如果成真，看着就很科幻，很提气
4 t, n2 t& V; m6 J
! V8 P! c$ M  Z+ T$ o
肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼

) L9 z3 L! A3 T* A; S
双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须

6 }  @0 Q6 d9 k8 d
大面积的机翼很适合外挂

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。
  L* v( O" P" G& _3 z
6 A' M/ z  e; v* O. C' o  ^  M3 |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。

; x4 l. z7 A1 G. w  z& L
- U9 O9 j! v' {- O. N' V+ L! r9 f& a容克-287
  F* @0 J# w' K$ E3 o4 x: U, t
9 }2 M' M+ H2 q6 y# d" a  e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。
: H# H2 z8 i- T1 h3 {5 l5 e
3 J6 G* N2 S9 ^) S4 a0 N2 x: ]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。

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。
4 E# c+ _( ]5 i7 T1 R
( x  P" |# U; a' }4 k
# C4 s7 G! T- b  t4 wP.1216常规一点，改用双尾撑
8 A$ o6 ^+ S  f" v4 `: f
+ `1 W, a5 K* h0 g8 p4 U
发动机还是一样的三点式布置
3 @! c" o, V, O. e& n: w3 f
P.1126没有那么前卫，但还是悄悄搁置了。
& E. u% h& m3 o& l+ D) g
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。

' N  d- |; c; R+ L" s/ n
- R0 y" q* w1 X: j* X波音X-32采用“三立柱”推力

, |# U8 q0 v) l, J0 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 E; J/ v( p+ v
; E3 o8 ?1 ^! c$ _/ |, W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。"
) D) l! q3 c0 m' Y
& f- {1 M, y$ N9 j+ e原理?

0 n3 w; I' L; F* O* g& ], i1 Y6 Q6 E

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
; v' U) ^5 s& U  o, S) t" a4 J6 s好像老美在意大利偷了不少雅克的技术

+ o2 C5 R: k( R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
' J; ?0 h# B* G5 U% G% Q" r为什么到意大利去偷俄罗斯的技术？

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 ...

* E% x. x# h% V# ^# i/ H
没错，不过那和垂直起落没关系啊。
1 x4 H# z: }( B5 V" A5 k
  s" W) _9 s  H% }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。

# I5 C1 t$ _$ f: R- o( _Alenia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。


- s2 |  `9 P5 H9 a
  O  t! I0 X* _! d

牛腰

晨枫 发表于 2024-10-30 10:11
5 o* f0 M' J4 J& R, _没错，不过那和垂直起落没关系啊。
( i  u! ^3 P( J7 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 ...

3 q" n" y9 w& q' ~% M) u& q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