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。


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

$ s2 F5 V3 Z) x9 ^
0 v9 _; b& q# `) Z“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
' x3 l( D: @2 P* P) |/ X

“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
  h. |' r, n/ k: u# N/ ]
" k! X1 N3 R& z6 h) u! ]  z* X
喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流


“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。

1 m3 ?$ n1 u" z# y  w2 K* A0 H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 k9 {* h7 C6 W: P0 e
“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。
! N- g7 ?2 z8 p2 ^; F$ G( I
& I; d  f* a1 D' a- k6 e5 R
8 U. D8 B( \! w: L4 t0 a- FF-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

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
1 z( |; p6 c! ?9 B  ?+ S1 E: M
3 y  f8 n1 v  h+ e0 F  O
$ e6 P" i- f6 _1 R, j% e( z0 h7 N5 z: 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


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

; Q5 r1 k/ H: q2 F4 B1 p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。
4 p) c  i# t% G8 U; J1 K
8 I! S& E; `$ U  Z! h" f& f2 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。


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& T, O1 A! q& Y) X
( V, b( e3 Z/ z7 R( \% K如果成真，看着就很科幻，很提气

  g# z2 n& w/ F* X7 d7 S5 ~" @
肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼


% z) w1 {0 ?& R) b9 ^' h  Z双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须
, ^5 Y! f& m& V9 t0 U3 H, L
/ k% z( \) n" ?& S2 g3 j. D% L, r+ s
大面积的机翼很适合外挂
; C9 d6 m$ R+ h' G2 v; B6 x
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。
( `9 C+ `8 @3 j& k) x% }: m
* E* }- i- ?9 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。

: N! J+ U% [) X% `& N: P4 y, h
容克-287
+ m- @- B$ w& G  s% w
$ @; V" P, O3 N" ?+ l  S: V; X2 J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。

, Y) _" B& |7 `+ l0 X9 zX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。


: n/ ^: K5 G9 o8 {P.1216常规一点，改用双尾撑


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。
6 I+ A; n6 h/ v$ h! B
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。
5 O" a3 N3 }" }# c1 V8 e

( ~& J- f1 a% H- o# [6 _波音X-32采用“三立柱”推力
. w- ]/ T' X. I" p( q1 q6 k2 b
! F' x$ F- W0 [0 b* m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

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。"

$ q% E2 H' B2 R5 w& O# D. P1 I原理?
) W) K% z8 r- 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
9 z" t6 S3 _: 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
2 X2 d1 ~/ ~  M; T, M为什么到意大利去偷俄罗斯的技术？

) o, }( a- ^  A2 ^' k  n8 e7 u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
: x. H9 V8 L) S4 M+ I" ~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 ...

; H& C. {0 H& L7 O, g3 \* }7 x
- _+ @  L8 ~3 A8 M& D6 @没错，不过那和垂直起落没关系啊。
6 M  L7 j% [% H% A; G
8 i+ s& w& m$ p) E( T# w  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（但还没有完成）的雅克-130寻找西方技术援助，希望打开国际市场。
% g$ S7 C7 \5 ]
8 s& C' L2 Z  z% b9 Q* J0 gAlenia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。


% A  L: \% S) [  c  X) R

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。

6 D6 l, |( U* l- M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 ...

/ M7 G& p, [  o0 w3 v( \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