垂直起落之路上的匪夷所思（四）

晨枫

0 R% K+ u% l; h! u; d/ f6 p5 C4 `* S6 N
  G6 }% w7 h/ s6 v" B最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向，“鹞”式是经典。

& R9 K4 A, E0 P$ V+ L7 K
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


“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
# k2 a8 [8 `2 n2 e- M
+ u/ o* M1 u& S5 S5 _! I$ [* 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

+ S3 C4 P$ o0 m* c3 L; b
喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流
# X6 I% \8 l) u# J  _0 l

“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 Y5 L* q1 Q2 S3 A
' t9 v& w* i7 I, G! V0 G9 m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。

. o8 J9 `3 S) k0 Q: {; T; ]/ \
, w# Z% ~) ~4 K( a* ]" e/ l* SF-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
+ O, U5 l+ X+ c& g& [! o) p1 }5 \* l

! b" ~5 D3 r5 f/ K5 c# p4 D1 T0 {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

7 D4 ]0 Y4 p' B3 d
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
- f6 ]" ]! m- _+ O4 {2 S  |
. {8 _) w+ E, g3 ~+ L/ Z; }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。
" H( v$ u8 |9 B' X
5 R8 j, A+ C; a6 s4 H% R- C5 Y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
, H9 q3 u* d6 E
! g9 W& A" X# A6 }
7 h1 g+ i5 J& S如果成真，看着就很科幻，很提气


4 a1 M- T" Q, k; {0 f; R+ [8 R肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼
; x+ Z6 R/ y; D
3 ?4 g+ Q" b* Y. a0 D' v
双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须
5 E1 T  S$ v# J( p4 Q6 J0 s
- k! |, O9 |. W
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。
" w+ |# y1 L% d) k, [* \& @
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。
; w2 `: L' F- O! I' f9 k9 d

' Y9 i. c' |7 C5 n! U# d/ G) p' c2 M容克-287

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。

4 b6 ~( T/ |4 N. w& {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。

* G: D6 G! A- A3 x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。
; p  f" E3 j! e" o8 a( P
+ S: K$ G. f5 C1 h7 o
P.1216常规一点，改用双尾撑

) G4 m8 ~4 M' M
发动机还是一样的三点式布置
' [4 S( ?+ p4 t' X. A8 ?$ K
P.1126没有那么前卫，但还是悄悄搁置了。

( r% a+ q$ a$ c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。


0 r, R7 S8 D; R: R  X! D3 k  g- h波音X-32采用“三立柱”推力
  c# G& F2 ?. M7 Q1 K2 e5 v- Q# 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

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。"
$ O1 {: r$ l2 p8 v7 D
1 u% k( G+ w% ?7 D6 \, ?. q/ k5 P原理?

5 b) V2 B/ k' e) p1 w

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
- [" t4 c% I- @' Y( x* P好像老美在意大利偷了不少雅克的技术

: o: S2 U  g) I% e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
3 i& y& Z: m* ~, ]3 u2 r0 I为什么到意大利去偷俄罗斯的技术？

; w) o7 i2 k, @2 u5 L& J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
# M8 Z  z1 I1 ^: y8 ]. {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 ...

2 D' x3 B* `! \3 p# b. h9 y没错，不过那和垂直起落没关系啊。

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。
; t, ?( J% Y9 _7 j4 R
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。

' G; M) v6 K8 [" T7 _

) y9 N1 u4 S  C, Y$ f; o' T

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。

5 z3 o' X6 y0 R4 D1 g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 ...

  K& p" ?% K" e" F% U! t8 d0 e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