垂直起落之路上的匪夷所思（四）

晨枫

7 K# B1 v9 Y$ ^% ~8 b# {
最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向，“鹞”式是经典。
: g, N/ G" }, H; l# Q
- X/ S5 o' J* Y! @1 D& w- V# K
: Z4 h/ ?% a+ K: T0 B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
/ @5 i' e& F4 e1 r4 X( C5 |! k
1 g2 R0 L/ C2 X7 A7 J2 a2 r* ^
9 d" d7 O; \" q4 m3 J! c“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
  W4 k) W9 p/ g, S1 j. K3 _4 P5 _

6 i2 ^# P4 J  U3 O$ y, @喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流


: m' g7 t, f+ ~; ]: d- a“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。
% B( W6 y0 g0 x" M, N: i; I2 \  y5 ~
2 B& a- x( L- i) u* ]) @2 p7 |- [7 W3 v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。


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
% ~. j. y/ d) y3 w, X
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。
1 c- d/ [/ v9 i# R" d/ D

# A+ X* f: ?  J, p$ Z9 t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
: U2 V8 ]$ Z& K+ Z
9 O& b+ D7 z7 G, p3 L
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

1 _- N0 d$ h  m+ q$ E5 v1 [( E
8 V; X5 F: ~7 R/ l; u8 [5 ?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
, s( f- _* ?; t+ |& L
4 ?5 D( w  S: s1 J2 s+ 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。
. B5 }: \0 B8 Q
+ E( C4 `* Q' N5 N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


" Y, Y" l" |0 K/ H如果成真，看着就很科幻，很提气


! U& @. D+ a" x) M/ h+ o肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼
# G: U* p2 K* D5 q6 c2 ]. g: P' k2 d" F

) X$ E) a, h: W" k% _( D2 U' p- _* ?! m双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须
8 P, U3 E$ O5 z4 P- ]1 c2 z

大面积的机翼很适合外挂
2 W( I9 Y0 l& G+ {1 Z  o. `
. F9 b1 |+ }/ o* T3 k* b" }1 eP.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。
0 c5 K2 [( \9 Y9 o% h
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。
' y3 |' U3 e9 }. l

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。
& U1 o  A2 ]3 U% E0 Q
! G1 u8 e8 D% E, D8 qX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。
8 W% b6 `8 o! Y) C" T. i
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。
7 s) i% O" [3 h0 l1 J) ]
$ @' n( H; v( Q! I$ t
% b* O: O9 @$ g9 h4 dP.1216常规一点，改用双尾撑

( M' W* `, L: C1 Q8 i4 U7 [2 }, u
发动机还是一样的三点式布置
) c2 O$ _* S) U: Y; u  w5 o7 P
P.1126没有那么前卫，但还是悄悄搁置了。
( ]; [% s% C9 q3 e- ^. [
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。
- Y. V3 M' }/ D+ n
9 b( n- T1 f' }# a4 q
. W7 L" N4 x1 D波音X-32采用“三立柱”推力
1 P* T: ~$ 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。"
4 z+ d6 c. `% J7 m0 F- F2 W: K* d
原理?
! Q( G  g5 A- G" o% c$ |

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
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
) ^! ?  p/ o! p* Q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
# Z% s; c% ^3 i  g9 V# o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 ...

9 U& _6 f8 p9 G7 v没错，不过那和垂直起落没关系啊。
$ L7 X0 B2 D' v8 _
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。

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。

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。
4 Z( G5 ^- I6 J5 U5 c
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