垂直起落之路上的匪夷所思（四）

晨枫

+ o3 n$ x% r( B* m7 l0 k6 b$ O- C最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向，“鹞”式是经典。


; I' m$ m/ O4 Z$ X. T' @1 k- j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
) k0 X6 S7 u8 O5 b. P/ i3 ^

“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
5 w2 A, q: @( k; ?* t& f# j2 r
1 a. Y2 `" x( B" ]. ^! R
“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


$ n/ L9 c" z/ ]: d3 o; U5 }+ z喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流
7 u! l6 Z* {$ x( m  K  m3 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。

9 T5 @. d, \1 ~& K9 o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。

$ m- a# V9 [$ N  @( [9 Q! a. a% R“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。
& A) b* e+ |0 l* }

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
; t4 |9 o% B4 [+ M
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 _4 n8 ^/ B6 G1 {
+ U. K" y( D0 P6 A8 W% _  ?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 w  f1 Z: w. z1 f$ W$ J; s
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


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 p( Z( t0 g9 e0 m
& M1 ~" |' v5 O: S' [4 s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。

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。


, B; j: _3 a# k( t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  a# N1 L$ P# q1 P9 x8 W( R
如果成真，看着就很科幻，很提气
2 L! d* J& _% ?( \( H& Y! Q/ Y
0 t0 A& k* o9 X$ G2 m& o# I
肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼
3 c9 R2 z8 m: ^3 l  j4 B
; M4 V0 k, e: }' E( Y
双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须
4 i# b/ W* w9 G& u4 {7 E( ~

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。

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。

7 C0 F* t8 t$ N
' y# P6 I- |- F3 N* p' F* f容克-287
& D" I  [( D7 {# T& D# l. F( I& h; o4 K4 r
' ~" X( R& x- o, l& @, S8 k3 ^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。
8 \4 B1 G1 C7 ^# c. c# y. U: U
0 T: L' Q# j& d: H. EX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。

9 H1 `  C9 l( K& Z8 G2 F2 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。
8 d4 X, D7 c& K
: u2 R6 M7 b9 c7 T% {
P.1216常规一点，改用双尾撑
' k- e# a- B9 [& S
% I) ~& B5 ]3 Q: l! C0 }) X
- h: i# \) E- p' N! [发动机还是一样的三点式布置

. ]  O2 c* c# l8 N7 j5 ]$ L0 rP.1126没有那么前卫，但还是悄悄搁置了。
) O6 W* v" N7 Y6 R9 i' q6 Y
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。
& q1 X( a; ?. R0 F$ }0 @8 S/ w
: ^) H5 F- c+ e4 _! F
波音X-32采用“三立柱”推力
' g' e3 `: K0 |! y5 n0 F- L
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。"
9 N& `6 b/ }* }* R! _, B  a! V% `
2 a7 n4 S0 j3 W: a+ h原理?

! q1 m1 q' t+ x% }* Y6 M# v* g& T) \

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
3 o( x# _  Z( J" {9 a3 B" C; O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？

8 b  S; w, V6 h& H; K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 ...

9 `8 L' n. h8 c5 R4 a$ n
没错，不过那和垂直起落没关系啊。

- _- K) G$ S% E4 F8 ^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。

  Z% X! O# M) L) r) {: F+ _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。


: z: F8 W, K; m0 {* K6 j
- h) }9 M1 c1 O6 S7 U7 e$ [

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。
1 a3 u% H' t. z8 F! o) _8 s
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