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垂直起落之路上的匪夷所思(四)

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 楼主| 发表于 2024-10-30 03:43:54 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2024-10-29 20:00 编辑
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最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向,“鹞”式是经典。
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0 H" w7 y- F8 l/ G
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
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  }. X5 ?+ n  l8 M! i& s1 }$ z, f% 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( U: `9 {' I6 [. B9 V* Y
0 Q. J6 V$ \: u( F
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“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
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; z( Z/ t/ }" b) L3 r# W喷口有“关节”控制上下偏转,还用“百叶窗”导流
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7 Y/ n  V) ~$ P! q+ o6 w8 N) O0 W“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。
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* f/ s8 M" o" x, x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。
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“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。! J& S& V- G4 B
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) r4 ~4 y2 J' S& D7 ?8 H5 @. u
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5 _  }+ m5 z. ]+ |) K- n; b# c! L
5 X2 D8 k: I% A1 s& {5 c
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。; ~/ ]! P9 f& b' F3 {

! i7 j3 y5 r; Y' f
% J: u& V7 c3 e0 z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6 p1 U6 p/ ?$ x; b7 o$ z5 m
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4 ^! q. N, |$ v" A# }; S- pBAe 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6 _# n1 h) W7 L! |4 O
5 |* F) R$ G8 D4 v) o4 Z  s7 M3 v. X  P4 t
* W, W! Q* m* S) Z+ R! c1 X
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: C6 ^5 T- P7 N, }

* ~( i* q! x" q1 W9 `8 ]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。
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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。
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6 B/ `3 L0 ~% n$ A& Z" T: B4 T+ p* W' g! K
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* i) A+ v9 e4 b, A( F  o
6 Q1 y, k( u5 h% q

# j7 o2 l7 u+ L% \, B如果成真,看着就很科幻,很提气
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肚皮翻过来的话,马王爷真是有三只眼; m4 U# A4 Z3 q5 Y2 }! m

( h" _) r" }6 o) Y* Z% r( b9 y( Q/ O9 a% {* w5 J! h  {6 R4 ~
双垂尾是高机动战斗机的标配,也是后置X翼的必须
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# c4 P, e; L$ a* X- o7 X大面积的机翼很适合外挂4 Y) K* r% w5 F/ a( N. S0 j2 h
, \* _  G9 U$ H1 @  Y/ K" c
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。
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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。
9 M1 d# u& V8 [! Z0 ]( A7 K- f: g( s4 M) }

& O- n% _7 W+ m" r( J容克-287
* D$ J% F- V& y, L5 t* A" B# m" U5 s$ z. j% T9 b
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。# B- k' E" U% d0 |( X$ K" f5 S* s

/ J2 l$ K( C0 iX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。
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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。) [$ F$ m' P7 U+ H6 r$ z

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; l' v. r# e; D' A. i7 d. r$ T$ pP.1216常规一点,改用双尾撑
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发动机还是一样的三点式布置
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7 v9 W. [  m6 j3 s+ ZP.1126没有那么前卫,但还是悄悄搁置了。
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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。
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波音X-32采用“三立柱”推力9 Y+ ^$ d6 S* Y0 s8 @4 b1 p  k
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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  R( X  c% N5 s7 b( M
4 `5 r: N6 V# L5 n/ O: F' B
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。

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  • TA的每日心情
    慵懒
    3 小时前
  • 签到天数: 3815 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2024-10-30 06:05:59 | 只看该作者
    "“鹞”式在远离上就不可能达到超音速。"( y5 B1 Q. r3 I% N5 [( x2 |
    ) t% `, Z2 r& H! f6 ~
    原理?& K2 p9 D( y. I8 r& b

    % ~$ {' F" x7 Q, F9 G

    点评

    谢谢抓虫  发表于 2024-10-30 08:25
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  • TA的每日心情
    郁闷
    2024-11-9 11:44
  • 签到天数: 2166 天

    [LV.Master]无

    板凳
    发表于 2024-10-30 08:30:51 | 只看该作者
    好像老美在意大利偷了不少雅克的技术
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    该用户从未签到

    地板
     楼主| 发表于 2024-10-30 08:43:23 | 只看该作者
    huma 发表于 2024-10-29 18:30! Z4 T6 ^9 u8 ?0 J$ R
    好像老美在意大利偷了不少雅克的技术
    . }- p, m2 o7 V, i/ S6 c
    为什么到意大利去偷俄罗斯的技术?
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    该用户从未签到

    5#
    发表于 2024-10-30 09:50:10 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-10-30 08:43
    : ~1 n+ U* B) H( `) ~. G# o" [" J为什么到意大利去偷俄罗斯的技术?
    ( a% q1 J. I8 M( u8 ~
    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
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    该用户从未签到

    6#
     楼主| 发表于 2024-10-30 10:11:53 | 只看该作者
    本帖最后由 晨枫 于 2024-10-29 20:15 编辑
    " S; q0 I" W, p( W, ?
    牛腰 发表于 2024-10-29 19:50
    4 @% s6 ~, M0 c- U& 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 ...
    2 X! a3 k$ Q" r- k4 `& F! I9 c

    ! T2 u( o/ G  \  \" F1 |# K7 K6 ?4 n$ o没错,不过那和垂直起落没关系啊。* P4 [1 |' W9 c' R9 u' g

    " M. Z/ K, ~9 b# X; ^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。
    ) d/ F5 d" {+ g2 T+ S: M7 L+ t* ?! Z$ I7 ~3 w4 R+ |! l
    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。
    1 o) Y. p0 Z4 r* C! F0 K/ `8 |) c$ q% `, m! z2 {
    ! h, ^% C* F6 U1 B: L8 P8 L

    $ z4 Z9 C( k9 b! z
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    该用户从未签到

    7#
    发表于 2024-10-30 11:23:17 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-10-30 10:110 m1 {4 k( k  u5 s" C1 v) g
    没错,不过那和垂直起落没关系啊。
    4 G6 o: X* h8 C5 y. ~3 p: ~5 I+ r  O3 k- ?2 Z" X
    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 ...
    + r2 `) F) Q* ~8 E: Y8 h" d
    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
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