垂直起落之路上的匪夷所思（三）

晨枫

垂直起落的关键是在垂直阶段提供直接向下的推力。既然如此，像火箭一样直立起飞、着陆不就妥了？没错，这就是直立起落（tail sitter）。

6 I) L' X" u& A: @8 u; a9 S
9 Z" Y% p( P0 `2 r/ D% q美国海军在50年代对直立起落很热衷，这是康维尔Pogo
8 M. J& w% I5 j8 |
7 H% b8 C* R3 ^$ m/ d  p

9 r  u% [% j* a- n
苏霍伊Shkval更加先进，但停留在设想阶段，没有成为实物


飞上天空的话，见识少的对手可能要吓一跳

- q0 p: A) M0 Y5 M3 s6 ^& l  I但直立起飞不是战后才有的设想，在纳粹时代，就有Fokker Wulf Triebflugel的设计。
' A6 {& |4 Q8 o, w( X
' v$ n5 y3 M% n+ a8 J! x4 t
' q$ C) ^' r; l! }
# l9 V0 n$ o0 E: K8 r
7 }* Y  V- n: m( v' t0 X# ]在所有方面，Triebflugel都是惊世骇俗的疯狂设计

, P' @  U- b/ o  Q+ |; o" UFokker Wulf如今已经是故纸堆里的名字，但在二战时代，还是位居战斗机技术前沿的大家。大名鼎鼎的FW190就是Fokker Wulf的作品，名气没有梅塞斯密特Me109大，因为后者太多了，而且从西班牙内战时代打起，打满二战全场。FW190的技术和性能更先进，是德国飞行员的最爱。但Triebfluger完全是另一个星球上的东西。

直立起飞、降落已经是科幻级的，这东西还是喷气推进。但不是你想的那样，而是用翼尖冲压喷气发动机推动巨大的螺旋桨，同时用于直立起飞和水平推进。
" S8 N; {9 ~4 R# H* P( D# a
% @* ?& F4 S8 R% Q* t冲压喷气发动机没有旋转部件，简单可靠，而且出力大。耗油较高，但和推力、重量相比，是可接受的代价。
% ]9 E' `; R1 n  u9 P1 f$ I
由于是翼尖喷气推进，反扭力不是问题，否则没有尾桨，飞行员还没上天就得在自转中晕死。旋翼与机体通过滑环连接，所以机体和座舱是稳定的。
: v7 Q9 [4 D  b& R: w) T
但这个设计有太多的技术问题。
# W  a* F7 ^: y8 F
/ [/ O/ ?) y) B# O/ t9 c冲压发动机需要在一定速度下才能启动，这还好解决，用辅助动力启动就是。冲压发动机的噪声奇大，这也问题不大，纳粹那阵子不担心环评。问题出在巨大的滑环，需要严丝合缝、高度可靠、经久耐用，这不是战时德国制造能解决的。
% T, R  l( ^& L9 N- N
) y2 {& B5 X/ d9 dTriebfluger连实验性的样机都没有，但要是真的飞起来，驾着P-51、喷火的盟军飞行员怕还没有交手就吓出心理阴影来，那个团团挥舞着大锤的家伙太邪恶了。
' _( Z) f# ^* T
* Z" V" a  }1 p: {/ _战后直立起落方面，美国专注于螺旋桨为基础，因为螺旋桨在起落的低速状态下效率更高；法国则专注于喷气式，这才是未来。但法国玩了一把更大的。


SNECMA C450 Cleoptere是如假包换的直立起落，而且是喷气式
! S/ d# K9 m* K+ B

/ m$ C1 x4 ^" m检修或者地面移动需要有大型起竖设备帮一把
$ ]# \' r  L* H

0 l9 Q0 h, m, B. W) P' [' X$ ^# J这个角度好像很萌的昆虫，或者探头探脑的小鸟


% z. E" P4 |! E# ~最惊世骇俗的地方是这个环形翼
  G7 x2 E- [4 d0 _; ~
1 W3 E4 s" v9 o1 v法国人的思路就是与众不同。SNECMA C450 Cleoptere不仅是喷气式直立起落，还采用惊世骇俗的环形翼。环形翼可以粗略看成上下圆滑过渡、两端连接的双翼，好处是在任何横滚角度都没有升力损失，坏处是在最常用的平飞状态下产生升力的气动效率不及正常的水平机翼。
' p8 l. ~) O2 @1 `& T1 A6 Y
1 Q' p# F% t0 |- \. z& b. c但就直立起落而言，环形翼简直是绝配，正好提供宽大稳定的底座。不过作为战斗机，除非以航炮为唯一武器，环形翼没地方吊挂导弹、炸弹，连机内武器舱都不可能。这只是有趣的尝试。在技术上的问题解决不了之后，尤其是悬停后下降的稳定性，项目下马了。实际上，即使再坚持下去，喷气排气在环形翼内反涌上来，会造成发动机的废气回吸问题，还有环形翼后缘被喷气冲刷而过热的问题。

在有人驾驶时代，直立起飞问题不大，加大推力就拔地而起，然后靠气动控制自然地转入平飞。直立着陆是个麻烦事。需要首先转入爬升，然后在直立状态下降低推力，有控制地垂直下降。问题是飞行员脸冲天，很难看清地面的情况，也难以判断直立状态。

这个问题在无人机时代解决了。飞手在地面上，飞机的姿态无所谓，直立起飞着陆不成问题。不过怕侧风是本质问题，这个没法解决。在海上使用的话，也怕甲板摇晃，尤其是着陆时，可能需要抛索拉降之类的辅助手段。
( A( m2 e- M! M2 B
; j8 {+ A4 v+ j5 r
DARPA为美国海军陆战队研制的“燕鸥”（Tern）无人机就是直立起落的
5 G6 ?. h/ e, J% H
/ ^9 S4 @) B# T+ t( o+ l: ]& N- k
横长竖短的十字形机翼既满足四点着陆的需要，又做到机翼以水平为主，提高气动效率
; a3 U7 x  s. h4 ^8 K  H+ [" ^) w
: u3 M8 G5 n3 Q5 d- O3 K4 Z
直立起落还可以和旋转机翼相结合
; v: E& V9 k# N( w$ B% ^" c
3 e$ K) }( v5 D* @* d  g$ w/ G
在直立起落时，旋转机翼作为旋翼使用，产生升力；在平飞状态，旋转机翼锁定，作为固定的机翼和鸭翼，完全由推进螺旋桨推进

togo

垂直起落，马斯克的星舰有没有参考这个

晨枫

togo 发表于 2024-10-29 14:24
6 h) L6 }8 I; f; L1 f/ w垂直起落，马斯克的星舰有没有参考这个

+ A2 Z4 {5 I* V; x有可能，不过还不完全一样。这里主要是用气动控制着陆姿态，马斯克那是用姿控火箭。

机器猫

跟马斯克学，用筷子夹

晨枫

机器猫 发表于 2024-10-30 09:50
# j& f$ M- N2 C  `& @跟马斯克学，用筷子夹

& }: k  m  e( e0 ]0 z; u和平时期还有可能，战时毫无实用价值。