垂直起落之路上的匪夷所思（四）

晨枫

; {5 ~9 d5 J9 x* A/ q* z+ g
, r0 y! J- ~* g1 W3 g  `5 G最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向，“鹞”式是经典。

7 I& F, B* K! l) z7 m) r, R. {* v
, t# A& Y* c* }' v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

: ?3 N  h4 r9 L: ~6 T- Y
“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
/ j) @8 m) u' \/ a; x% M& M
/ u) T- h' G% l2 f8 m# _% \
“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
" m" i& h3 a" [% j0 O0 B

3 D% ]. e6 T! w* X8 D, D; A喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流
, p2 a; H; {, m/ r2 T& `. x
! s5 h7 }6 q: w5 |( ^
1 v8 w: J% `+ o0 T“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。
4 r. l( D/ m( a* _2 P4 D
0 n" b- X: e/ V# 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
6 B4 y6 ^/ W  V; @
" j' |1 e. X9 o$ R& f% g4 g6 p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。

' u7 a* p0 q- c( c
- [9 V% T- V; b' J1 K% T6 ]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
/ W& p3 s2 G# [$ T: l0 T

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 y, R& k! Q# \9 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
( m0 d. T; h& x9 F7 {% w
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。
( p2 s5 P3 }+ Z6 ~7 E" t/ u: |
1 C2 H! r3 I+ u. X! f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。

2 d: f- v, _& g' s. Z8 d
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


; o( u' ^% Z( f+ @如果成真，看着就很科幻，很提气
0 J- s% [6 _8 ^1 Z& v" O5 {

肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼

! s# G) ?4 p5 v* u$ E+ y
7 h# O: W9 `) b" K9 G双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须
/ E+ r. U1 U; ?7 p- @2 J2 J/ }3 @
+ L0 a5 V2 I- j! M' p7 \9 z/ l
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。
; x9 p! Q! l! F2 C" S$ j, j
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。
, U7 E% Z" s6 d9 A; {4 H0 P
" g; Z0 }- Y& |7 @2 k
; {' Z6 t4 D7 h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。
8 T& m% A0 o0 o2 U: z8 A4 C
* `: r. H) X$ n3 I+ xX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。
! \/ c4 D6 E! b- P
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.1216常规一点，改用双尾撑
& _' }/ C+ r: c
" I; q2 n5 I* V9 ~! O: m( q
发动机还是一样的三点式布置
) Z: {: N( H, D/ S) y, _" n
P.1126没有那么前卫，但还是悄悄搁置了。
5 C0 j! x, g3 u+ O; a7 b* T, z
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。

% e2 ~0 D1 U! U# N2 @8 g& v
1 u5 w& Z4 S( G; ~2 ~( S波音X-32采用“三立柱”推力
3 i8 R" S" S1 l6 _0 `: P
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
( A$ Q/ ~4 M0 V, l- H
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。"
) ?; q8 h* N. u, ~% n8 d' O3 c# a
* t, H$ q( }% N9 {% t原理?

: |8 R" }, C2 X8 y- T% P

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 y; c+ L* {1 |7 f% S6 v好像老美在意大利偷了不少雅克的技术

: c9 J2 j$ ~7 c( x' u, F0 G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
5 V0 |& D2 t7 a1 \( j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
: N: D+ a$ 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 ...

6 J! c- Y; g! U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。

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。

3 D- q4 g5 x' ?0 n0 m( w
& s. Y3 D# d3 a7 ~
) Y. V4 P; i8 I; x- z) `* q( f; F

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。
: M/ u" D& k0 j- S
  k! \- K; g9 A6 T/ ?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