垂直起落之路上的匪夷所思（四）

晨枫

- t) e1 u& Q0 _( F
  a8 A3 ~* S7 m, O, i( m最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向，“鹞”式是经典。
* h1 e; W5 x2 }+ U: c) N( ]. R) u* u9 l
' }9 D: C- I( I7 p
! R) u4 i, S* {$ _& i+ A( e$ a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
8 T- D, O2 K. r: s- ~8 ]
8 B: U- K6 Q; k1 H1 J
“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
3 |0 A* o. P, {

“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

0 ]1 N0 V6 ~; V/ r( ?
喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流
' ~" W! b( O# b

# t: n* f2 J5 E: A) D' j“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。

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。
, l- Y- e: H" H8 n; u& U
“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。
$ Q- g. |" [, S$ o. ?

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
2 S# {2 \& m0 h3 v* P/ I( z
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。


' Z. ^/ V0 l+ F; P$ ]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


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
4 |' i7 y4 f9 g5 B) T

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
& P. @7 A1 p9 S  w- M0 R$ H% }
9 s; N/ p! Z9 d0 }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。
  I/ ]4 P: I: W1 K, k- J0 b
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。
; L$ K0 U. v# s1 U

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

1 Y5 A: I. j+ n2 D% U0 p
如果成真，看着就很科幻，很提气
9 I& \) @; [0 G) x5 ~
. K/ c2 y$ h: T
肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼
+ v  M! I8 ?) M/ m* D" q

* ^: ^% D  j5 G) u. m双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须
- o2 c  ?& ~; _5 k  U
6 F% [/ \2 Q. H& `6 W$ Y3 F. t4 ^
7 o3 @  x, b6 n大面积的机翼很适合外挂
/ o: Q) Z4 M) w: J6 d. v
$ E9 B+ K+ O: _- ^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。
! d5 q: J4 i; L7 U' r( Y
( A# E) M1 s7 S- 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。
3 _  C! r5 D! z: Y
  Z( ?. `$ p+ T. _3 o+ k0 k
2 d- v: t1 y# i- D: [& d, ?2 T6 _容克-287
' H; V) a' ?% }* W5 z: a
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。
+ t4 `5 G8 q# B2 K, K9 q
X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。
* {! P* G# M( P6 {# I7 Y' z6 I
6 o* M; M: m  j( A2 f: F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。

1 y0 D: Y, g9 {' ^
P.1216常规一点，改用双尾撑

# [- B5 c# H' u& v  s5 |9 C! W
; b& n7 E8 {5 Z0 k3 W# D# F9 w发动机还是一样的三点式布置

P.1126没有那么前卫，但还是悄悄搁置了。
) ^( l4 U! q- S- }+ g
% ~( ^, @4 u6 _; e1 L8 y, 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。
4 h8 x3 m0 A; \" |

% b; E2 T# b- Z9 g# K/ K0 q( t波音X-32采用“三立柱”推力
2 ]9 ]+ k5 M0 ^* I7 a7 S% ^" Z
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
; P0 o: n. }# q  p" 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。

mezhan

"“鹞”式在远离上就不可能达到超音速。"

原理?
0 d# ~8 U' g  U/ M& E

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
为什么到意大利去偷俄罗斯的技术？

0 _2 ]3 P% M6 j) J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
4 N) S) G4 ~& N4 I1 h1 v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 ...

  N: H0 d- u  @3 Q$ m
% i7 p7 f, g6 Q: q2 ?- x, p- ]没错，不过那和垂直起落没关系啊。
! ?  U  e, o- B! ?
: [7 i% i' o0 {; R6 {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。

# C+ {" |& ]) I4 [3 V- M  SAlenia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。


' b9 m; @2 D3 _7 M: x

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。

" z; ~% Q; G# L. z+ E6 m8 R  }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