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垂直起落之路上的匪夷所思(四)

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楼主
 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 2 `6 Q/ W# @4 A
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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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: R% y* y" h5 T' y2 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! F+ y! u* A; a. q% q% P
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! K7 Q( \& B& n  O& v1 j4 L" _“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( v  l. D/ _, |$ X) D
6 J2 [7 T+ W3 r$ s# i
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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* `7 }( ~) ]! q. z# S% w, T

) v0 F9 l- f; d8 p# Z( O; ]% T8 f! y% a3 r. e+ N* G8 \1 u
喷口有“关节”控制上下偏转,还用“百叶窗”导流
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& a) T7 z1 q3 U( ~% H2 a- r" \
6 \: }' K& j2 F& q: b) ~6 E“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。5 L& l2 g, B. j3 X& O+ L

- W0 i6 S; K7 _& c3 \' L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。' @4 r9 t4 o: U; P' ?, K. ?

: |4 I3 O2 ?0 f( S) Z' h“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。$ V  ^' k6 s. b

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8 W) z+ k( `) r% r0 tF-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 o3 Z% C* h9 i$ x' q% d
" c" r# K: |6 [; |8 `8 r5 O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。
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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# G) z1 W3 f6 g$ [  }. Z% Y0 Q$ Y

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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7 S6 V; B4 Q( r! K- a" D/ d

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9 X% a5 q  p$ E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* O; U" u: F; v, R" d0 q  j! Z% E

  T8 L6 t' x# B3 T  W. k. J7 B  }: p8 t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。2 [2 x: D& I0 C- A3 m' Q2 B2 T6 D
) {: l; M/ [3 K1 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。+ M, F3 e+ d: I+ C, l( |, r

9 ^' b0 H& m0 p# y; ~& k5 H2 N) s4 ^" A' b$ p& x% `+ N  C
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
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/ K% m, R. W7 K+ A如果成真,看着就很科幻,很提气
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! U' C4 D9 t9 `4 Q7 R
3 u6 }9 Q  S% U肚皮翻过来的话,马王爷真是有三只眼
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0 o/ e7 e0 w' R. Q; H, g" c双垂尾是高机动战斗机的标配,也是后置X翼的必须
1 V, ^6 ?. j5 ?' p8 P: C$ i; g
8 G" t& [( G! Z9 w3 v6 L1 H
9 Q& g% w9 a2 {大面积的机翼很适合外挂& H% @' `6 P# c$ B

. ?+ U4 V; W3 D2 UP.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。, {9 F" Q! ?4 `# }% e1 o1 x, d

+ C, l/ a! D) g' ?4 m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。
6 y9 }8 _" R" Z2 d- ?
( `4 i4 r1 T$ y' N8 D/ h+ Y5 `+ l% f5 [( L# I. m# J, T0 C8 B
容克-287
, T0 }% T6 g0 L) T3 `/ m
& s5 g! C! v2 K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。. Q& M/ z% P5 {7 _/ i0 F

: k. q1 y6 R& MX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。0 Z& }5 i6 `4 `6 N
* f' G( ?1 K0 Y+ j' z9 H
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。" A5 M8 w2 z% I2 s# w" Z
; x3 d, j' K* `3 t
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P.1216常规一点,改用双尾撑0 h' t' P- w( ?$ @( w* [7 w* r
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发动机还是一样的三点式布置
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P.1126没有那么前卫,但还是悄悄搁置了。
# S! L8 m; I; ~. X  l+ t& Q% _  l# {2 G
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
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& C; N8 d. _& w( M/ g' n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- t9 x# R$ Y* ?3 Z
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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
    19 小时前
  • 签到天数: 3434 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。"
    / B9 a8 P5 P- i' x$ y  ^: T2 e: \7 T: R" }7 x
    原理?
    ( X% U9 Z/ m' |; u# {! p) t; h$ ~  M( g# y

    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, Q, _! z' }! j4 K
    好像老美在意大利偷了不少雅克的技术

    : B' H8 I) G. s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* N- c; N  z3 K2 f0 k( Q
    为什么到意大利去偷俄罗斯的技术?
    . u& U! i" R  j9 A0 f1 \  \$ g
    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 + {- u+ y7 Y3 w+ j
    牛腰 发表于 2024-10-29 19:50' i6 n6 `# d# p* P4 r+ [3 o
    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 ...
    + U+ Z* p, z; ?6 L

    ( X) Y% H2 l9 q  Q& T没错,不过那和垂直起落没关系啊。
    " W, g: ^' Y. G  M6 k9 e
    8 J' n* X) C- m5 {2 ]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。
    4 O: O) V4 \2 t
    4 g5 G" d1 a$ d' \- ]2 LAlenia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。0 H# V1 f, F/ T. |

    ! |+ W- W6 G: u- j
    , N; p6 V) B; X; O' R5 e1 j9 u* f, a& m- t; ^+ Q
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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 10:11$ e' R# i* {$ n* U/ G
    没错,不过那和垂直起落没关系啊。. [* ~( L/ p- h1 C

    # x8 Y, P/ g3 F* z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 ...
    0 ~2 C* p: @' `. ~' ?: W
    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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