垂直起落之路上的匪夷所思（四）

晨枫

最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向，“鹞”式是经典。


; |& I; L( e( k8 C! @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
! u4 P5 u: E, t1 h) M9 V! s
7 ]+ k" n) E" G
9 |4 P2 h: X5 D6 `5 m  g6 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
0 l) S, I/ j& d

+ q1 r: J4 g3 n: I1 P" V“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
' l) h9 u& o4 D% D$ k; m& U
* V* }* }# @% q# A7 l: A) B" D
; ?! ]  Z1 g$ M* `8 P# E/ w3 y喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流


“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。
6 @$ S9 z  r' Q& k$ g) Y
; k5 _# j! e6 r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。

6 m0 u" B1 c) {; Z“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。
, x3 I7 m% G, m6 ?8 U7 H- g
5 O) y* P; W" p
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

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。

. q( |/ I- E6 O/ e
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

% v- m$ t0 D3 ^) V5 B8 l$ f' [
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


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

( v- i( s4 u( J) g: B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。

& f3 t, ]  ]( x0 M1 k/ D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。
* k% ~3 C: c  X% ]

+ o' o% ?9 i& _  n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
& X; S8 V6 t+ V( A% [4 G, R) u

如果成真，看着就很科幻，很提气

: E' P0 y0 A4 z* A
9 ~5 A+ U0 `6 S6 K' |1 y/ u/ s肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼

9 I. w  z8 f9 a" m4 U" ~* [$ P
双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须


7 y  Y6 F) S- f% D3 ~大面积的机翼很适合外挂
& U; a1 Q3 ?4 f
) _8 E5 z# ~/ {, g* H: F* \$ L9 y! NP.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。
' A3 c3 g3 C7 ?3 o5 \! U! e% Y8 j5 w  b
' j5 a1 I, D8 M1 s* k, ?" S+ s! P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。
' G2 @1 y- _% f/ }
6 I1 G4 ]7 q: v6 D7 }. z( f
容克-287
  i- D9 U8 d$ k7 y3 \; d
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。
; H0 C4 u. {3 R( d$ p2 y' ~
8 S- G) Y1 N& v: U# hX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。
8 E5 p" C4 P% S1 P
/ \  y$ t- _) y  V# Y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。
8 K5 S  O2 T- }% n' E3 b
, _& ~# |5 k- m, D, x, U
& O; B1 Q2 U: l0 d( I- ]% b2 G. ]0 {P.1216常规一点，改用双尾撑

/ {4 u! L/ V/ {( ~& n3 j, J
发动机还是一样的三点式布置
" _+ h# F! ~1 z) E+ s6 A: F
P.1126没有那么前卫，但还是悄悄搁置了。

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。


波音X-32采用“三立柱”推力
. `7 K, q# j+ {$ F4 K, g
/ ?+ X: @5 R4 k6 d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
  j" G0 \9 k$ ?/ p5 U
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。"

$ W9 F* {- P& W& w' |/ c原理?

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
7 g& e( z+ h$ c: y/ C/ Z& N# Z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？

" a; T' P* l: m. D% o- b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

; B  H  I5 b- ~" T

牛腰 发表于 2024-10-29 19:50
6 c8 z# U5 i* t- }3 C- Y& x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 ...

) j$ i% K& j1 c
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。

4 V% Z$ X& r! O7 u6 j: v% U: i: MAlenia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。


! P. w9 n7 N( R; `
  s" f% |$ m) X- b# x$ C: I

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。

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