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本帖最后由 晨枫 于 2024-10-29 20:00 编辑
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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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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: c. O9 D6 Y+ G# y+ I7 {
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“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1 Y; s/ I% P6 i1 }( v3 g! e$ ^: D
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0 [, A$ Q4 }+ q& Z8 ^- C“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 z% a: ?! p7 G; c$ R+ ~
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喷口有“关节”控制上下偏转,还用“百叶窗”导流7 X3 v. W c$ `
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“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 d* V/ g5 a/ S& b
$ v; Z( }+ g" D! O1 w4 v( Y' U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。7 g' m0 \; m' S& J
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“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。 Y. b5 `& t* Q- f5 i7 x9 ]% p
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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3 P, |# X( m0 O1 K2 w# O
6 I/ K/ s8 w( T( u3 u& i' G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。1 n0 u. O9 O4 k* f9 s
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$ g/ d- ]/ c5 k- {4 q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8 I [) G- O8 L
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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8 Y8 K+ I/ M" y6 P
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- J' b1 g9 W- u s1 b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
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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。( P8 I, V& b3 G t: u! F
# U8 b" }# e& R/ F' i, u: q8 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。" E: e5 }; A- A- n ^! D# v
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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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' W3 P' C5 E4 j4 I! g如果成真,看着就很科幻,很提气" d) q3 V1 ^1 P' }: e0 D3 z
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& L" f7 ^' ^. M" y" z+ @, b/ J" w6 P肚皮翻过来的话,马王爷真是有三只眼
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# s( [, D: n; O2 Z双垂尾是高机动战斗机的标配,也是后置X翼的必须
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大面积的机翼很适合外挂; v; j. i8 K) |& Q8 O" r4 p! }- s+ P
8 I% G# o! S, c2 y: a$ W( b: aP.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。
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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。- I k( `& z* i3 T3 a+ ]
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容克-287: m2 Z$ a J) ]* q+ [
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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。
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7 n- }7 E( \" A9 e" F5 a; Y; IX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。- D: }( [, u% E- J7 D4 n, K
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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。
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$ N1 ^& E" j3 H/ O4 ^P.1216常规一点,改用双尾撑
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发动机还是一样的三点式布置
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" b c p; y- }5 H+ y9 d/ I; `" TP.1126没有那么前卫,但还是悄悄搁置了。
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m% L# K" J, W% J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。' s% }! B) D+ d' h. O9 Y; B' ^% b
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波音X-32采用“三立柱”推力
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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
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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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