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垂直起落之路上的匪夷所思(四)

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 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
5 f' a1 ?; _+ }- r3 \7 N& J& M8 ?+ e- T
最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向,“鹞”式是经典。
1 V/ m4 R1 z' @
6 f7 E; O' A# X: m. m( _  i; e$ x9 a  I& k/ T! i
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 {
! w1 ~3 U  c% k5 G' U" I
% ?; x! A8 b+ U+ \6 X6 t2 M
“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
; P( _- s2 v$ U0 _$ r7 O

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+ ~

4 L& ]+ `$ t/ Q8 ?4 t; o9 A% ?$ a; V8 E; ?# L) \' c
喷口有“关节”控制上下偏转,还用“百叶窗”导流7 X3 v. W  c$ `

. k3 n0 l. ~/ T4 U+ I  t0 r; t& F: Q8 @# p
“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
  L% r0 D& }4 A- w& V* _7 c
“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

8 d5 M( T# ?! p2 p/ H3 I8 y' ~5 m8 ^6 Y& B5 D5 C) ~, ?
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

: V$ E0 N# {4 D7 U
$ 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

! [  z/ l  u6 e5 f* ^6 N) E! x3 w2 ?" a, U* i; m0 J
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
5 p* p6 l4 j, r# n8 M; W1 Z2 C

- 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
# G% y" a8 e' a7 {/ b  v. U; ^7 I2 d% y6 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。( 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

( ~$ X! W; n, Y/ W. I- d- g. z( s& t# P" m% G) w2 F. \
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
6 ]! u( ]7 |1 x
3 V; v1 Y2 M% o  y
' 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

+ U/ x: U. j  O9 A/ {  U, f
& 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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0 G# T# ^; {0 r: v* } + [: s" p7 o+ ]3 P; O1 o# z4 ~
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。
5 p: v4 x( k1 }& [  [+ e. T" B. c3 c. N) x2 ]( `
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+ ]
) O! ?, [0 m( |7 L& n) L4 s
; T1 V/ ?( ?' V2 I' p, Z
容克-287: m2 Z$ a  J) ]* q+ [
/ y0 F8 p7 R) u7 H: E& V
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。
5 L, P# N* O% a0 z# p! ]5 @; M$ X
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
  b0 H' x/ P. N& ]' B
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 @1 D3 X4 B1 D% D; ?: V% u, R8 q) S* x

$ N1 ^& E" j3 H/ O4 ^P.1216常规一点,改用双尾撑
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8 [- S* Y$ m& c1 B
发动机还是一样的三点式布置
) G( p- b- Q8 Z5 K/ w- G
" 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。
0 y+ F# A4 [' b& A# c9 `
  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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  • TA的每日心情
    慵懒
    14 小时前
  • 签到天数: 3410 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。"- {* x* g, X& m1 _. i

    ( X' b/ v' C; z原理?
    - f) P# C( P  ?$ m2 `# y7 e1 f0 M- S5 u0 j! z8 Z* x8 z

    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
    # O% i6 U3 E9 C  s1 ]好像老美在意大利偷了不少雅克的技术
    6 I5 a9 r6 s* r) p& O
    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
    ( s' s3 G) @) I6 s为什么到意大利去偷俄罗斯的技术?
    + K, C& U4 H6 a$ Y8 \3 S* i' q
    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
    6 f: f* g1 k1 T! r3 i; b
    牛腰 发表于 2024-10-29 19:50
    ' @+ K" c0 e" P4 b! F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 ...

    " r0 F# D- m0 y% X: I
      C6 ~9 ]% G% ~没错,不过那和垂直起落没关系啊。  e" `$ F/ x( N2 b

    & z' S1 R+ C& J# A3 m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。9 S; H  `6 D6 {$ x* J, e! L8 w
    ' }" d" ^  y% M
    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。
    ( u# o' X0 C% f3 H8 [5 w
    4 r- l8 X3 k& x5 W" N9 j: o
    / C- _2 w2 e* B$ L6 f9 S
    9 n+ I% t0 b7 o2 c
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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+ H$ s0 p- q2 l) t1 C& Z2 u! E
    没错,不过那和垂直起落没关系啊。/ Z5 A: Q9 B" o% u! C: E8 u2 W

    % F3 M& z- E5 o( w& 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 ...

    . X0 T6 i! U; h* f5 f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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