垂直起落之路上的匪夷所思（四）

晨枫

& G4 K# i8 s2 ~: ^  I
最“循规蹈矩”的垂直起落还是推力转向，“鹞”式是经典。
1 e: I0 r6 }$ |: X. v
2 q% G6 n/ n% y* @7 r. U
% ~4 p# y  ^+ [8 ~+ g6 Y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

4 K  F5 q+ u7 u5 a9 Y/ t% \0 |
% ^& B1 C& c2 n8 ?: c. c“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

; r2 P  ]  s* J; B' m
. O0 K3 d! ?7 e5 S- k' h; x“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
, i0 f$ D9 i/ s6 T  J! ^
% E! l) r6 F. \; K1 y
喷口有“关节”控制上下偏转，还用“百叶窗”导流
# ^4 _! m  `+ @% A
/ M( N, S" U# t8 [; O
, L6 O2 M' ]$ z  Y; Q“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。
1 L, ^1 J2 h& j" d1 q! N7 D1 Y
& }5 d  {* Y2 G2 Z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。
- J; r8 W; z9 I1 e( {2 H4 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。


& r; m; H! N; k3 Q$ 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
# G+ z$ k( b3 @( q: B7 |3 y
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。


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

; C1 g& O5 O3 R+ K) B: |1 H
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
1 U. p8 W. _4 N5 `  j/ _3 W& l

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

4 x0 N  {) G! n9 U# o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。

& u* b: A1 e  ^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。


  n# ^% b8 q7 i$ X! ]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
, @# d) N( \: M( ~/ E
; u& N0 H9 N* [7 f: I6 ^4 p* K; l
& B. X; ^5 L9 d# H2 j如果成真，看着就很科幻，很提气
1 U& l0 Q+ |( F' v* e: M( Y
5 E- C! p% ^6 }" w9 U1 L7 {
' O* q2 O5 |8 |1 ]* b7 A9 N" F: n& N肚皮翻过来的话，马王爷真是有三只眼


双垂尾是高机动战斗机的标配，也是后置X翼的必须
; J' M  s3 T4 H6 v- c& `9 K: W

大面积的机翼很适合外挂

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。
" a* V( b) n  j  c9 z. Y
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。
. f& a7 \! a) L9 a
* _' R, E: R$ @" H# p
容克-287
+ P- ?0 ~) d1 ]$ D
3 _$ R" v/ j& ]& n) s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。

) r# B; S# K5 ?! _5 PX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。

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。


/ _* A4 Z/ H# i# w. ~. o8 {P.1216常规一点，改用双尾撑
- i4 p3 s4 n/ t
2 x; Q" N" n2 m/ r: d  y
  }( ~  J7 [# s+ H# o- K# d发动机还是一样的三点式布置
* N* W" _) E" C8 v$ Q6 q
P.1126没有那么前卫，但还是悄悄搁置了。

$ T* M4 S$ T& y' Y- u/ V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。


! U2 h7 l: P7 O波音X-32采用“三立柱”推力
4 O1 M! H; x7 i6 {' T+ k0 Y  F
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

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?
* G) J8 h' r9 O* P/ |& c# s& A, c5 c! n
  Q2 g) \. a: z3 S) M% x% d1 i

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
/ g: U: W* z. Z2 P0 a好像老美在意大利偷了不少雅克的技术

( S% N) @& [/ _' f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？

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
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 ...

/ x. n3 r3 s) Z7 w6 o: P2 }# P
( e& j& O. L: A+ @9 ]$ H  C, Y; q没错，不过那和垂直起落没关系啊。

# N$ D6 n! M4 s" p. u3 H( z1 ]& }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。

* i5 W( A1 W$ q6 V7 NAlenia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。


* O1 X- E0 Z% a# d: T

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。

# d- \3 I, ?6 }2 S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