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時間:2010-10-21 11:52來源:藍天飛行翻譯 作者:admin
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間的空曠場地起落的客機,對垂直起落客機的要求應運而生,英國、德國對此特別起勁。英國航空工業在
美國的壓力下,越來越感到力不從心,急于另辟蹊徑,開拓新戰場,擺脫被動。德國航空工業在戰爭中受
到徹底的破壞,戰后初期也由于種種限制和人才流失,陷于假死狀態,同樣急于抓住機會,走出困境。采
用專用分立的升力發動機的布局在技術上相對簡單,可以通過增減升力發動機的數量適應不同重量級的客
機,也可以在不易布置常規發動機的位置安裝升力發動機,適應氣動設計的需要,英、德不約而同地從這
里入手,研制垂直起落中短程客機。但大量的升力發動機造成巨大的噪音問題,給垂直起落客機在人煙密
集地點起落帶來很大的環境問題。大量的升力發動機的油耗也是民航不能接受的。民航客機比軍用飛機的
安全性要求要苛刻很多,垂直起落階段,一旦個別升力發動機故障,立刻影響飛機的平衡和控制,非常容
易失事。Short SC-1 在設計時就考慮到這個問題,特別設計了 50 年代還很罕見的三余度陀螺自動增穩系
統,但在試飛中三個陀螺都出故障,還是墜毀了,這對民航客機是不容許的。采用專用升力發動機的垂直
起落客機的種種技術和經濟難關,最終使各國放棄了在市中心使用垂直起落客機的計劃。
HS.141 初看并沒有太大的特別,但是采用 16 臺升力發動機加兩臺推進發動機
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VFW VC-180 采用類似的概念
不過將十臺升力發動機從翼根移到翼尖,改善了懸停狀態的控制,也把重量移到翼尖,為機翼卸載
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多尼爾 Do.231 是 Do.31 的發展型 / 也是很猛,12 臺升力發動機,比 HS.141 進步的地方在于,升力發
動機不僅用于提供升力,還兼做姿態控制
模型的底部可以清楚地看到升力發動機的排氣門
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意大利的 Fiat G.222 是為了滿足意大利空軍垂直/短距起落戰術運輸機要求而設計的,由垂直起落型(2x4
臺升力發動機),短距起落型(2x2 臺升力發動機)和常規起落型(無升力發動機),圖為垂直起落型
最后常規起落型投產 / 洛克希德按許可證生產,作為 C-130 下一級的補充,美軍編號 C-27“斯巴達人”
單獨的升力發動機在設計上簡單,升力發動機在巡航時不工作,又占用機內體積,這是死重。減少或
消除死重是垂直起落飛機一個急需解決的問題。將升力和巡航發動機合二為一,當然就消除了專用升力發
動機的死重。巡航和升力發動機合二為一的最直接的方法,莫過于傾轉噴氣發動機,把發動機直接對著地
面吹,當然就產生直接的升力。這么簡單的道理,為什么不是垂直起落飛機的首選呢?首先,傾轉發動機
對發動機在飛機上的位置帶來很大的限制,不光機翼、發動機的位置必須和飛機的重心一致,也基本上只
有翼下或翼尖位置,這樣,一旦部分升力發動機故障或瞬時出力不足,非對稱升力容易引起災難性的事故。
傾轉旋翼用同步軸解決這個問題,傾轉噴氣發動機就基本不可能在一側發動機失效時,由另一側發動機補
償。再說,發動機本身十分沉重,傾轉機構談何容易。還有,發動機對進氣的要求很高,否則發動機效率
直線下降,但發動機在傾轉過程中,進氣的條件很難保證。另外,垂直起落要求在短時間內產生大量的推
力,巡航要求工作時間長但推力遠遠要不了那么多,兩者之間在設計上很難協調。由發動機直接產生升力,
沒法取巧。從極端情況來說,滑跑起飛、用機翼產生升力,只需要很少的推力;但用噴氣動力垂直起飛,
至少需要 1:1 的推重比,動力要求高得多。用引射增升、Coanda 效應什么的,至少在理論上可以四兩撥
一斤,小本大利。在發動機推力不足的年代,采用種種“巧”辦法還是很有吸引力的。但是,從另一方面
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來說,直接產生的升力畢竟直接,不容易受到外界非理想條件的限制,理論計算和實際情況之間不會出太
大的意外。 美國的貝爾 65 型研究機最先對傾轉噴氣發動機進行研究。在“制海艦”還熱火朝天的年
代,格魯曼為替代彈射起飛的 S-3,推出用傾轉噴氣發動機的 698 型方案,作為 XFV-12 戰斗機的補充。
高亞音速的“鷂”式戰斗機之后,英國一直意圖推出超音速垂直起落戰斗機,Hawker Siddely 并入 BAe
后,推出 P.103 方案,也是采用傾轉噴氣發動機。不過 P.103 放棄了垂直起落,而是采用超短滑跑起飛/
垂直降落的所謂 STOVL 模式,對發動機的要求大大降低,對實際作戰靈活性又沒有太大的損失,一度差一
點被美英軍方選中。
貝爾 65 是傾轉噴氣發動機的先驅,但發動機置于翼下,進氣是不是會受到阻礙?為了最大限度地簡化,
貝爾 65 連常規的起落架也沒有,只有直升機才有的滑橇式起落架
機尾有用于姿態控制的小噴嘴
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格魯曼 S-3 作為美國海軍航母反潛和加油的主力,已經垂垂老矣,格魯曼向美國海軍提議,用 698 型垂
直起落飛機接替 S-3 / 格魯曼 698 型采用傾轉發動機產生垂直起落的升力
BAe P.103 方案,采用傾轉的翼下噴氣發動機,可以實現超短距起飛和垂直降落,即所謂 STOVL(short take
off and vertical landing) / P.103 三視圖
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據說美國也對 P.103 表示興趣,這是美國空軍涂裝的 P.103 想象圖,和上面的 P.103 略有不同
從純傾轉噴氣退一步,將傾轉噴氣和專用升力發動機混合使用,可以增加發動機布置上的靈活性。這
樣可以降低對升力-巡航發動機的推力要求,緩解工作條件,延長壽命,另外增加專用的升力發動機作為升
力-巡航發動機的補充,用于短時間的垂直起落。在冷戰高峰的 60 年代,西德作為抵御上萬輛蘇軍坦克和
幾千架作戰飛機的前沿,面臨作戰機場在第一時間被全面摧毀的現實危險,著力研制垂直/短距起落作戰飛
機,曾有計劃組建一支“全垂直/短距起落化”的空軍,其戰斗機部分稱為 VJ-101,最后獲選的方案就是
 
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