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旋翼飛行原理
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洛克希德的垂直起落艦載機方案
Vought V530 的機翼可以折疊，以減少在航母機庫里的占地面積。其雙涵道渦扇發(fā)動機是其特色，在概念
上是洛克希德 F-35 的升力風(fēng)扇的先驅(qū)
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V-530 的發(fā)動機從垂直起落狀態(tài)向水平飛行轉(zhuǎn)換 / V-530 意圖取代 S-3 艦載反潛機
進入90 年代，美國空軍的 F-16A/B 已經(jīng)開始大批退役，A-10 的替代也早就上了議事日程，美國海
軍的 F-18A/B 也是一樣。更緊迫的是海軍陸戰(zhàn)隊的 AV-8B，空軍的 F-22 已經(jīng)落實了，海軍的 F-18E 也
落實了，但海軍陸戰(zhàn)隊的 AV-8B 面臨后繼無人的窘?jīng)r。面對三軍都需要 F-16/F-18/AV-8 這一級的下一代
戰(zhàn)斗機，美國國會指令三軍聯(lián)合研制，這就是“聯(lián)合打擊戰(zhàn)斗機”（Joing Strike Fighter，簡稱 JSF）
的起源。JSF 要求能夠作為 F-22 和 F-18E 的低檔搭配，并且具有垂直/短距起落能力，以接替 AV-8B，
為此，JSF 具有陸基型、艦載型和垂直起落型，共用基本機體設(shè)計和發(fā)動機。JSF 難度最大的地方，在于
在嚴格控制成本和風(fēng)險的前提下，要求具有垂直起落能力。普拉特.惠特尼的 F119 發(fā)動機已經(jīng)用于 F-22，
被軍方指定為 JSF 的基本發(fā)動機，通用電氣的 F120 作為備選發(fā)動機低速發(fā)展。這里必須對美國航空發(fā)動
機的研發(fā)能力敬佩一下，普拉特.惠特尼從 F119 基本發(fā)動機出發(fā)，一方面大大增加推力以滿足垂直起落的
要求，另一方面左右開弓，同時滿足 JSF 所有方案的不同垂直起落方案，這個功力非同小可。麥道、波音
和洛克希德分別提交了方案。麥道的方案采用單獨的升力發(fā)動機，在氣動布局上為無垂尾的 V 形尾方案，
機翼后緣呈 M 形，可以說是空軍的“先進技術(shù)戰(zhàn)斗機”ATF 競爭中落選的 YF-23 的縮小版。采用單獨的
升力發(fā)動機有利于降低動力系統(tǒng)的研制風(fēng)險，通過適當(dāng)?shù)陌才牛�在主發(fā)動機故障或戰(zhàn)損時，升力發(fā)動機可
以使飛機安全返航，至少在理論上可以實現(xiàn)這樣的動力備份。麥道方案的機翼設(shè)計很有新意，機翼和尾翼
之間的“邊條”既強化翼身融合體，又在大迎角時起到升力體的作用，是神來之筆。但垂直起落設(shè)計了無
新意，死重大，成本高。最大的問題還是在 V 形尾。V 形尾重量輕，隱身好，阻力小，但 V 形尾一動，
在滾轉(zhuǎn)和偏航上就有交聯(lián)，對飛行控制系統(tǒng)的要求很高，對機動性的影響也大，YF-23 就是栽在這上面。
麥道的方案在還沒有進入最后的對比試飛前就被淘汰了。JSF 落選對麥道是致命的，這個曾經(jīng)研制 F-4、
F-15，主要承包 F-18、AV-8 的公司，就這樣降下了帷幕。
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麥道 JSF 的方案可以看到 YF-23 的很多影子，尤其是它的 V 形尾
但麥道 JSF 的進氣道有很重的 F-22 的影子 / 其升力發(fā)動機在理論上可以在主發(fā)動機故障或戰(zhàn)損的時
候，單獨將飛機返航回去
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麥道在情急之中，增加了鴨翼，力圖彌補 V 形尾控制不足的問題，但為時已晚
盡管波音在二戰(zhàn)之前就再也沒有得到過美國戰(zhàn)斗機的訂單，但波音對所有戰(zhàn)斗機競爭從不放過，屢敗
屢戰(zhàn)。正因為沒有歷史，波音也就沒有包袱，設(shè)計方案就敢于另類。波音 JSF 方案是一反美國常規(guī)的大三
角翼方案，采用和“鷂”式相似的升力-巡航發(fā)動機，其血盆大口一般的超大進氣道十分引人注目。由于發(fā)
動機要盡量前置，進氣道只能又大又短，這給隱身帶來很大的問題。波音用“雷達屏障”（radar blocker）
來解決，就是在進氣道中用涂覆雷達吸波材料的導(dǎo)流片使進氣氣流有一定的扭轉(zhuǎn)后才進入風(fēng)扇正面，而這
扭轉(zhuǎn)就有效地阻止電磁波長驅(qū)直入，多次折射、反射的電磁波被反復(fù)吸收能量，最后反射回入射方向時能
量已經(jīng)大大降低，達到降低雷達特征的效果。麥道的 F-18E 的進氣道也是采用了類似的技術(shù)，才達到準(zhǔn)隱
身效果的。導(dǎo)流片的另外一個作用是將進氣氣流理順，增加風(fēng)扇的效率。缺點是結(jié)構(gòu)重量，和導(dǎo)流片產(chǎn)生
的進氣壓力損失。波音 JSF 得到最后對比試飛的資格，代號為 X-32。X-32 的 F119 改型增加了前轉(zhuǎn)向噴
嘴以產(chǎn)生機體重心處的垂直升力，其后是延長的尾噴管，在機尾噴氣，尾噴管可以推力轉(zhuǎn)向，但用于改善
機動性，而不是用于產(chǎn)生垂直升力。事實上，在垂直起落是，主要垂直升力由前噴嘴實現(xiàn)，姿態(tài)控制噴嘴
實現(xiàn)其余的升力，尾噴管關(guān)閉。X-32 的 F119 還有一個特色：從發(fā)動機風(fēng)扇引出高壓空氣，在前機體下方
向下噴射，形成氣簾，阻止熾熱噴氣回流到進氣口。發(fā)動機上所有和垂直起落有關(guān)的額外系統(tǒng)總重約 300 公
斤。X-32 肥厚、寬大的機翼為機內(nèi)燃油提供了極大的容積，機翼翼載小，機動性相當(dāng)好。X-32 的問題在
于過于圍繞垂直起落性能而設(shè)計，常規(guī)起落的性能損失太大。海軍對此尤其敏感，對無尾三角翼布局極力
反對，因為航母上起落所必需的大迎角性能難以得到保證。波音試圖亡羊補牢，在最后時刻將 X-32 改稱
有尾布局，但為時已晚。
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波音 JSF 最大的特點有兩個：一個是無尾三角翼，這是康維爾 F-106 后第一架美國的無尾三角翼戰(zhàn)斗機 /
第二個特點是其超大的進氣道，這是采用機內(nèi)的升力-巡航發(fā)動機所必需，但對前向隱身帶來很大的挑戰(zhàn)
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波音 JSF 的肥大的機體對布置武器艙十分有利 / 但波音 JSF 也是美國現(xiàn)代航空史上少有的丑陋
波音 X-32 的垂直升力機制基本和“鷂”式同出一轍，不同的是后向噴管一直延伸到機尾，在垂直起落時，
使用偏轉(zhuǎn)裝置，從機身重心附近就“提前”噴射出來，這樣對后機身氣動設(shè)計比較容易 / 懸停中的 X-32，
不容易看到的是，進氣口稍后的地方，有一個輔助噴口，有壓氣機導(dǎo)出高壓空氣，向下噴射一道冷空氣簾，
用于阻隔熾熱噴氣的回吸
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波音和洛克希德的不同的 F119 發(fā)動機變形，其中藍色的部分為基本發(fā)動機，黃色部分為垂直起落專用的
擴充部分
　
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