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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页XF-109 全尺寸模型 西德“全垂直起落化空军”计划中的运输机部分由多尼尔 Do.31 完成。Do.31 采用翼尖升力发动机和翼下升力-巡航发动机。为了可靠性，翼尖的升力发动机组达到每侧 4 台之多，翼下发动机可以推力转向，增加垂直起落时的升力，并在巡航时提供推力。Do.31 完成了大量的试飞科目，但在试飞中发现油耗惊人的问题。同时，垂直起落时，噪音非常惊人。翼尖巨大的升力发动机舱也在巡航时引起很大的阻力，作为战术运输 机，并不实用。随着北约战略从大规模核报复向灵活反应转变，空军对垂直起落的要求大大降低，Do.3
2、1 也随之下马。多尼尔在战后专注于垂直/短距起落运输机，这是采用翼尖升力发动机加翼下升力-巡航发动机的 Do.31，本来要作为西德空军的主要战术运输机，和 VC-101、VAK-191 一起，构成一个“全垂直/短距起落化”的西德空军Do.31 在悬停中，可以清楚地看到所有升力发动机门都打开了Do.31 在平飞中，可以看到，巨大的翼尖升力发动机舱形成很大的巡航阻力 / Do.31 已经远远超过方案阶段，多尼尔制成两架原形机翼尖升力发动机的好处是不占用机内体积 / 翼下升力-巡航发动机的细节翼尖的升力发动机细节 / 打开的翼尖升力发动机排气口 60 年代时，垂直起落的风潮也席卷了欧洲民航界，德国航
3、空工业力图在垂直/短距起落客机市场取得突破，在研制垂直起落军用运输机的同时，举办了一个垂直起落客 机的竟标，其中不乏富有创意的方案，前述 Messerschmitt Bo.140 和 VFW VC-180 也是其中的候选，更有喷气式的 HFB-600，极有创意地采用涡喷发动机驱动风扇，而风扇的推力方向由百叶窗导流板控制，在垂直和水平之间转换，实现垂直升力和水平推力。HFB- 600 在机身内另外布置 4 台专用的升力发动机，不直接喷气产生推力，也是驱动风扇产生推力，相当于涡浆发动机的变种，比纯喷气的低速推进效率更高，这对民航飞机更为重要。同期，德国航空工业力图在垂直/短距起落客机市场取得突破，
4、有国防部和汉莎航空出面，组织竟标，这是 HFB-600 方案翼下的发动机不直接喷气，而是驱动风扇，风扇的推力方向可以由“百叶窗”转动，在直接升力和巡航推力之间转换 / 机身中段另有 4 台专用的升力发动机，同样驱动升力风扇，而不是直接喷气产生推力 西德的“全垂直起落化空军”中攻击机部分是 VAK-191，这也是将专用的升力发动机和机身内的升力-巡航发动机相结合的方案，在机身前后各布置一台升力发动机，在中机身再布置一台类似“鹞”式的 “飞马”发动机的升力-巡航发动机。VFW（Vereinigte Flugtechnische Werke，包括 Focke-Wulf、Heinkel 和 Weser
5、）的 VAK-191 是按北约大规模核报复的要求设计的，用来替代 Fiat G.91 轻型攻击机，是北约当时最为轻小的垂直起落战术飞机。在设计期间，北约战略改为灵活反应，VAK-191 设计要求随之改变，降低核攻击的要求，更强调常规攻击和作战灵活性。VAK-191 最大的问题是携载能力不足，短距起落靠滑跑中启动升力发动机实现，技术要求高，飞行员工作负担太大，在实战中不实际。意大利退出共同研制计划后，VAK- 191 作为量产型飞机的计划就中止了。VAK-191 在垂直起飞，注意其打开的升力发动机进排气口VAK-191 的发动机试验台正在试验VAK-191 的 RB193 升力-巡航发动机，注意
6、其与罗尔斯.罗伊斯“飞马”发动机惊人的相似，这是罗尔斯.罗伊斯和 MTU 合作研制的，难怪 / 打开的后升力发动机进气口翼尖倾转的升力-巡航发动机有减少向下喷气对机身烧蚀的好处，喷气回吸的问题也相对比较好解决，但沉重的发动机像哑铃一样 挂在翼尖，远离重心，横滚方向的转动惯量很大，对机动性非常不利。像上述倾转喷气一样，在垂直起落阶段，远离中轴的升力发动机一旦故障或瞬时出力不足，非 常容易引起灾难性的事故，所以 VJ-101 和 XF-109 都在翼尖采用双份发动机，但进一步增加翼尖发动机组的重量和复杂性。如果把升力发动机全部集中到机身内，这个问题就可以得到解决。苏联的雅可夫列夫就是这 么做的，直
7、接结果就是：雅克-38 只有两台升力发动机和一台升力-巡航发动机。机体内的升力发动机也降低了单发失效对安全的威胁。但升力发动机安装在机体内，也是有其问题的。首先，炽热的 喷气里发动机进气口很近，容易造成喷气回吸问题。第二，高速喷气在机体下延地面向两侧流动，而机体上方除升力发动机进气口附近外，空气相对静止，造成使机 体向地面吸附的效果，即所谓 suck down。雅克-38 在使用中对飞行员的操控要求十分苛刻，一个不小心，就会出事故。雅克为此专门设计自动弹射救生系统，在垂直起落阶段，一旦机体倾斜超过一定程度，就自动弹 射，速度和高度达到一定程度以上，自动解除。从某种意义上说，雅克-38 是为了和
8、“基辅”级航空母舰配套而匆匆投入使用的。作为作战飞机，雅克-38 并不成功，只有 600 公斤的载弹量、100 公里的航程和有限的机载电子设备，在实战中，很难作为同时代的 F-14、F-18 的对手。雅克-38 的可靠性也十分糟糕，第一个中队的 6 架雅克-38 随“基辅”号出航时，出发伊始，就有一半不能飞，等到一个月后返航时，只剩一架还能升空了。为了尽可能增加航程和载弹量，苏联海军飞行员最后走上德国和英 国同行的路，采用短滑跑起落。但早期的雅克-38 没有考虑滑跑起飞，前机轮不能控制转向。雅可夫列夫设计局根据使用经验，设计了改进型雅克-38M，不光前机轮可以转向，而且在机背升力发动机进气口两
9、 侧，增加了纵向的挡板，可以缓解一点喷气回吸的问题。苏联曾经想过将雅克-38 用于前线近距对地支援，并在阿富汗试验性地部署了几架雅克-38，但垂直起落时造成的巨大尘土大大增加发动机的磨损，也严重恶化了飞行员视界，危害飞行安 全。很高的地勤支援要求也使前线部署不实际，这个想法很快就放弃了，雅克-38 再也没有作为陆地起落的战斗机部署过。苏联解体后，军费剧减，鸡肋的雅克-38 在 92 年就 退出现役，配套的“基辅”级航空母舰也很快推出现役，其中的“明斯克”号成了中国人的海上主题公园。 最早在海上遭遇雅克-38 时，西方很是为之一震：莫非这是航母化的苏联海军的前奏？雅克-38 曾经是苏联海军航母化
10、的希望，但只有 600 公斤的载弹量和 100 公里的作战航程，使雅克-38 的实际作战空域和图中相差不远 / 可以看到，前升力发动机的进气门和排气门已经打开，升力-巡航发动机的喷口也转向垂直按照设计，雅克-38 只能垂直起落，但飞行员们创造性地使雅克-38 短滑跑起落，大大改善了航程和载弹雅克-38 试验过在民船上垂直起落，由于对甲板烧蚀过于严重，只有在紧急情况下偶尔为之，没有作战价值，最后放弃了雅克-38M 是雅克-38 的改进型，外表上最明显的改动，就是机背升力发动机进气口两侧的挡板，用于改善喷气回吸的问题。不太明显的改动是前机轮改为可转向，便于短滑跑起落时的控制 / 雅克-38 双座型
11、，这可以竞选选丑冠军了苏军曾试图将雅克-38 用于陆上的近距空中支援，但垂直起落造成的沙尘对发动机寿命和飞行员视野影像太大，其载弹、航程太低，对地勤的要求太高，远远不如武装直升机实用，很快放弃了 在雅克-38 的基础上，雅可夫列夫设计局进一步设计了超音速的雅克-41（也称雅克-141）。雅克-41 在设计上比雅克-38 要成熟很多，据说作为战斗机的基本性能不亚于米格-29，那比雅克-38 是一个非常大的进步。雅克-38 的发动机喷口是 Y 形的，在中机身向两侧分叉。这是为了保证升力-巡航发动机的喷口在机体重心附近。雅克-41 反其道而行之，采用单一的向量喷口，但尾翼安装在喷口两侧的尾撑上。雅克
12、-41 进行了成功的试飞，但雅克-41 生不逢时，正好赶上苏联解体，军购急剧缩水。雅可夫列夫用自己的经费还勉强支撑了几年，希望能吸引外国合作伙伴，但没有结果。海湾战争和 ATF 竟标后，雅可夫列夫看到隐身对新一代作战飞机的影响，将雅克-41 按隐身要求修形成雅克-43，后来还进一步改进成雅克-201，最后还是无果而终。然而，洛克希德看中了雅克-41 的设计经验。尽管不能说 X-35 抄袭雅克-41，但 X-35 的设计受到雅克-41 的影响是没有问题的，尤其是其升力-巡航发动机的安排，这是和雅可夫列夫交流的结果，洛克希德也供认不讳。雅克-41（也称雅克-141）是吸取雅克-38 的经验后研制的
13、，本来有望成为第一架实战型超音速垂直起落战斗机，图中可以清楚地看到尾矢量喷管转到垂直起落状态，升力发动机的进气门、排气门也已经打开雅克-41 在较高高度悬停，可以看到升力发动机正在工作。较长的尾撑和双垂尾是配平全机重心的需要吸取雅克-38 的经验后，雅克-41 从一开始就是按可以常规滑跑起落设计的 / 雅克-41 的主要用户当然还是海军在 91 年海湾战争后，雅可夫列夫意识到隐身将是新一代作战飞机的重要特征。在见识了 F-22 的新姿后，雅可夫列夫急忙推出雅克-43 的方案，明显地采用一些隐身修形，但雅克-41 的基本布局不变雅克-43 将比 F-35 更大，但性能就不好说了，毕竟是萝卜、青菜
14、，不好比还有更时尚的雅克-201 方案，不过没有走下纸面喷气式垂直起落飞机的终极当然是只用升力-巡航发动机，没有专用的升力发动机或巡航发动机，最大限度地减少死重。法国人 Michel Wibault 在 50 年代构想了这样一台发动机，将发动机主轴延长，驱动四台可以倾转的离心式压缩机，产生垂直升力，主发动机喷口也用百叶窗导流板，将剩余推力用于垂直起落。 用四台压缩机是为了同时提供前后左右的姿态控制力矩，即所谓“四立柱原理”（4 poster），用离心式压缩机是因为当时技术条件下，离心式压缩机体积最小，产生的压力最高。事实上，早期喷气发动机很多都是用离心式压缩机的。 Wibault 找上法国航空
15、界，但法国空军的兴趣集中在看起来技术上风险较小 tail sitter，后来导致 SNECMA Coleoptere 系列，对 Wibault 的“体制外”的方案没有兴趣，Wibault 只好去找北约的美国资助的“共同武器开发计划”（Mutual Weapons Development Program，简称 MWDP），MWDP 的 Johnny Driscoll 很快把 Wibault 的设想转交给英国的 Bristol 航空发动机公司，当时 Bristol 正在设计用于 G.91 轻型攻击机的M WDP 资助的 Orpheus 发动机，所以两家互相都很熟悉。Bristol 的 Gordon
16、 Lewis 很快把 Wibault 的离心压缩机更换成效率更高的轴流压缩机，并把核心发动机更换成最新的 Orpheus，新的发动机成为 BE.52，并申请了专利。Bristol 把 BE.52 的方案呈交给 MWDP，MWDP 出资 75%，Bristol 出资 25%，两者联合起来，向 Short 飞机公司兜售。Short 正在打 MWDP 的主意，一口答应，但资金到手后，还是回到前面提到过的 SC.1 研究机，把 BE.52（此时改名为 BE.53）为基础的垂直起落研究机丢到脑后去了。Michel Wibault 的方案，用轴驱动的离心压缩机产生垂直升力布雷盖 1010 方案准备采用类似 Wibault 的设计，但法国空军的兴趣集中在 SNECMA 的 Coleop
