什么样的飞机能够垂直起降

一般来说,除了直升机以外,固定翼飞机在起飞降落时都需要较长的跑道,这就需要人们修建占地庞大的机场,这样做不仅成本很高,而且目标很大,容易遭受攻击。如果机场在战时受到攻击,那么起飞、降落需要跑道的飞机就失去了用武之地。而对于直升机来说,虽然其起降不需要跑道,但直升机的速度、起飞重量和升限都无法与固定翼飞机相比,因此人们希望研制可以垂直起降的固定翼飞机。

雅克—38垂直起降示意图
在雅克—38基础上发展起来的雅克—141垂直起降战斗机

实现垂直起降可以有几种办法:倾转发动机喷口,如“鹞”式、AV-8B等战斗机;倾转喷口外加安装升力发动机,如雅克-38、雅克-141、F-35B等战斗机;倾转旋翼,如V-22、BA-609等旋翼机;机体竖直安置,如XFV-1、XFY-1等战斗机。

在这些方法中,战斗机主要是采用倾转喷口或倾转喷口外加装升力发动机的方式,因为这样做就可以采用喷气发动机,使飞行速度更快,甚至达到超声速的水平。但采用这种方式,飞机需要装有较大推力的发动机,或安装大推力的升力风扇。“鹞”式战斗机和AV-8B短距起飞/垂直降落战斗机所使用的英国劳斯莱斯公司研制的“飞马”发动机就是可旋转喷口的涡扇发动机。它有4个可旋转排气喷管,当垂直起降时喷管转向下方,平飞时转向后方,这样用一台发动机就可以满足平飞和垂直起降的需要。结构简单、紧凑的“飞马”发动机方案于1954年提出,几经改型,至1990年初,最新型“飞马11-61”最大起飞推力达到了105千牛(相当于推动约10吨重物的力)。

而雅克-141、F-35B等战斗机则在倾转喷口之外,加装了升力风扇。例如,F-35B的主发动机的喷口向下倾转时,可以提供80千牛的推力,升力风扇则能提供89千牛的推力,再加上两个从主发动机压气机引出的总推力17.4千牛的喷嘴,这样F-35B在垂直起降状态下的总推力超过186千牛,为“鹞”式战斗机的“飞马”发动机推力的两倍左右。

除了采用倾转喷口的方法,还可以采用倾转喷气发动机的办法来实现垂直起降。但由于倾转发动机时,高速转动的发动机轴会产生较大的陀螺力矩,频繁地偏转发动机会对偏转轴和发动机本身都产生较大的作用力,影响其寿命。所以,对于战斗机常用的涡扇式喷气发动机来说,偏转喷管更为实用一些。V-22这类主要用于运输的旋翼机采用的则是涡轮轴发动机,其转速相对于涡扇式喷气发动机慢一些。

V—22旋翼机水平飞行
在舰上垂直降落的V—22旋翼机

其他的垂直起降方式,因为都具有一些较大的缺点,比如可靠性不佳、起降困难等,已经淘汰。

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