五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】像鸟儿一样腾飞(一) -- 晨枫

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家园 【原创】像鸟儿一样腾飞(二十二)

单独的升力发动机在设计上简单,升力发动机在巡航时不工作,又占用机内体积,这是死重。减少或消除死重是垂直起落飞机一个急需解决的问题。将升力和巡航发动机合二为一,当然就消除了专用升力发动机的死重。巡航和升力发动机合二为一的最直接的方法,莫过于倾转喷气发动机,把发动机直接对着地面吹,当然就产生直接的升力。这么简单的道理,为什么不是垂直起落飞机的首选呢?首先,倾转发动机对发动机在飞机上的位置带来很大的限制,不光机翼、发动机的位置必须和飞机的重心一致,也基本上只有翼下或翼尖位置,这样,一旦部分升力发动机故障或瞬时出力不足,非对称升力容易引起灾难性的事故。倾转旋翼用同步轴解决这个问题,倾转喷气发动机就基本不可能在一侧发动机失效时,由另一侧发动机补偿。再说,发动机本身十分沉重,倾转机构谈何容易。还有,发动机对进气的要求很高,否则发动机效率直线下降,但发动机在倾转过程中,进气的条件很难保证。另外,垂直起落要求在短时间内产生大量的推力,巡航要求工作时间长但推力远远要不了那么多,两者之间在设计上很难协调。由发动机直接产生升力,没法取巧。从极端情况来说,滑跑起飞、用机翼产生升力,只需要很少的推力;但用喷气动力垂直起飞,至少需要1:1的推重比,动力要求高得多。用引射增升、Coanda效应什么的,至少在理论上可以四两拨一斤,小本大利。在发动机推力不足的年代,采用种种“巧”办法还是很有吸引力的。但是,从另一方面来说,直接产生的升力毕竟直接,不容易受到外界非理想条件的限制,理论计算和实际情况之间不会出太大的意外。

美国的贝尔65型研究机最先对倾转喷气发动机进行研究。在“制海舰”还热火朝天的年代,格鲁曼为替代弹射起飞的S-3,推出用倾转喷气发动机的698型方案,作为XFV-12战斗机的补充。高亚音速的“鹞”式战斗机之后,英国一直意图推出超音速垂直起落战斗机,Hawker Siddely并入BAe后,推出P.103方案,也是采用倾转喷气发动机。不过P.103放弃了垂直起落,而是采用超短滑跑起飞/垂直降落的所谓STOVL模式,对发动机的要求大大降低,对实际作战灵活性又没有太大的损失,一度差一点被美英军方选中。

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贝尔65是倾转喷气发动机的先驱,但发动机置于翼下,进气是不是会受到阻碍?

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为了最大限度地简化,贝尔65连常规的起落架也没有,只有直升机才有的滑橇式起落架

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机尾有用于姿态控制的小喷嘴

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格鲁曼S-3作为美国海军航母反潜和加油的主力,已经垂垂老矣,格鲁曼向美国海军提议,用698型垂直起落飞机接替S-3

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格鲁曼698型采用倾转发动机产生垂直起落的升力

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BAe P.103方案,采用倾转的翼下喷气发动机,可以实现超短距起飞和垂直降落,即所谓STOVL(short take off and vertical landing)

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P.103三视图

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据说美国也对P.103表示兴趣,这是美国空军涂装的P.103想象图,和上面的P.103略有不同

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