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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(二十八)

“鹞”式是至今唯一参加过实战的垂直起落战斗机。在马岛战争中,作为皇家海军特混舰队唯一的舰载战斗机,“鹞” 式在实战中,创造性地使用推力转向,极大地增强了空战机动能力,打破了高亚音速战斗机难以匹敌超音速战斗机的谜思。采用跳板起飞后,“鹞”式的航程和载重大大增加,极大地增加的实战性能。垂直起落能力使“鹞”式在恶劣气候的出动能力甚至超过弹射起飞、拦阻降落的常规舰载战斗机。“鹞”式不仅在马岛实战中证明了自己的能力,而且重新点燃了中小国海军的航母之梦,成为意大利、西班牙、印度、泰国海军航母舰载机唯一现实的选择。美国海军陆战队是“鹞”式的最大的海外用户。在美国海军陆战队里,“鹞”式称为AV-8,参加了91年的海湾战争、95年中的波黑和科索沃战争以及2003年的伊拉克战争。尽管美国海军最终抛弃了“制海舰”的概念,美国海军陆战队没有完全放弃这个概念,而是把“制海舰”和大型两栖攻击舰结合起来。大型两栖攻击舰的大甲板本来是给垂直登陆的直升机用的,但给“鹞”式用,也同样合适。美国海军陆战队的打算是,在登陆阶段,“鹞”式从两栖攻击舰上出击,提供滩头的局部制空权和近距支援;上陆后,在陆上用钢板铺简易起落场,从陆上出击,随陆战队的地面部队向纵深滚动。然而,在实战中,美国海军陆战队还没有遇到向离岸纵深进攻的需要,在陆地上建造简易机场,也不仅是用钢板铺跑道的问题,还有油料、军械、维修和其他地勤问题,不如直接从两栖攻击舰上出击,所以“鹞”式没有在陆地上前进部署过。不过,“鹞”式的垂直起落能力和跳板起飞要求也给飞行员训练带来更高的要求,垂直起落和跳板起飞都是容易出事故的时候,90年代,美国海军陆战队曾在不长的时间内在接连损失45架“鹞”式,英国皇家海军和空军的“鹞”式也是一样的问题,原因基本上是垂直起落阶段发动机故障或飞行员操作失当。发动机的问题通过不断的技术改进得到解决,飞行员训练也通过双座型“鹞”式逐渐得到解决。

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“赫尔姆斯”号航母上的“海鹞”式在恶劣天气中准备起飞

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油画描绘了“海鹞”正在追击攻击圣卡洛斯湾的英国舰船后撤离的阿根廷“短剑”式战斗机

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“海鹞”正在“大西洋运送者”(Atlantic Conveyer)号上着陆,这艘集装箱船临时改装的简易航母后来被阿根廷的飞鱼导弹击沉,随船沉没的还有若干“鹞”式和CH-47直升机

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英国皇家海军的“海鹞”从“无敌”号航母出击,执行伊拉克南方禁飞区任务

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美国海军陆战队的AV-8B刚从出击返航会伊拉克的Al Asad基地

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AV-8B在航母上作垂直降落

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英国皇家空军的“鹞”式在伊拉克作夜航出击

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美国海军陆战队的AV-8B正在伊拉克沙漠上空作空中加油

用单一的升力-巡航发动机最大限度的避免死重,“雀鹰”/“鹞”式不是第一家。美国的贝尔首先用X-14研究机验证了转向喷管产生垂直升力的原理,日后Hawker的试飞员Bill Bedford在Ralph Hooper访美期间,在X-14上作过试飞,重点探索垂直起落和水平飞行之间的过渡,对日后“雀鹰”的设计和试飞提供了极其宝贵的第一手资料。苏联的第一架垂直起落研究机雅克-36也是采用转向喷管。X-14和雅克-36遇上共同的问题:为了确保垂直升力的作用点在机体重心附近,发动机必须尽量往前安装,这样就需要一个长长的后机身来平衡发动机的重量,后机身有一个显著的“阶梯”形,大大增加气动阻力,全机布置也极不平衡。为了保证姿态控制,雅克-36在机头还特地向前延伸出一根又粗又长的杆子,用于安装俯仰控制的喷嘴。西方情报机关一开始对这根长杆的作用十分困惑,有人甚至开玩笑地说,这该不是苏联恢复了海军在风帆时代的冲撞战术,要用这根“长枪”把敌机捅下来吧?这些早期的尝试作为实用型飞机的气动设计并不成功,尽管苏联曾在航展上为雅克-36象征性地安装过武器,想使之实用化,但是这些早期的经验为后来的“雀鹰”/“鹞”式和雅克-38提供了思路:采用分叉式尾喷管,从两侧避开后机身,使机身和尾喷管的流线型大大改善。但是这还是不能避免单一升力-巡航发动机的另外一些固有的问题。为了实现垂直起飞,发动机必须具有很大的推力。事实上,“鹞”式战斗机的“飞马”发动机曾经是西方推力最大的战斗机用喷气发动机。但是,为最大推力而优化的发动机对巡航油耗的降低不利。为了最大推力,发动机的核心加大,进气道也必须加大,但巡航时要不了那么大的推力,过大的进气道和发动机造成不必要的阻力和结构重量。由于升力-巡航发动机的特殊结构,极其和机体设计的高度一体化,不经过大动干戈的改动,在别的战斗机上成功应用的新型发动机很难应用到垂直起落战斗机上,所以“鹞”式的“飞马”发动机一用就是40年,尽管罗尔斯•罗伊斯一直在不断改进,但“飞马”的核心发动机依然是40年前的Bristol Orpheus。这个问题直到F-35采得到解决。

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贝尔X-14首先验证了向量推力用作垂直起落的原理,Hawker的试飞员在X-14上获得了宝贵的垂直起落经验,大大帮助了日后Kestrel的试飞

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为了使矢量喷口能够安排在重心附近,两台发动机只能拼命往前放

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雅克-36是苏联第一架真正的垂直起落飞机

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雅克-36的发动机布置和贝尔X-14相似,也是拼命往前放

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机头、机尾和翼尖有姿态控制喷嘴,其中机头的姿态控制喷嘴在延长杆的顶端

英国皇家空军从一开始就是把“鹞”式战斗机作为过渡性的应急之作,最终目标依然是超音速垂直起落战斗机,所以很早就开始研究“鹞”式的后继方案。由于位于Kongston的Hawker是“鹞”式的始作俑者,“鹞”式的后继方案基本都是在Kingston的原Hawker的设施里搞的,所以被称为Kingston Projects。以下是Kingston Projects中的一些方案,有些达到具体设计阶段,有些只是初步概念。

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超音速垂直起落一直是“鹞”式之后可望而不可及的目标,BAe P.1214采用前掠翼以解决发动机和喷口位置必须处于全机重心的矛盾

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BAe P.1214的三视图

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这个模型更清楚地表示了发动机喷口的布置

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Hawker-Siddley P.1216方案,重点在于超音速,格外长的尾撑用于平衡全机重心,主发动机的向量推力喷口可以布置在重心附近

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P.1216的三视图

受到“鹞”式成功的鼓舞,和美国海军在80年代“制海舰”设想的驱动,美国航空工业也推出一些意图取代S-3舰载反潜机的方案,如图中的洛克希德方案和沃特V-530方案,V-530的双涵道涡扇发动机是其特色,在概念上是洛克希德F-35的升力风扇的先驱。

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洛克希德的垂直起落舰载机方案

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Vought V530的机翼可以折叠,以减少在航母机库里的占地面积。其双涵道涡扇发动机是其特色,在概念上是洛克希德F-35的升力风扇的先驱

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V-530的发动机从垂直起落状态向水平飞行转换

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V-530意图取代S-3舰载反潜机

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