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改變海戰史的垂直起降技術,F35從這裡起飛

在今天看來, F35是一種相當成功的垂直/短距起降飛機。 但是你是否知道, 在今日風光背後, F35身上最重要的垂直起降技術經歷了多少曲折和坎坷呢?

垂直起降是指固定機翼飛機可以垂直起飛或在無跑道情況下正常起飛, 而人們對垂直起降的追求也來自實戰的需求。 我們知道飛機在天空中翱翔, 需要通過機翼上下表面不同流動速度的空氣產生壓力差形成向上的升力。 這迫使飛機起飛和降落需要至少數百米甚至上千米的滑跑距離來進行加、減速。 可這樣的話飛機對機場過於依賴, 戰時敵人只要破壞跑道就能癱瘓整個機場。

從上世紀60年代開始, 歐美和蘇聯對於垂直起降飛機投入了大量的精力進行研究, 在研究中技術人員發現垂直起降飛機有諸多問題。 比如垂直起降飛機起降時飛行員面朝藍天, 視野太差, 會帶來嚴重安全隱患;還有垂直起降飛機起飛的時候需要推重比大於1才能飛起來, 但普通起降的話推重比並不需要這麼大, 這就造成了發動機推力的浪費, 推力的浪費意味著著本來你只能少帶導彈或者燃油;此外垂直起降飛機低速時缺乏有效的操縱手段, 垂直向平飛姿態的轉換面臨複雜的氣流變化這些問題都不好解決。

上世紀60年代時, 中國也開展過一個短距起飛/垂直降落戰機專案。 是以殲6為基礎進行研發, 可惜後來沒能突破技術瓶頸很快被放棄, 如今軍迷們也只能看看想像圖了。

在發動機水準很不理想的時期,

垂直起降戰鬥機的研發簡直可以說是辛酸。 在垂直起飛的狀態下, 飛機的起飛重量很難做大, 攜帶的燃油和武器都非常有限——用飛行員的話說, “甚至飛不出機場圍牆”。 這種高不成低不就的局面致使垂直起降飛機後來的發展相當的蕭條, 各國相關型號數量屈指可數。

不過, 英國人始終沒放棄研究。 二戰以後英國失去了所有大型航母艦隊, 需要一種造價低廉的新型航母, 垂直起降這種飛機恰好特別適合於這個用途。 1966年, 英國人成功研發出鷂式垂直起降戰機。 鷂式垂直起降戰機能成功的關鍵在於飛馬噴射發動機, 鷂式戰機就是圍繞此發動機去設計的。 飛馬噴射發動機有4個向量推力噴口, 把發動機放在飛機重心位置而4個噴口凸出於機身四周, 當其4個噴口向下並產生大於其推力/重量比為1的推力時, 此架飛機就可以向上升, 反之在降落時其噴口會向下產生小於其推力/重量比為1的推力。 借助向量推力系統, 鷂式可以做到一般固定翼戰鬥機做不到的空戰動作。

鷂式飛機最終取得了巨大的成功,它與滑躍技術的結合使英國用不到9億英鎊的造價就得到了擁有完整航空作戰能力的小型航母艦隊,並以此贏得了馬島戰爭。相對於預計造價就達到35億英鎊的CAV01航母方案,成本甚至不到其1/4。此後很多國家都引入了鷂式與滑躍起飛的組合,連美國空軍也一次性買了100多架。

美軍在使用AV-8B鷂式飛機時體驗到垂直起降戰鬥機的優勢,決心大力發展垂直起降飛機。根據美軍使用AV-8B鷂式的經驗,完全垂直起飛沒有多大戰術意義,垂直起飛要求飛機的發動機提供全部的升力,這樣對起飛重量有非常嚴苛的要求,導致戰機無法滿載起飛,不要說掛載重型武器了,甚至就連自身內部油箱也無法裝滿燃油,否則會因為超重而飛不起來。鷂式攜帶武器垂直起飛的作戰半徑只有92公里,甚至還沒有驅逐艦自身的導彈射程遠,實戰價值是極其有限的。

因此F35B最終決定短距起飛、垂直降落。在這種模式下:升力風扇也需要工作,尾噴口也需要偏轉,但並不需要提供全部的升力。起飛時升力風扇的噴流向後傾斜15度,飛機的主發動機向下傾斜65度,發動機大約會產生總推力72%的水準方向推力,和總推力68%的升力。在這種情況下,F35B滑跑122米可以達到22.7噸的起飛重量。扣除14.7噸的空重,還有8噸的有效載荷,可以裝滿燃油(6.1噸)並攜帶1.9噸的彈藥。

鷂式飛機最終取得了巨大的成功,它與滑躍技術的結合使英國用不到9億英鎊的造價就得到了擁有完整航空作戰能力的小型航母艦隊,並以此贏得了馬島戰爭。相對於預計造價就達到35億英鎊的CAV01航母方案,成本甚至不到其1/4。此後很多國家都引入了鷂式與滑躍起飛的組合,連美國空軍也一次性買了100多架。

美軍在使用AV-8B鷂式飛機時體驗到垂直起降戰鬥機的優勢,決心大力發展垂直起降飛機。根據美軍使用AV-8B鷂式的經驗,完全垂直起飛沒有多大戰術意義,垂直起飛要求飛機的發動機提供全部的升力,這樣對起飛重量有非常嚴苛的要求,導致戰機無法滿載起飛,不要說掛載重型武器了,甚至就連自身內部油箱也無法裝滿燃油,否則會因為超重而飛不起來。鷂式攜帶武器垂直起飛的作戰半徑只有92公里,甚至還沒有驅逐艦自身的導彈射程遠,實戰價值是極其有限的。

因此F35B最終決定短距起飛、垂直降落。在這種模式下:升力風扇也需要工作,尾噴口也需要偏轉,但並不需要提供全部的升力。起飛時升力風扇的噴流向後傾斜15度,飛機的主發動機向下傾斜65度,發動機大約會產生總推力72%的水準方向推力,和總推力68%的升力。在這種情況下,F35B滑跑122米可以達到22.7噸的起飛重量。扣除14.7噸的空重,還有8噸的有效載荷,可以裝滿燃油(6.1噸)並攜帶1.9噸的彈藥。

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