航空技术专用名词介绍(垂直起落技术.垂直起降战机的变迁)

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垂直起落技术

垂直起落技术顾名思义就是飞机不需要滑跑就可以起飞和着陆的技术。它是从50年代末期开始发展的一项航空技术。

为什么人们会去发展垂直起落技术呢？首先，具有垂直起落能力的飞机不需要专门的机场和跑道，降低了使用成本；其次，垂直起落飞机只需要很小的平地就可以起飞和着陆，所以在战争中飞机可以分散配置，便于伪装，不易被敌方发现，大大提高了飞机的战场生存率；第三，由于垂直起落飞机即使在被毁坏的机场跑道上或者是前线的简易机场上也可以升空作战，所以出勤率也大幅提高，并且对敌方的打击具有很高的突然性。

那么，垂直起落技术是怎么实现的呢？我们知道，飞机飞行需要克服两种力—重力和阻力。重力是由飞机的气动面，即机翼和尾翼产生的升力平衡的；阻力则是由发动机提供的推力克服的。正常飞机的起飞过程就是飞机在发动机的推动下，克服阻力向前滑跑，当滑跑速度足够大到使机翼产生的升力大于飞机的重量时，飞机就可以离开地面升空飞行了。而垂直起落飞机由于不需要滑跑，就不可能由机翼产生平衡重力的升力，所以要实现垂直起落，就只能把希望寄托到飞机的动力设备—发动机上了。垂直起落飞机就是由发动机提供向上的推力来克服重力实现垂直起落的。

垂直起落飞机产生升力的办法有三个，一个是偏转发动机的喷管，第二种是直接使用升力发动机提供升力，第三个是前两种办法的组合，同时使用升力发动机和主发动机。

英国的“鹞”式（Harrier）就是使用偏转喷管方式的垂直起落飞机。这种飞机机身中部安装有一台“飞马”式推力转向发动机（“飞马”发动机结构图），前后两对可旋转喷口分别位于机身两侧，相对机身重心保持对称。发动机将从进气道吸入的空气一部分通过前面的两个可旋转喷口喷出，另一部分经过燃烧室和涡轮从后面的两个可旋转喷口喷出，四个喷口喷出的气流共同产生供飞机垂直起降、空中悬停和水平飞行的动力（图为“鹞”式垂直起飞示意图）。

俄罗斯的雅克-36和雅克141是使用升力发动机和偏转喷口主发动机相结合的垂直起落飞机（雅克式飞机发动机原理图）。飞机的两台升力发动机位于座舱后的机身内，其进气道在机身上部；主发动机装在机身内，喷口在后机身两侧。当飞机垂直起飞时，主发动机的一对可旋转喷口从向后位置转到向下位置，同时升力发动机工作，也是四束喷流提供了飞机的起飞升力。当飞机进入平飞状态之后，主发动机转至向后，升力发动机则停止工作，其进气道关闭。

正如前面提到的，使用垂直起落技术的飞机机动灵活，具有常规飞机无可比拟的优点，但同时也有许多重大的缺点。首先是航程短，由于要实现垂直起落，飞机的起飞重量只能是发动机推力的83%-85%，这就使飞机的有效载荷大大受到限制，影响了飞机的载油量和航程。同时，飞机垂直起飞时发动机工作在最大状态，耗油量极大，也限制了飞机的作战半径。例如“鹞”式飞机的载重量为1060千克时，作战半径只有92公里。所以在实际使用中，“鹞”式飞机尽量使用短距起飞的方式，以延长飞机的航程。因此，垂直起落飞机又称为垂直/短距起落飞机。另外，由于垂直起落飞机在实战中，经常需要分散在野外，所以它的维护也非常的困难。

垂直/短距起落飞机也是海军青睐的机种，因为舰船上的飞行甲板的长度总是有限的，垂直/短距起落技术就显得尤为实用。装备英国“皇家方舟”号航母的“海鹞”就是“鹞”式的海军型。“海鹞”还使用了“斜曲面跃飞”的短距起落技术，通过在航母上安装12度的斜甲板，可以让飞机滑跑跃飞，再利用推力转向，使飞机在推力不足的情况下仍能在空中稳定加速。

目前世界上服役的垂直起落飞机有英国的“鹞”式系列，美国的AV-8系列以及俄罗斯的雅克36。俄罗斯还有另外一种编号为雅克141的超音速垂直起落飞机，但是由于没有经费，并没有进入工程发展。

垂直起落技术虽然不是一个新技术，而且存在一些重大弱点，但是它的优点的确使人无法割舍。美国目前就正在发展新一代垂直/短距起落飞机（V/STOL）。随着航空科技的发展，垂直起落技术必将进入一个新的发展高峰。

垂直起降战机的变迁

?美国联合攻击机(JSF)的备选机型X-32和X-35除有一定隐身能力外，都可以“短距起飞、垂直着陆”。大家可能会奇怪，为什么是“短距起飞,垂直着陆”而不干脆研制“垂直起降”？事实上，这是经历了几十年的风风雨雨才总结出来的，不是人们不喜欢“垂直起飞”，而是以目前的技术水平来说，为此必须付出的代价实在太大，飞机是一种综合平衡多方面照顾的产物，不能为某一特性而过分影响其它方面。

??修建机场占地很大、劳民伤财，建造航空母舰要耗资天文数字，且自身是个大目标，摆脱大机场和大航母是有作战飞机以来人们普遍的愿望。20世纪50年代，研制垂直起降作战飞机的要求正式提出了，各国先后试制了数十种垂直起降飞机，其中多数试飞失败甚至机毁人亡。几十年过去了，最终能够批生产使用的垂直起降作战飞机只有三种：英国的“鹞”式，苏联的雅克-38和美国贝尔/波音公司的V-22军用运输机。

??必须说明的是，利用旋翼产生升力来达到垂直起降的飞行器——直升机，因受到旋翼的限制，飞行速度很难超过400千米/小时，几乎是不可能飞高亚音速，无法用来与普通的固定翼战斗机相比，作战飞机还是要有较大的固定机翼来产生机动动作时必须的升力，所以设计师们都得另想办法使飞机产生垂直起降时的升力。

??到目前为止，垂直起降飞机先后研制过五大类型：尾座式，倾转动力装置式，推力转向式，专用升力动力装置式和上述后三类的混合配置式。

尾座式

??这种设想最直接了当，飞机停在地面上即机头朝天，垂直放置。飞机用普通布局，但有几个轮子装在水平尾翼和垂直尾翼后端翼尖上作为起落架。起飞时拉力超过它的重量即可垂直上天，然后操纵飞机下俯，转为平飞姿态。着陆前飞机也要从平飞转为垂直向天姿态，然后减少功率或推力缓慢垂直降落。

??曾先后有三种这样的飞机试飞成功，而且证明从垂直姿态转换为平飞以及相反转换都是可能的。首先是美国康维尔(Convair)公司的XFY-1型，1954年8月首飞，同年11月2日转换飞行成功，动力是1台涡桨发动机，最大功率5 850轴马力。另一架是美国瑞安(Ryan)公司的X-13型，装1台英国“阿望”(Avon)喷气发动机，最大推力4 535千克，1955年8月首飞，1957年11月转换飞行成功。此外还有一架法国国营航空发动机研究和制造公司的C.450-01型试验机，该机采用环形机翼，装1台“阿塔”(Atar)101E喷气发动机，最大推力达到3 700千克，1959年5月首次垂直飞行，但在同年7月25日的转换飞行试验中不幸坠毁。据了解，苏联也曾进行过类似飞机的试验。

??此后这种类型的垂直起降飞机没有再研制，主要因为必须解决的问题太多，特别是降落时飞机须转为垂直向上，飞行员相当于平躺着，两眼朝天，地面什么都看不见，无法直接估计离地高度，操作之困难可想而知。

mac

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