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间的空旷场地起落的客机,对垂直起落客机的要求应运而生,英国、德国对此特别起劲。英国航空工业在
美国的压力下,越来越感到力不从心,急于另辟蹊径,开拓新战场,摆脱被动。德国航空工业在战争中受
到彻底的破坏,战后初期也由于种种限制和人才流失,陷于假死状态,同样急于抓住机会,走出困境。采
用专用分立的升力发动机的布局在技术上相对简单,可以通过增减升力发动机的数量适应不同重量级的客
机,也可以在不易布置常规发动机的位置安装升力发动机,适应气动设计的需要,英、德不约而同地从这
里入手,研制垂直起落中短程客机。但大量的升力发动机造成巨大的噪音问题,给垂直起落客机在人烟密
集地点起落带来很大的环境问题。大量的升力发动机的油耗也是民航不能接受的。民航客机比军用飞机的
安全性要求要苛刻很多,垂直起落阶段,一旦个别升力发动机故障,立刻影响飞机的平衡和控制,非常容
易失事。Short SC-1 在设计时就考虑到这个问题,特别设计了 50 年代还很罕见的三余度陀螺自动增稳系
统,但在试飞中三个陀螺都出故障,还是坠毁了,这对民航客机是不容许的。采用专用升力发动机的垂直
起落客机的种种技术和经济难关,最终使各国放弃了在市中心使用垂直起落客机的计划。
HS.141 初看并没有太大的特别,但是采用 16 台升力发动机加两台推进发动机
旋翼飞行原理
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VFW VC-180 采用类似的概念
不过将十台升力发动机从翼根移到翼尖,改善了悬停状态的控制,也把重量移到翼尖,为机翼卸载
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多尼尔 Do.231 是 Do.31 的发展型 / 也是很猛,12 台升力发动机,比 HS.141 进步的地方在于,升力发
动机不仅用于提供升力,还兼做姿态控制
模型的底部可以清楚地看到升力发动机的排气门
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意大利的 Fiat G.222 是为了满足意大利空军垂直/短距起落战术运输机要求而设计的,由垂直起落型(2x4
台升力发动机),短距起落型(2x2 台升力发动机)和常规起落型(无升力发动机),图为垂直起落型
最后常规起落型投产 / 洛克希德按许可证生产,作为 C-130 下一级的补充,美军编号 C-27“斯巴达人”
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
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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。
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?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
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 / 格鲁曼 698 型采用倾转发动机产生垂直起落的升力
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) / 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
从纯倾转喷气退一步,将倾转喷气和专用升力发动机混合使用,可以增加发动机布置上的灵活性。这
样可以降低对升力-巡航发动机的推力要求,缓解工作条件,延长寿命,另外增加专用的升力发动机作为升
力-巡航发动机的补充,用于短时间的垂直起落。在冷战高峰的 60 年代,西德作为抵御上万辆苏军坦克和
几千架作战飞机的前沿,面临作战机场在第一时间被全面摧毁的现实危险,着力研制垂直/短距起落作战飞
机,曾有计划组建一支“全垂直/短距起落化”的空军,其战斗机部分称为 VJ-101,最后获选的方案就是
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