像鸟儿一样腾飞(飞机的发展与演变)3.doc

XF-109 全尺寸模型 　 　西德“全垂直起落化空军”计划中的运输机部分由多尼尔 Do.31 完成。Do.31 采用翼尖升力发动机和翼下升力-巡航发动机。为了可靠性，翼尖的升力发动机组达到每侧 4 台之多，翼下发动机可以推力转向，增加垂直起落时的升力，并在巡航时提供推力。Do.31 完成了大量的试飞科目，但在试飞中发现油耗惊人的问题。同时，垂直起落时，噪音非常惊人。翼尖巨大的升力发动机舱也在巡航时引起很大的阻力，作为战术运输 机，并不实用。随着北约战略从大规模核报复向灵活反应转变，空军对垂直起落的要求大大降低，Do.31 也随之下马。 多尼尔在战后专注于垂直/短距起落运输机，这是采用翼尖升力发动机加翼下升力-巡航发动机的 Do.31，本来要作为西德空军的主要战术运输机，和 VC-101、VAK-191 一起，构成一个“全垂直/短距起落化”的西德空军 Do.31 在悬停中，可以清楚地看到所有升力发动机门都打开了 ?? Do.31 在平飞中，可以看到，巨大的翼尖升力发动机舱形成很大的巡航阻力 / Do.31 已经远远超过方案阶段，多尼尔制成两架原形机 ?? 翼尖升力发动机的好处是不占用机内体积 / 翼下升力-巡航发动机的细节 ?? 翼尖的升力发动机细节 / 打开的翼尖升力发动机排气口 　 　60 年代时，垂直起落的风潮也席卷了欧洲民航界，德国航空工业力图在垂直/短距起落客机市场取得突破，在研制垂直起落军用运输机的同时，举办了一个垂直起落客 机的竟标，其中不乏富有创意的方案，前述 Messerschmitt Bo.140 和 VFW VC-180 也是其中的候选，更有喷气式的 HFB-600，极有创意地采用涡喷发动机驱动风扇，而风扇的推力方向由百叶窗导流板控制，在垂直和水平之间转换，实现垂直升力和水平推力。HFB- 600 在机身内另外布置 4 台专用的升力发动机，不直接喷气产生推力，也是驱动风扇产生推力，相当于涡浆发动机的变种，比纯喷气的低速推进效率更高，这对民航飞机更为重要。 同期，德国航空工业力图在垂直/短距起落客机市场取得突破，有国防部和汉莎航空出面，组织竟标，这是 HFB-600 方案 ?? 翼下的发动机不直接喷气，而是驱动风扇，风扇的推力方向可以由“百叶窗”转动，在直接升力和巡航推力之间转换 / 机身中段另有 4 台专用的升力发动机，同样驱动升力风扇，而不是直接喷气产生推力 　 　西德的“全垂直起落化空军”中攻击机部分是 VAK-191，这也是将专用的升力发动机和机身内的升力-巡航发动机相结合的方案，在机身前后各布置一台升力发动机，在中机身再布置一台类似“鹞”式的 “飞马”发动机的升力-巡航发动机。VFW（Vereinigte Flugtechnische Werke，包括 Focke-Wulf、Heinkel 和 Weser）的 VAK-191 是按北约大规模核报复的要求设计的，用来替代 Fiat G.91 轻型攻击机，是北约当时最为轻小的垂直起落战术飞机。在设计期间，北约战略改为灵活反应，VAK-191 设计要求随之改变，降低核攻击的要求，更强调常规攻击和作战灵活性。VAK-191 最大的问题是携载能力不足，短距起落靠滑跑中启动升力发动机实现，技术要求高，飞行员工作负担太大，在实战中不实际。意大利退出共同研制计划后，VAK- 191 作为量产型飞机的计划就中止了。 VAK-191 在垂直起飞，注意其打开的升力发动机进排气口 VAK-191 的发动机试验台正在试验 ?? VAK-191 的 RB193 升力-巡航发动机，注意其与罗尔斯.罗伊斯“飞马”发动机惊人的相似，这是罗尔斯.罗伊斯和 MTU 合作研制的，难怪 / 打开的后升力发动机进气口 翼尖倾转的升力-巡航发动机有减少向下喷气对机身烧蚀的好处，喷气回吸的问题也相对比较好解决，但沉重的发动机像哑铃一样 挂在翼尖，远离重心，横滚方向的转动惯量很大，对机动性非常不利。像上述倾转喷气一样，在垂直起落阶段，远离中轴的升力发动机一旦故障或瞬时出力不足，非 常容易引起灾难性的事故，所以 VJ-101 和 XF-109 都在翼尖采用双份发动机，但进一步增加翼尖发动机组的重量和复杂性。如果把升力发动机全部集中到机身内，这个问题就可以得到解决。苏联的雅可夫列夫就是这 么做的，直接结果就是：雅克-38 只有两台升力发动机和一台升力-巡航发动机。机体内的升力发动机也降低了单发失效对安全的威胁。但升力发动机安装在机体内，也是有其问题的。首先，炽热的 喷气里发动机进气口很近，容易造成喷气回吸问题。第二，高速喷气在机体下延地面向两侧流动，而机体上方除升力发动机进气口附近外，空气相对静止，造成使机 体向地面吸附的效果，即所谓 suck down。雅克-38 在使用中对飞行员的操控要求十分苛