【小狗鍵軍】 劃時代——垂直起降殲-20_風聞

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垂直起降的煩惱

垂直動力太重

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       垂直起降戰鬥機的構型現在已經相當穩定，就是在機體中前部設一個垂直動力艙，專門用於產生向下的推力，然後尾噴口可以轉向下方，與中部垂直動力一起產生垂直力，將戰機“抬”起，實現垂直/短距起降。

       垂直動力從何而來？

       要不然安裝專門的垂直發動機，要不然從主發動機引出動力，驅動風扇轉動，產生向下推力。

（美德聯合研發AVS“伸縮垂直發動機”太複雜）

        雅克-38、雅克-141、西德VAK-191都是在戰機機體內安裝兩台垂直發動機，

（雅克-38）

（雅克-141）

（西德VAK-191）

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“動力搬家”複雜+超重

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       在前部裝垂直發動機是不是太重？能否把尾噴口動力“搬運”到飛機前部？

       能！

       第一個嘗試“動力搬家”的就是“鷂”式戰鬥機，

       它的“飛馬”發動機其實也是靠發動機燃燒做功，通過發動機運轉時大量進氣“牽引”發動機前方氣流向下噴射，以此形成“四柱垂直氣流”實現垂直起降。

       這是一種獨特的“牽引-引射”垂直推力模式。

        F-35B則是從尾部主發動機向前延伸出一根大軸，驅動前部風扇產生向下推力……這種方式已經類似於直升機，只是用風扇取代了旋翼。

        麥道的競爭方案是從尾部發動機引射氣流，側面吹動中前部風扇轉動，產生推力，這種驅動風扇方式和我國七十年代初期的殲-6垂直起降型號有點近似……

（麥道JSF方案

和殲6垂直起降型一樣

都採用了“引導氣流吹動風扇”的

垂直起降解決方案）

       顯而易見，無論如何，戰機中前部的這些垂直推力系統都會成為“死重”，拖累戰鬥機平飛時的航速、航程、機動性，還會佔用內部空間，影響載彈量、載油量。

        所以，

       垂直起降戰鬥機的關鍵在於減重，在於節約垂直動力所佔用的內部空間，

       許多垂直起降戰機方案最後都栽在這兩點上，要不然超重，要不然內部空間被佔用，以至於大幅減少內部油量、武器、設備，然後它們的航程、速度、戰鬥力因此被大幅降低。

（F-35B和雅克-141的垂直動力艙位置一樣

但是產生動力的模式卻不同

雅克-141是使用專門的“垂直發動機”，簡單粗暴

F-35B是“動力搬家”，複雜繁瑣

很難説誰更優越）

       總之，為了避免安裝比較重的垂直噴氣發動機，現在各種垂直起降方案都將希望寄託在“動力搬家”上，千方百計將動力從尾部“引導”、“引流”、“搬運”到中前部，“動力搬家”需要的重量比安裝專用垂直發動機要輕一些。

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更簡單，更粗暴

上固體火箭發動機

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       要想研發劃時代的垂直起降戰機，唯一的出路就是儘量減少垂直動力艙體積、重量，還要保證足夠強大的推力。

       所以，革命性的垂直起降戰機，其垂直動力艙需要的是推重比最高的發動機！

       那就是火箭發動機！

       體積小、一次性使用、推力強大的固體火箭發動機！

       這樣的垂直起降飛機，每次起降需要安裝兩枚一次性火箭，縱列安裝，一枚推力較大（17噸）用於起飛，一枚推力略小（15噸）用於降落。

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“火箭+噴氣”組合

垂直推力系統

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       因為這樣的固體火箭發動機每次產生的推力都恆定，推力不可調，

       所以我們需要設計“組合垂直推力系統”，將固體火箭和少量噴氣垂直氣流結合起來——固體火箭推力不可調，噴氣垂直氣流可調，兩者相加的推力可調，兩者協同，可以組成戰機前部垂直向下的推力。

       具體方法是，從主噴氣發動機中引出少量氣流到前方，在固體火箭噴口左右兩側向下噴氣，和固體火箭一起構成可調大小、左右姿態的前部垂直推力。

（將F-35B的中前部垂直動力風扇

換成固體火箭發動機

噴氣發動機引流噴口向前移動

以調節機體前方垂直推力）

       如果為了保證系統簡單可靠，設計師不希望在主噴氣發動機中引出氣流，取消引流管道、噴口，在這種情況下，如果飛控系統足夠靈敏、高效，這種“前部推力不可調”戰鬥機也有可能實現“飛鳥模式”垂直起降，至少也能大幅縮短起降距離。

        這種垂直固體火箭可以將戰機的起降距離縮短到50-100米之內，這麼短的起降距離已經和垂直起降沒有什麼本質區別。

       其它戰機短距起降技術手段，例如前緣吹氣襟翼、後緣襟翼、變後掠翼……一樣會讓戰機付出重量、內部空間損失的巨大代價。與其採用這些極其複雜的增升手段，不如在戰機中前部安裝兩枚垂直噴射固體火箭！

       固體火箭幫助戰機垂直起降，戰機自身結構會更簡單，而且除了固體推進劑之外，不再有任何消耗成本，而固體推進劑的消耗量，也就和兩發大口徑火箭彈的固體燃料消耗量差不多！

（和液體火箭發動機相比

一次性固體火箭更簡單可靠）

       假如砍掉了“姿態控制引流”系統，垂直起降戰機的飛控系統要更靈敏，最好能在3-5秒內利用固體火箭向上推力讓戰機以“上仰姿態”“飛鳥模式”起飛，迅速轉入平飛模式。

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緩慢地“拍”停在跑道上

“鳥式”大仰角降落

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       反之，在降落的時候，也要用最快速度，利用固體火箭產生的向上推力，大幅提高降落仰角，用固體火箭推力迅速減速、降低高度、着陸。

       蘇27/30/35系列戰機超大仰角機動已向我們展示了這種“鳥式”大仰角減速降落的可行性。

       結合垂直固體火箭減速、增升，這類大仰角“鳥式”降落可以將戰機降落距離縮短到50-100米，如果我們從側面觀察，可以將這種“鳥式”降落視為——讓戰機大仰角減速，然後緩慢地“拍”停在跑道上。

        這種“鳥式”超短距降落和垂直降落區別已經不大，但是戰機的燃油消耗會更小，從而提升了戰機留空時間、航程、作戰半徑。

       垂直起降過程中最大的威脅就是側風，只有在飛控系統控制下的快速起降，才能將側風影響降到最低。

       戰機的垂直起降速度快，還能和火箭下方防焰板一起減少火箭火焰對起落架輪胎的燒蝕……垂直起降，唯快不破！

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火箭助飛第二春

“飛鳥起飛模式”

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（飛鳥起飛方式

固體垂直火箭+噴氣發動機矢量尾噴口同時“點火”啓動

讓戰機離開地面，獲得高度、勢能、一定的前飛速度，

固體火箭停止工作時，戰機已達一定高度。

雖然此時戰機前飛速度不足以產生足夠升力，

戰機卻可以俯衝滑翔，

將高度勢能轉化成更快的向前速度

進入平飛）

       其實固體燃料火箭助推是戰鬥機緊急起飛的成熟模式，50-60年代美蘇空軍都採用了“火箭助推緊急起飛”，縮短起飛所需跑道長度，只管起飛不管降落。

       但是我提出的這種“飛鳥模式”火箭推力方向不是向後，而是向下，是真正的垂直起飛。

       這種“飛鳥模式”火箭垂直起飛比50-60年代“火箭助推緊急起飛”需要的跑道更短，還解決了50-60年代美蘇戰機“火箭助推起飛”無法解決的短距降落難題。

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性價比極高

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       垂直固體火箭是推重比最高的垂直動力，推重比高就意味着它只需佔用較小的內部空間、起飛重量，

       因此，採用固體火箭產生垂直推力，意味着可以取消機體頂部複雜的進氣機構、開閉擋板，簡化垂直起降飛機的結構、設計、製造和維護。

（相當麻煩的機體頂部進氣口、擋風板

改用固體火箭之後，可以取消）

（一次性固體火箭

每次起降縱列裝兩枚

一枚用於起飛，

一枚用於垂直降落 ）

       因為固體燃料火箭推重比最高（95%的重量都是固體推進劑），所以使用固體火箭的垂直起降戰機，因為垂直起降損失的內部空間、重量最小，其航程、作戰半徑、速度、載彈量可以達到常規起降戰機的80-90%。

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        大膽使用固體火箭，改進飛控系統，力爭實現快速垂直起降，讓戰機像鳥兒一樣“彈起起飛”、“快速着地”。

         讓我們靜待垂直起降殲-20、FC-31橫空出世！

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