中國垂降戰機,成飛專利 王亞男航空説_風聞
深空导航-05-28 00:04
中國垂降戰機有動靜了,成飛雙發重型機方案,發動機一前一後佈置王亞男航空説
2023-05-26 15:38海南《航空知識》主編,中國科協航空科技文化普及首席科學傳播專家,中國航空學會科普工作委員會委員,知名科普專家,優質軍事領域創作者,優質軍事領域創作者,活力創作者
(網友“NIL+”暢想的中國短垂戰機“殲-26”,總體佈局類似殲-20和F-35的結合體)
075型兩棲攻擊艦橫空出世之後,我們是否發展國產垂直/短距起降戰鬥機就成為外界關注焦點,這麼大的兩棲艦,如果不參照美國發展F-35B這樣的垂直/短距起降戰機,似乎有些浪費,而且遼寧艦和山東艦也很適合這類戰機。
實際上垂直/短距起降戰鬥機的探索和研發,國內相關院所一直都沒放棄。最近成飛的一款垂直起降戰機專利亮相,在圈子裏引發了不小的轟動,連國外網友都在談論這款垂直起降戰機。
(網友“大包”根據專利中的設計簡圖,繪製還原的成飛短垂戰機CG圖)
從專利描述上看,我們此前網友“腦洞”的一些飛行器方案,當時覺得很科幻,現在和成飛的方案一比還是太保守,不夠大膽,格局小了。成飛這個設計佈局,光從動力系統上看,就相當大膽和超前。
(成飛專利授權公告日是5月23日)
成飛這款專利,具有四大特點:隱身重型機、雙發串聯佈置、兩種模式下雙發全程工作、矢量噴口提供高機動性。其中每一個特點,都意味着與全球其他垂直起降戰機的極大不同,合在一起就是一次巨大的突破。
(成飛這款戰機,看上去複雜的設計方案,實際很巧妙,我們後文會逐一解讀)
【重型+雙發】此前我們比較熟悉的、成熟的垂直起降戰機,無非是鷂式、雅克38、雅克141和F-35B這幾款,這些機型的起飛重量都比較小,大部分不超過20噸,只有F-35B摸到了重型機的門檻。重型戰機意味着更大的載彈量、航程和作戰半徑。之所以上述戰機都不是重型,自然是因為動力上無法滿足垂直起降的需求。
(世界幾款主要的垂直起降戰機,個頭都不大,全是因為因為動力限制了夢想)
從動力方式上看,國外有共用型和組合型之分。
共用型就是一台主發動機實現升力和推力兩種功能,例如英國的鷂式戰機,它採用的飛馬發動機通過推力矢量噴管和引流管來實現垂直起飛和平飛。這種模式的優點是只需要一台發動機就能解決兩種需求,結構重量低,設計相對簡單。缺點就是發動機佈置在機身中部,擠佔了大量空間,而且這種設計嚴重限制了超音速飛行能力。
(鷂式戰機不靠空中加油其實根本飛不遠,只能變成一種短腿的攻擊機)
組合型就是讓升力和推力由不同的發動機來實現,例如蘇聯雅克-38和雅克-141戰鬥機的設計,除了有安裝了推力矢量噴管的主發動機外,還有額外的升力發動機。這種模式的優點就是對氣動佈局的限制比較小,超音速飛行能力可以得到保證。缺點就是升力發動機同樣會擠佔機身中部空間,同時在平飛中還會成為無法工作的結構死重。
(雅克141在設計上已經是相當成功的一款短垂戰機,但未能繼續發展)
F-35B的動力模式依然是組合發動機,但相比雅克141更進一步,將“吹熱風”的升力發動機換成了“吹冷風”的升力風扇,風扇的動力源依然是F135這台大推力渦扇發動機,通過一根特殊的傳動軸,將一部分動力傳輸給前面的升力風扇。這種動力模式獲得了和雅克141那樣的垂直起飛能力和超音速飛行能力,但同時升力風扇又比升力發動機輕不少,而且降低了高温下洗氣流的危害。
F-35B的模式依然存在短板,那就是升力風扇在平飛中還是無法提供推力的死重,同時一台F-135發動機在起飛過程中要多處出力,對起飛功率的要求極高,大大提高了研製門檻。
(F-35B的升力風扇設計非常精巧)
無論是哪種設計,都讓戰機需要面對推力與重量的協調問題,因為發動機推重比是有限的,為了避免水多加面、面多加水,這些戰機只能設計的比較小,從而帶來性能上的一些缺陷。 最明顯的就是航程小,飛行速度慢。
比如海鷂作戰半徑只有不到400公里,而一般戰機都是800-1000公里左右,作戰半徑這點只有F-35B能夠達到。垂降戰機的飛行速度也普遍不高,雅克-141和F-35B雖然解決了超音速難題,但最大飛行速度依然只有1.4馬赫左右。
