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一项顶尖的航空技术,飞机垂直起降!

时间:2018-01-20 17:09来源:中国航空网 作者:中国航空网


▲美国海军陆战队装备的海鹞AV-8B垂直起降战斗机


现役的“鹞”式短距/垂直起降战斗机为了吸进足够的空气进行垂直飞行,要靠机身两侧的那两个外形特别显眼的巨大进气道。这巨大进气道确实帮助“鹞”实现了垂直飞行,但“鹞”也因此很难再实现超声速飞行,代价可谓不小。


F-35B体型、体重都比“鹞”大,如果要通过加大进气道来获得垂直飞行能力,那进气道就会大得让飞机自身接受不了。此路不通。于是,又一项重大新设计被逼出来了,这便是两级对转升力风扇。


 


▲F-35B机背的升力风扇门与辅助进气口


两级对转升力风扇是F136发动机之外新增加的装置,是F-35B动力系统的重要组成部分。它安装在驾驶舱后部,可提供44.5千牛的附加推力,所以使主发动机能在较低温度下以较小的负荷运转,从而提高了可靠性和使用寿命。F-35B的垂直升力主要靠机上装置的两级对转升力风扇提供,它的进气道自然就可以设计得比较小。


这种令国际航空界惊叹的新奇升力风扇是F-35B的一大看点。两级对转升力风扇可以使足够的空气转变为战机悬停所需的垂直气流而无须增加发动机风扇的截面,进而避免了飞机在超声速飞行时所产生的阻力。



▲ F-35B(推力向量)垂直起降动力解剖图

 

实际上就是由发动机(注:F-35是单发的)通过一根轴将动力传到位于驾驶员座舱后的一个垂直方向的风扇。这样,后部矢量发动机的喷射口可以垂直向下产生向上的升力,再由前部升力风扇驱动,从而得到一个位于通过重心的升力。


飞机水平上的位置由位于后起落架位置的喷射口控制。这样就能保持飞机在垂直升降时的姿态。


相对F-35A,加入一个垂直风扇使飞机的自重增加,但是他所提供足够的垂直升力使得F-35B的最大起飞重量并没有明显下降。卓越的发动机设计,使得它在垂直起降之后还能加速达到超音速。

 

 


▲F35B的垂直升力系统


三、利用额外的举升发动机

 

 



▲ 雅克38


雅克-38(又称雅克-36M或雅克-36,但其实雅克-36是一种验证机,与之差别较大)是雅科夫列夫实验设计局为前苏联海军研制的舰载垂直起降战斗机,主要用于对地面和海面目标实施低空攻击,并具有一定的舰队防空能力。


该机是专门为在“基辅”级航空母舰上使用而设计,采用升力发动机与旋转喷口发动机结合的组合方案,升力发动机除用于垂直升降外,也可用于调节俯运动和配平。


雅克38是世界第一种服役的垂直/短距起降战斗机。采用中单翼布局的切尖三角翼,并带有下反角。装备一台涡喷发动机和两台升力发动机,主发动机的两个喷口位于后机身下部,两个大型的半圆形进气口位于驾驶舱后方,翼根之前。

 


▲ 雅克-38(额外的举升发动机)垂直起降动力解剖图


雅克-38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降飞机。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。

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