垂直起降技術

垂直起降技術是垂直起降戰鬥機所套用的技術，顧名思義就是飛機不需要滑跑就可以起飛和著陸的技術。它是從50年代末期開始發展的一項航空技術。英國、美國、俄羅斯的一些航空母艦上的艦載機就採用了這種技術。

基本介紹

• 中文名：垂直起降技術
• 解釋：不需要滑跑就可以起飛和著陸
• 初始：50年代末期開始發
• 背景：航空母艦上的艦載機

誕生背景

為什麼人們會去發展垂直起降技術呢？

首先，具有垂直起降能力的飛機不需要專門的機場和跑道，降低了使用成本。

其次，垂直起降飛機只需要很小的平地就可以起飛和著陸，所以在戰爭中飛機可以分散配置，便於偽裝，不易被敵方發現，大大提高了飛機的戰場生存率。

最後，由於垂直起降飛機即使在被毀壞的機場跑道上或者是前線的簡易機場上也可以升空作戰，所以出勤率也大幅提高，並且對敵方的打擊具有很高的突然性。

垂直起降技術的基本原理

那么，垂直起降技術是怎么實現的呢？我們知道，飛機飛行需要克服兩種力—重力和阻力。重力是由飛機的氣動面，即機翼和尾翼產生的升力平衡的；阻力則是由發動機提供的推力克服的。正常飛機的起飛過程就是飛機在發動機的推動下，克服阻力向前滑跑，當滑跑速度足夠大到使機翼產生的升力大于飛機的重量時，飛機就可以離開地面升空飛行了。而垂直起落飛機由於不需要滑跑，就不可能由機翼產生平衡重力的升力，所以要實現垂直起降，就只能把希望寄託到飛機的動力設備—發動機上了。垂直起降飛機就是由發動機提供向上的推力來克服重力實現垂直起降的。

垂直起降飛機產生升力的辦法有三個，一個是偏轉發動機的噴管，第二種是直接使用升力發動機提供升力，第三個是前兩種辦法的組合，同時使用升力發動機和主發動機。

各國

英國

英國的“鷂”式（Harrier）就是使用偏轉噴管方式的垂直起降飛機。它是由英國霍克·西德利公司於1966年研製成功的 “鷂式”戰鬥機，該機從1957年開始研製，這種飛機機身中部安裝有一台“飛馬”式推力轉向發動機，前後兩對可旋轉噴口分別位於機身兩側，相對機身重心保持對稱。發動機將從進氣道吸入的空氣一部分通過前面的兩個可旋轉噴口噴出，另一部分經過燃燒室和渦輪從後面的兩個可旋轉噴口噴出，四個噴口噴出的氣流共同產生供飛機垂直起降、空中懸停和水平飛行的動力。

俄國

俄羅斯的雅克-36和雅克141是使用升力發動機和偏轉噴口主發動機相結合的垂直起降飛機。飛機的兩台升力發動機位於座艙後的機身內，其進氣道在機身上部；主發動機裝在機身內，噴口在後機身兩側。當飛機垂直起飛時，主發動機的一對可旋轉噴口從向後位置轉到向下位置，同時升力發動機工作，也是四束噴流提供了飛機的起飛升力。當飛機進入平飛狀態之後，主發動機轉至向後，升力發動機則停止工作，其進氣道關閉。

美國

美國的F-35“閃電”有“世界戰鬥機”之稱。3年前，美軍的“通用低成本輕型戰鬥機”和“聯合先進攻擊技術”的新戰機理念在洛·馬－諾·格公司聯合研製的X-35上初現，美軍便選中它並命名為F-35聯合打擊戰鬥機（JSF）。眾多高新技術在F-35上匯聚，將使F-35掛上“世界最先進”的光環。F-35聯合打擊戰鬥機將成為美軍以對地攻擊為主的多用途戰鬥機，具有全天時、全天候地攻擊陸海空任何目標的能力。在未來的戰場上，F-35聯合攻擊戰鬥機將與F-22“猛禽”戰鬥機聯手，形成類似F-15與F-16的高低搭配。當F-22清除了敵方戰機以及地空飛彈的威脅後，F-35將攜載飛彈對分散的地面目標實施全天候精確打擊。與F-16不同的是，F-35具有隱形能力，可像F-117戰鬥機那樣隱形突防。這種飛機機動性、敏捷性優於F-16C和F/A-18C，作戰半徑為1000~1300公里。F-35共有三種型號：一種可以從海軍的航空母艦上起飛的航母型（CV）；另一種是為空軍設計的，可以在陸地機場上起降的常規型（CTOL）；第三種是為海軍陸戰隊設計的，用於快速飛臨熱點地區的垂直起飛/短距降落型（STOVL）。三種飛機用相同的引擎、相同的導航設備，所有的零部件有60～80%是相同的。將不會安裝內置式航炮，但設計方案允許安裝一門外置式航炮。該型飛機在空中懸停時，在所有的軸向上都具有完全可控性。F-35/STOVL型在F-35/CTOL型的基礎上加裝了英國羅爾斯羅伊斯與埃利遜公司合作生產的升力風扇，並在前機背上開有進氣口，使其真正具備了短距起飛垂直降落的功能。F-35/STOVL將用來取代AV-8B和F/A-18C/D。

F-35短距起飛垂直降落

美國目前就正在發展新一代垂直/短距起降飛機（V/STOL）。隨著航空科技的發展，垂直起降技術必將進入一個新的發展高峰。

中國

據中國航空工業網站訊息，3月20日，中航工業成發與中航空天發動機研究院就短垂項目加工合作舉行簽約儀式。短距起飛/垂直降落飛機推進系統項目(簡稱“短垂項目”)是針對提高海軍兩棲作戰能力，填補該類作戰武器裝備空白而進行的探索項目。

網友構想的中國垂直起降戰機想像圖

起降技術不足

正如前面提到的，使用垂直起降技術的飛機機動靈活，具有常規飛機無可比擬的優點，但同時鷂式飛機也有許多重大的缺點。首先是航程短，由於要實現垂直起降，飛機的起飛重量只能是發動機推力的83%-85%，這就使飛機的有效載荷大大受到限制，影響了飛機的載油量和航程。同時，飛機垂直起飛時發動機工作在最大狀態，耗油量極大，也限制了飛機的作戰半徑。鷂”式飛機的載重量為1060千克時，作戰半徑只有92公里。所以在實際使用中，“鷂”式飛機儘量使用短距起飛的方式，以延長飛機的航程。因此，垂直起落飛機又稱為垂直/短距起落飛機。另外，由於垂直起落飛機在實戰中，經常需要分散在野外，所以它的維護也非常的困難。

垂直/短距起降飛機也是海軍青睞的機種，因為艦船上的飛行甲板的長度總是有限的，垂直/短距起落技術就顯得尤為實用。裝備英國“皇家方舟”號航母的“海鷂”就是“鷂”式的海軍型。“海鷂”還使用了“斜曲面躍飛”的短距起落技術，通過在航母上安裝12度的斜甲板，可以讓飛機滑跑躍飛，再利用推力轉向，使飛機在推力不足的情況下仍能在空中穩定加速。

目前世界上服役的垂直起落飛機有英國的“鷂”式系列，美國的AV-8系列以及俄羅斯的雅克38。俄羅斯還有另外一種編號為雅克141的超音速垂直起落飛機，但是由於沒有經費，並沒有進入工程發展。

垂直起降技術雖然存在一些重大弱點，但這些弱點正在得到明顯改善，前景非常值得看好。例如，將會最早服役的F-35B，機身重約27噸，能夠攜帶6噸武器，而且是隱形飛機。在垂直起飛模式下，F-35B可攜帶武器的重量約為F16、“鷂”式戰鬥機的兩倍，其作戰半徑約為800千米大約也是F16、“鷂”式戰鬥機的兩倍。在美軍中，F-35B戰機將取代AV－8B。

變遷

美國聯合攻擊機(JSF)的備選機型X-32和X-35除有一定隱身能力外，都可以“短距起飛、垂直著陸”。大家可能會奇怪，為什麼是“短距起飛,垂直著陸”而不乾脆研製“垂直起降”？事實上，這是經歷了幾十年的風風雨雨才總結出來的，不是人們不喜歡“垂直起飛”，而是以目前的技術水平來說，為此必須付出的代價實在太大，飛機是一種綜合平衡多方面照顧的產物，不能為某一特性而過分影響其它方面。

修建機場占地很大、勞民傷財，建造航空母艦要耗資天文數字，且自身是個大目標，擺脫大機場和大航母是有作戰飛機以來人們普遍的願望。20世紀50年代，研製垂直起降作戰飛機的要求正式提出了，各國先後試製了數十種垂直起降飛機，其中多數試飛失敗甚至機毀人亡。幾十年過去了，最終能夠批生產使用的垂直起降作戰飛機只有三種：英國的“鷂”式，蘇聯的雅克-38和美國貝爾/波音公司的V-22軍用運輸機。

必須說明的是，利用旋翼產生升力來達到垂直起降的飛行器——直升機，因受到旋翼的限制，飛行速度很難超過400千米/小時，幾乎是不可能飛高亞音速，無法用來與普通的固定翼戰鬥機相比，作戰飛機還是要有較大的固定機翼來產生機動動作時必須的升力，所以設計師們都得另想辦法使飛機產生垂直起降時的升力。

到目前為止，垂直起降飛機先後研製過五大類型：尾座式，傾轉動力裝置式，推力轉向式，專用升力動力裝置式和上述後三類的混合配置式。

尾座式，這種構想最直截了當[font color=white][/font]，飛機停在地面上即機頭朝天，垂直放置。飛機用普通布局，但有幾個輪子裝在水平尾翼和垂直尾翼後端翼尖上作為起落架。起飛時拉力超過它的重量即可垂直上天，然後操縱飛機下俯，轉為平飛姿態。著陸前飛機也要從平飛轉為垂直向天姿態，然後減少功率或推力緩慢垂直降落。

曾先後有三種這樣的飛機試飛成功，而且證明從垂直姿態轉換為平飛以及相反轉換都是可能的。首先是美國康維爾(Convair)公司的XFY-1型，1954年8月首飛，同年11月2日轉換飛行成功，動力是1台渦槳發動機，最大功率5 850軸馬力。另一架是美國瑞安(Ryan)公司的X-13型，裝1台英國“阿望”(Avon)噴氣發動機，最大推力4 535千克，1955年8月首飛，1957年11月轉換飛行成功。此外還有一架法國國營航空發動機研究和製造公司的C.450-01型試驗機，該機採用環形機翼，裝1台“阿塔”(Atar)101E噴氣發動機，最大推力達到3 700千克，1959年5月首次垂直飛行，但在同年7月25日的轉換飛行試驗中不幸墜毀。據了解，蘇聯也曾進行過類似飛機的試驗。

此後這種類型的垂直起降飛機沒有再研製，主要因為必須解決的問題太多，特別是降落時飛機須轉為垂直向上，飛行員相當於平躺著，兩眼朝天，地面什麼都看不見，無法直接估計離地高度，操作之困難可想而知。