垂直/短距起降飛機

垂直/短距起降飛機，是指固定機翼飛機在垂直或短距離內起飛和著陸的飛機。一般來說直升飛機不在垂直/短距起降飛機範疇。

基本介紹

• 中文名稱：垂直/短距起降飛機
• 英文名稱：STOVL(ShortTakeOffVerticalLanding的縮寫)
• 前型/級：英國AV-8“海鷂”戰鬥機
• 次型/級：美國F-35“閃電Ⅱ”戰鬥機
• 服役時間：1973年（英國“海鷂”）/2006年（美國F-35）

概述

垂直/短距起降飛機的研製主要出於軍事需要。飛機速度和性能的提高，帶來了一個很大的缺點，就是起飛和著陸距離也隨之不斷加長，這對於軍用飛機的戰術和戰略使用來說是很不利的。直升機雖然具有垂直起降能力，但它的速度太小，升限不高，完全不適合空戰和大規模轟炸一類的任務。因此人們認識到，如果能夠把普通作戰飛機和直升機二者的優點結合起來，形成一種既能垂直或短距離起降，又可以實現高速飛行的航空器，那么對於其軍用價值將大大增強。

研發簡史

噴氣式飛機實現垂直/短距起降的方式主要是使發動機噴管可以轉向，起飛時用於升舉，平飛時用於推進。已出現的幾種實用噴氣式垂直/短距起降飛機分別採取了升力加推力發動機方案和推力轉向發動機方案。

1958年，美國貝爾公司研製的X-14實現了由垂直推力狀態到平飛的過渡，但未能使飛機獲得短距離起落能力。洛克希德公司在60年代研製了帶增推器的XV-4A試驗飛機，它於1962年7月進行了第一次常規飛行，但從未完成過垂直飛行。
時至今日，真正成功的垂直起落飛機只有兩種達到了實用化階段並投入服役，它們是前蘇聯的雅克-38“鐵匠”和英國的AV-8“鷂”式飛機。“鷂”式飛機於1967年12月首次飛行，1969年4月正式開始服役，成為世界上第一種投入實用的垂直起降戰鬥機。雅克-38是由雅克夫列夫設計局設計的，原型機於1971年試飛成功。

蘇聯雅克-38戰鬥機

技術方式

垂直起降飛機一般採取4種技術方式：

世界上第一架垂直起降飛機試飛

1、傾轉旋翼，如波音公司的V-22

2、推力矢量技術，如AV-8，Yak-36及F-35B

3、額外的舉升發動機，如Yak-38及Yak-141

4、旋轉機翼，如波音公司的X-50

新的探索

進行招標

一種飛行器能否同時具備空中懸停與高速飛行兩種性能？

美國新型垂直起降飛行器想像圖

對於這樣一個幾十年沒有解決的問題，現在去進行探索求得一個目標真的有意義嗎？對於美國國防部高級研究計畫局（DARPA）來說，答案當然是肯定的。DARPA目前正在就研製新的垂直起降飛行器（VTOL）進行招標，新的飛行器將兼具直升機的低速靈活性和固定翼飛機的高速性能。

關於上述招標，DARPA的目標是用52個月的時間製造一款新的VTOL型X飛機，資金投入為1.3億美元。DARPA希望競標者能提供一些全新的設計概念，而不是對已有設計概念的簡單重複和修改。

新高要求

不久前，曾擔任西科斯基公司X2技術驗證機項目主管的阿什什·巴蓋跳槽到DARPA擔任新的X飛機項目負責人，從中也許能看出DARPA的一些思路。共軸雙旋翼布局的X2技術驗證機西科斯基公司是20世紀70年代研製的XH-59“先進槳葉概念”驗證機的改進型，後者因為飛行員負荷過大、油耗高、槳葉震顫等原因而被半道廢棄，而上述問題現在已經不成為問題。

據巴蓋介紹，DARPA對於新的X飛機的要求非常簡單，即新穎的氣動布局、能夠支撐新氣動布局的機載系統、良好的操縱性能和效率。DARPA要求新的X飛機設計一定要簡潔，而不是為了滿足技術上的要求而將各種功能進行“堆砌”使飛機變得無比複雜。

V-22傾旋轉翼飛機

具體而言，新的X飛機的飛行速度不低於540千米/時，懸停效率控制在25%，懸停時的升阻比不低於10，有效載荷不得低於起飛重量的40%，即對於驗證機而言要達到4.5～5.3噸。傳統布局的直升機速度一般在280～320千米/時，西科斯基公司的X2採用剛性旋翼和推進式螺旋槳複合布局，速度可以達到460千米/時，而貝爾公司之前研製的XV-15傾轉旋翼機的最大速度可以達到540千米/時（後來的V-22速度有所降低）。但是，如何將速度提升與懸停效率和直升機低速性能結合起來，卻一直進展緩慢。

引入競爭

在新的X飛機招標中，DARPA還希望引進非本土企業參與競爭。在這之前，DARPA已經對阿古斯塔·韋斯特蘭公司的幾個設計方案進行過研究，包括名為“Project Zero”的電動傾轉旋翼機計畫，該項目的很多技術創新和指標都比較符合DARPA的要求。

西科斯基公司早年的X-wing驗證機項目的目標是使飛行速度突破740千米/時（約合400節），該驗證機採用了“停轉旋翼”結構，主旋翼能使飛機像直升機一樣垂直起飛，一旦達到足夠大前飛速度之後旋翼就停止轉動，像一副X型的固定翼。剛性設計的主旋翼採用了環流控制系統，依靠從旋翼槳葉後緣吹出的壓縮空氣對槳葉進行控制。但是，X-wing驗證機還沒有達到目標速度就於1988年被取消了。

波音公司曾經研製的X-50A鴨式旋翼驗證機的目標是速度達到700千米/時，該驗證機採用波音獨創的反作用驅動旋翼系統，這套旋翼系統可以在旋翼和固定翼模式間轉換。2006年，X-50A在一次實驗中墜毀，整個項目被迫結束。2009年，DARPA資助波音開始了先進停止傾斜翼驗證機項目，該驗證機採用了可停止/摺疊傾斜翼，設計最高速度為580千米/時。2011年，設計模型進行了風洞測試，但是原型機一直沒有製造出來。