【小狗键军】 划时代——垂直起降歼-20_风闻

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垂直起降的烦恼

垂直动力太重

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       垂直起降战斗机的构型现在已经相当稳定，就是在机体中前部设一个垂直动力舱，专门用于产生向下的推力，然后尾喷口可以转向下方，与中部垂直动力一起产生垂直力，将战机“抬”起，实现垂直/短距起降。

       垂直动力从何而来？

       要不然安装专门的垂直发动机，要不然从主发动机引出动力，驱动风扇转动，产生向下推力。

（美德联合研发AVS“伸缩垂直发动机”太复杂）

        雅克-38、雅克-141、西德VAK-191都是在战机机体内安装两台垂直发动机，

（雅克-38）

（雅克-141）

（西德VAK-191）

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“动力搬家”复杂+超重

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       在前部装垂直发动机是不是太重？能否把尾喷口动力“搬运”到飞机前部？

       能！

       第一个尝试“动力搬家”的就是“鹞”式战斗机，

       它的“飞马”发动机其实也是靠发动机燃烧做功，通过发动机运转时大量进气“牵引”发动机前方气流向下喷射，以此形成“四柱垂直气流”实现垂直起降。

       这是一种独特的“牵引-引射”垂直推力模式。

        F-35B则是从尾部主发动机向前延伸出一根大轴，驱动前部风扇产生向下推力……这种方式已经类似于直升机，只是用风扇取代了旋翼。

        麦道的竞争方案是从尾部发动机引射气流，侧面吹动中前部风扇转动，产生推力，这种驱动风扇方式和我国七十年代初期的歼-6垂直起降型号有点近似……

（麦道JSF方案

和歼6垂直起降型一样

都采用了“引导气流吹动风扇”的

垂直起降解决方案）

       显而易见，无论如何，战机中前部的这些垂直推力系统都会成为“死重”，拖累战斗机平飞时的航速、航程、机动性，还会占用内部空间，影响载弹量、载油量。

        所以，

       垂直起降战斗机的关键在于减重，在于节约垂直动力所占用的内部空间，

       许多垂直起降战机方案最后都栽在这两点上，要不然超重，要不然内部空间被占用，以至于大幅减少内部油量、武器、设备，然后它们的航程、速度、战斗力因此被大幅降低。

（F-35B和雅克-141的垂直动力舱位置一样

但是产生动力的模式却不同

雅克-141是使用专门的“垂直发动机”，简单粗暴

F-35B是“动力搬家”，复杂繁琐

很难说谁更优越）

       总之，为了避免安装比较重的垂直喷气发动机，现在各种垂直起降方案都将希望寄托在“动力搬家”上，千方百计将动力从尾部“引导”、“引流”、“搬运”到中前部，“动力搬家”需要的重量比安装专用垂直发动机要轻一些。

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更简单，更粗暴

上固体火箭发动机

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       要想研发划时代的垂直起降战机，唯一的出路就是尽量减少垂直动力舱体积、重量，还要保证足够强大的推力。

       所以，革命性的垂直起降战机，其垂直动力舱需要的是推重比最高的发动机！

       那就是火箭发动机！

       体积小、一次性使用、推力强大的固体火箭发动机！

       这样的垂直起降飞机，每次起降需要安装两枚一次性火箭，纵列安装，一枚推力较大（17吨）用于起飞，一枚推力略小（15吨）用于降落。

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“火箭+喷气”组合

垂直推力系统

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       因为这样的固体火箭发动机每次产生的推力都恒定，推力不可调，

       所以我们需要设计“组合垂直推力系统”，将固体火箭和少量喷气垂直气流结合起来——固体火箭推力不可调，喷气垂直气流可调，两者相加的推力可调，两者协同，可以组成战机前部垂直向下的推力。

       具体方法是，从主喷气发动机中引出少量气流到前方，在固体火箭喷口左右两侧向下喷气，和固体火箭一起构成可调大小、左右姿态的前部垂直推力。

（将F-35B的中前部垂直动力风扇

换成固体火箭发动机

喷气发动机引流喷口向前移动

以调节机体前方垂直推力）

       如果为了保证系统简单可靠，设计师不希望在主喷气发动机中引出气流，取消引流管道、喷口，在这种情况下，如果飞控系统足够灵敏、高效，这种“前部推力不可调”战斗机也有可能实现“飞鸟模式”垂直起降，至少也能大幅缩短起降距离。

        这种垂直固体火箭可以将战机的起降距离缩短到50-100米之内，这么短的起降距离已经和垂直起降没有什么本质区别。

       其它战机短距起降技术手段，例如前缘吹气襟翼、后缘襟翼、变后掠翼……一样会让战机付出重量、内部空间损失的巨大代价。与其采用这些极其复杂的增升手段，不如在战机中前部安装两枚垂直喷射固体火箭！

       固体火箭帮助战机垂直起降，战机自身结构会更简单，而且除了固体推进剂之外，不再有任何消耗成本，而固体推进剂的消耗量，也就和两发大口径火箭弹的固体燃料消耗量差不多！

（和液体火箭发动机相比

一次性固体火箭更简单可靠）

       假如砍掉了“姿态控制引流”系统，垂直起降战机的飞控系统要更灵敏，最好能在3-5秒内利用固体火箭向上推力让战机以“上仰姿态”“飞鸟模式”起飞，迅速转入平飞模式。

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缓慢地“拍”停在跑道上

“鸟式”大仰角降落

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       反之，在降落的时候，也要用最快速度，利用固体火箭产生的向上推力，大幅提高降落仰角，用固体火箭推力迅速减速、降低高度、着陆。

       苏27/30/35系列战机超大仰角机动已向我们展示了这种“鸟式”大仰角减速降落的可行性。

       结合垂直固体火箭减速、增升，这类大仰角“鸟式”降落可以将战机降落距离缩短到50-100米，如果我们从侧面观察，可以将这种“鸟式”降落视为——让战机大仰角减速，然后缓慢地“拍”停在跑道上。

        这种“鸟式”超短距降落和垂直降落区别已经不大，但是战机的燃油消耗会更小，从而提升了战机留空时间、航程、作战半径。

       垂直起降过程中最大的威胁就是侧风，只有在飞控系统控制下的快速起降，才能将侧风影响降到最低。

       战机的垂直起降速度快，还能和火箭下方防焰板一起减少火箭火焰对起落架轮胎的烧蚀……垂直起降，唯快不破！

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火箭助飞第二春

“飞鸟起飞模式”

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（飞鸟起飞方式

固体垂直火箭+喷气发动机矢量尾喷口同时“点火”启动

让战机离开地面，获得高度、势能、一定的前飞速度，

固体火箭停止工作时，战机已达一定高度。

虽然此时战机前飞速度不足以产生足够升力，

战机却可以俯冲滑翔，

将高度势能转化成更快的向前速度

进入平飞）

       其实固体燃料火箭助推是战斗机紧急起飞的成熟模式，50-60年代美苏空军都采用了“火箭助推紧急起飞”，缩短起飞所需跑道长度，只管起飞不管降落。

       但是我提出的这种“飞鸟模式”火箭推力方向不是向后，而是向下，是真正的垂直起飞。

       这种“飞鸟模式”火箭垂直起飞比50-60年代“火箭助推紧急起飞”需要的跑道更短，还解决了50-60年代美苏战机“火箭助推起飞”无法解决的短距降落难题。

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性价比极高

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       垂直固体火箭是推重比最高的垂直动力，推重比高就意味着它只需占用较小的内部空间、起飞重量，

       因此，采用固体火箭产生垂直推力，意味着可以取消机体顶部复杂的进气机构、开闭挡板，简化垂直起降飞机的结构、设计、制造和维护。

（相当麻烦的机体顶部进气口、挡风板

改用固体火箭之后，可以取消）

（一次性固体火箭

每次起降纵列装两枚

一枚用于起飞，

一枚用于垂直降落 ）

       因为固体燃料火箭推重比最高（95%的重量都是固体推进剂），所以使用固体火箭的垂直起降战机，因为垂直起降损失的内部空间、重量最小，其航程、作战半径、速度、载弹量可以达到常规起降战机的80-90%。

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        大胆使用固体火箭，改进飞控系统，力争实现快速垂直起降，让战机像鸟儿一样“弹起起飞”、“快速着地”。

         让我们静待垂直起降歼-20、FC-31横空出世！

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