時間:2011-04-05 10:12來源:藍天飛行翻譯 作者:航空 點擊:次
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Focke-Wulf 的升力風(fēng)扇方案 二戰(zhàn)后期,德國秘密武器研制計劃中,F(xiàn)ocke-Wulf 就有用升力風(fēng)扇實現(xiàn)垂直起落的想法,但真正實現(xiàn)這一概念的,還是 Vanguard Omniplane / 其機翼中巨大的勝利風(fēng)扇提供垂直起落時的升力,機尾的推進涵道螺旋槳提供推力,涵道后的氣動控制面提供飛行控制 機翼實際上還是符合氣動升力的要求的,就是特別肥厚了一點 通用電氣是制造航空發(fā)動機的公司,但在 50-60 年代的垂直起落大潮中,也來趕了一回時髦,和 Ryan 聯(lián)手,研制了 XV-5 垂直起落研究機,機翼上的蓋板可以打開,暴露出機翼內(nèi)的升力風(fēng)扇 / XV-5 在懸停中,可以看到機翼上向上折起的風(fēng)扇蓋板,機翼下表面另有百葉窗式的蓋板 這張圖可以看到一點機翼下表面百葉窗 / 這里可以清楚地看到打開蓋板后機翼里的升力風(fēng)扇,注意機首還有一個關(guān)閉的“百葉窗”,下面是另一個較小的升力風(fēng)扇,用于控制俯仰 平飛時,機翼上下表面的風(fēng)扇蓋板板關(guān)閉,減小機翼阻力 XV-5 的風(fēng)扇有點創(chuàng)意,是通過對翼尖吹氣驅(qū)動的,即所謂 tip turbine 比升力風(fēng)扇上更“優(yōu)美”的是所謂引射增升(ejector)。引射是貝努力原理的一個應(yīng)用,如果對文丘里管(背對背的喇叭口)吹入高速氣流,在文丘里管的喉部會產(chǎn)生低壓,這個低壓會拉動文丘里管外上游的空氣,和吹入氣流混合,一起噴出文丘里管,最后文丘里管出口的氣流流量大于吹入的氣流。工業(yè)上常用這個原理,將大型容器內(nèi)的氣體抽吸出來。理論和實驗證明,拉動氣流和吹入氣流之比可以達到 1.5-2:1,如果在機身或機翼上安裝引射裝置,就可以用較少的噴氣發(fā)動機引出高壓氣流,產(chǎn)生較大的直接升力,這就是引射增升的基本道理。和直接采用旋翼/螺旋槳/風(fēng)扇的方案相比,引射增升容易和機體氣動外形實現(xiàn)保形,減小正常飛行時的氣動阻力;引射裝置的布置比較靈活;引射的排氣和周圍的冷空氣混合,溫度、速度大大降低,對跑道或甲板的燒蝕較小,發(fā)動機吸入廢氣的影響也小一些。70 年代時,由于越南戰(zhàn)爭的拖累,加上傳統(tǒng)的大甲板航母的采購和運行實在太貴,在時任海軍作戰(zhàn)部長 Elmo Zumwalt 海軍上將(最新的“21 世紀(jì)驅(qū)逐艦”DDG21 就是用他的名字命名的)的倡導(dǎo)下,美國開始研究“海上控制艦”(Sea Control Ship)概念,意圖用較小的(一到兩萬噸)的直通甲板小型航母,運載較少但仍有足夠戰(zhàn)斗力的垂直/段距起落飛機,補充大甲板航母的作戰(zhàn),美國海軍開始對垂直起落戰(zhàn)斗機認(rèn)真起來。美國海軍和工業(yè)界研究了眾多方案, Part14 里的最后一幅變形金剛也是當(dāng)時的一個方案,目的是結(jié)合當(dāng)時在阿波羅飛船上獲得成功的空中對接技術(shù),用重型吊車把垂直起落飛機吊到舷側(cè),然后點燃發(fā)動機,熾熱的噴氣流直接射向海面,不損傷甲板,著陸時把順序反過來。類似的還有在“鷂”式戰(zhàn)斗機背上吊掛的方案,但最后選定的是采用引射增升的羅克韋爾 XFV-12 方案。 XFV-12 采用美國戰(zhàn)斗機中不常見的鴨式布局,鴨翼低置,主翼為上單翼,翼尖設(shè)垂尾,總體布局比較前衛(wèi),但最前衛(wèi)的當(dāng)然是在機翼內(nèi)和鴨翼內(nèi)的引射增升裝置。發(fā)動機為 F401,這是本打算用于 F-14B 的海軍型的 F100 發(fā)動機,F(xiàn)-14A 的 TF-30 發(fā)動機發(fā)動機一直有動力不足和可靠性低下的問題,海軍一直就是把 F-14A 作為過渡型戰(zhàn)斗機,采用和 F-15 的 F100 發(fā)動機大量共享的 F401 發(fā)動機的 F-14B 才是海軍心目中的理想戰(zhàn)斗機,但 F100 和 F-15 的發(fā)動機進氣道匹配問題及 F100 本身的可靠性問題,在 F-15 服役的前幾年,差不多使任何時候至少有一半的 F-15“永久性”地趴窩,海軍的 F-14A 也就變成“永久性”的,直到裝 F110 的 F-14D 的出現(xiàn),但那已經(jīng)為時太晚,不過這扯遠了。對于 XFV-12 來說,F(xiàn)401 的可靠性還沒有成為問題,自身的基本設(shè)計已經(jīng)問題多多。XFV-12 的前后左右的引射增升裝置控制俯仰和橫滾,引射增升裝置下方下洗氣流中的控制面控制偏航。考慮到實際氣動損失和不完全混合,實驗室規(guī)模的 XFV-12 引射系統(tǒng)可以達到 55% 的增升率,也就是說,1 份吹氣可以拉動 0.55 份環(huán)境空氣,但實際試飛時,主翼的引射裝置只達到可憐的 19% 的增升率,鴨翼只達到幾乎可以忽略不計的 6%,遠遠沒有達到設(shè)計要求。在計劃大大超時超支后,海軍的戰(zhàn)略也轉(zhuǎn)為“向大甲板航母一邊倒”,XFV-12 就此下馬了。 |