垂直起落技術(shù)
垂直起落技術(shù)顧名思義就是飛機(jī)不需要滑跑就可以起飛和著陸的技術(shù)。它是從50年代末期開(kāi)始發(fā)展的一項(xiàng)航空技術(shù)。
為什么人們會(huì)去發(fā)展垂直起落技術(shù)呢？首先，具有垂直起落能力的飛機(jī)不需要專門的機(jī)場(chǎng)和跑道，降低了使用成本；其次，垂直起落飛機(jī)只需要很小的平地就可以起飛和著陸，所以在戰(zhàn)爭(zhēng)中飛機(jī)可以分散配置，便于偽裝，不易被敵方發(fā)現(xiàn)，大大提高了飛機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存率；第三，由于垂直起落飛機(jī)即使在被毀壞的機(jī)場(chǎng)跑道上或者是前線的簡(jiǎn)易機(jī)場(chǎng)上也可以升空作戰(zhàn)，所以出勤率也大幅提高，并且對(duì)敵方的打擊具有很高的突然性。
那么，垂直起落技術(shù)是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？我們知道，飛機(jī)飛行需要克服兩種力—重力和阻力。重力是由飛機(jī)的氣動(dòng)面，即機(jī)翼和尾翼產(chǎn)生的升力平衡的；阻力則是由發(fā)動(dòng)機(jī)提供的推力克服的。正常飛機(jī)的起飛過(guò)程就是飛機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)下，克服阻力向前滑跑，當(dāng)滑跑速度足夠大到使機(jī)翼產(chǎn)生的升力大于飛機(jī)的重量時(shí)，飛機(jī)就可以離開(kāi)地面升空飛行了。而垂直起落飛機(jī)由于不需要滑跑，就不可能由機(jī)翼產(chǎn)生平衡重力的升力，所以要實(shí)現(xiàn)垂直起落，就只能把希望寄托到飛機(jī)的動(dòng)力設(shè)備—發(fā)動(dòng)機(jī)上了。垂直起落飛機(jī)就是由發(fā)動(dòng)機(jī)提供向上的推力來(lái)克服重力實(shí)現(xiàn)垂直起落的。
垂直起落飛機(jī)產(chǎn)生升力的辦法有三個(gè)，一個(gè)是偏轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管，第二種是直接使用升力發(fā)動(dòng)機(jī)提供升力，第三個(gè)是前兩種辦法的組合，同時(shí)使用升力發(fā)動(dòng)機(jī)和主發(fā)動(dòng)機(jī)。
 英國(guó)的“鷂”式（Harrier）就是使用偏轉(zhuǎn)噴管方式的垂直起落飛機(jī)。這種飛機(jī)機(jī)身中部安裝有一臺(tái)“飛馬”式推力轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)（“飛馬”發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖），前后兩對(duì)可旋轉(zhuǎn)噴口分別位于機(jī)身兩側(cè)，相對(duì)機(jī)身重心保持對(duì)稱。發(fā)動(dòng)機(jī)將從進(jìn)氣道吸入的空氣一部分通過(guò)前面的兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)噴口噴出，另一部分經(jīng)過(guò)燃燒室和渦輪從后面的兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)噴口噴出，四個(gè)噴口噴出的氣流共同產(chǎn)生供飛機(jī)垂直起降、空中懸停和水平飛行的動(dòng)力（圖為“鷂”式垂直起飛示意圖）。
俄羅斯的雅克-36和雅克141是使用升力發(fā)動(dòng)機(jī)和偏轉(zhuǎn)噴口主發(fā)動(dòng)機(jī)相結(jié)合的垂直起落飛機(jī)（雅克式飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)原理圖）。飛機(jī)的兩臺(tái)升力發(fā)動(dòng)機(jī)位于座艙后的機(jī)身內(nèi)，其進(jìn)氣道在機(jī)身上部；主發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)身內(nèi)，噴口在后機(jī)身兩側(cè)。當(dāng)飛機(jī)垂直起飛時(shí)，主發(fā)動(dòng)機(jī)的一對(duì)可旋轉(zhuǎn)噴口從向后位置轉(zhuǎn)到向下位置，同時(shí)升力發(fā)動(dòng)機(jī)工作，也是四束噴流提供了飛機(jī)的起飛升力。當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入平飛狀態(tài)之后，主發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)至向后，升力發(fā)動(dòng)機(jī)則停止工作，其進(jìn)氣道關(guān)閉。
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雅克式飛機(jī)垂直起飛示意圖 |
雅克式飛機(jī)短距起飛示意圖 |
正如前面提到的，使用垂直起落技術(shù)的飛機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，具有常規(guī)飛機(jī)無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有許多重大的缺點(diǎn)。首先是航程短，由于要實(shí)現(xiàn)垂直起落，飛機(jī)的起飛重量只能是發(fā)動(dòng)機(jī)推力的83%-85%，這就使飛機(jī)的有效載荷大大受到限制，影響了飛機(jī)的載油量和航程。同時(shí)，飛機(jī)垂直起飛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最大狀態(tài)，耗油量極大，也限制了飛機(jī)的作戰(zhàn)半徑。例如“鷂”式飛機(jī)的載重量為1060千克時(shí)，作戰(zhàn)半徑只有92公里。所以在實(shí)際使用中，“鷂”式飛機(jī)盡量使用短距起飛的方式，以延長(zhǎng)飛機(jī)的航程。因此，垂直起落飛機(jī)又稱為垂直/短距起落飛機(jī)。另外，由于垂直起落飛機(jī)在實(shí)戰(zhàn)中，經(jīng)常需要分散在野外，所以它的維護(hù)也非常的困難。
 垂直/短距起落飛機(jī)也是海軍青睞的機(jī)種，因?yàn)榕灤系娘w行甲板的長(zhǎng)度總是有限的，垂直/短距起落技術(shù)就顯得尤為實(shí)用。裝備英國(guó)“皇家方舟”號(hào)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(shù)，通過(guò)在航母上安裝12度的斜甲板，可以讓飛機(jī)滑跑躍飛，再利用推力轉(zhuǎn)向，使飛機(jī)在推力不足的情況下仍能在空中穩(wěn)定加速。
目前世界上服役的垂直起落飛機(jī)有英國(guó)的“鷂”式系列，美國(guó)的AV-8系列以及俄羅斯的雅克36。俄羅斯還有另外一種編號(hào)為雅克141的超音速垂直起落飛機(jī)，但是由于沒(méi)有經(jīng)費(fèi)，并沒(méi)有進(jìn)入工程發(fā)展。
垂直起落技術(shù)雖然不是一個(gè)新技術(shù)，而且存在一些重大弱點(diǎn)，但是它的優(yōu)點(diǎn)的確使人無(wú)法割舍。美國(guó)目前就正在發(fā)展新一代垂直/短距起落飛機(jī)（V/STOL）。隨著航空科技的發(fā)展，垂直起落技術(shù)必將進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展高峰。
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