04.02 垂直起降战机:不只有F-35B、“鹞式”,请不要忘记“雅克141”

要说到垂直起降战机,那首先让人想起世界上第一架垂直起降战机“鹞式”战斗机,时隔50年后又出现了美国的先进的五代机F-35B。貌似大家只记得这两款垂直起降战机,但是请不要了还有一款非常棒的垂直起降战机,那就是“雅克141”战机。今天小编给大家介绍这三款战斗机家族中的一股清流。

垂直起降战机:不只有F-35B、“鹞式”,请不要忘记“雅克141”

F-35B

“鹞式”战斗机

鹞式战斗机是由英国霍克飞机公司和布里斯托尔航空发动机公司研制的世界上第一种实用型垂直/短距起降战斗机,其主要作战任务是海上巡逻、舰队防空、攻击海上目标、侦察和反潜等。鹞式战斗机于1966年8月31日首飞,1967年被正式命名,1969年4月开始装备部队,主要分为鹞系列、“海鹞”系列和鹞II系列三个类型,美国曾向英国进口了“海鹞”系列,对其改进后称为AV-8B,在美国海军陆战队中服役。

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AV-8B

鹞式战斗机之所以能垂直起落,关键是其设计独特,以及英国罗·罗公司生产的飞马MK104推力可转向涡扇发动机。当飞机垂直起飞时,飞马发动机前后四个喷管转到垂直向下的位置,在喷气反作用力的作用下产生向上的推力,使飞机垂直上升;短距起飞时,喷管水平向后产生向前的推力,使飞机滑行加速,然后喷管迅速向下旋转60度,再借助头部甲烷喷嘴的作用,使飞机路离地面起飞;此外,四个喷管还可以从向下的垂直位置再向前偏转8度,这时如果是在地面着陆滑行就可以产生反推力刹车,而如果是在空中飞行就可以使飞机倒退飞行。机上多个甲烷喷口共同控制和调整飞机的姿态,实现垂直起落和悬停时对飞机的操纵。

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鹞式战斗机

鹞式战斗机早期系列布置有7个挂架,包括机身下两侧2个专用埋入挂架和机翼下4个、机身中央1个通用挂架,最大外挂重量2270千克(GR.1)、2720千克(GR.3、AV-8A/S)。通用挂架上可挂火箭发射巢、自由落体炸弹或减速炸弹、集束炸弹、燃烧弹、副油箱等,也可挂AIM-9“响尾蛇”或“红头”空对空导弹,AV-8A还可挂AGM-45“百舌鸟”反辐射导弹。鹞式战斗机系列专用挂架不用时用蒙皮覆盖以保持气动性能,英国的在专用挂架上挂2个炮舱,每个重约201千克,内有30毫米“阿登”单管转膛炮和131发炮弹;美国和西班牙的则只在左侧挂架挂带有1门25毫米的GAU-12“平衡者”5管航炮(采用加特林原理),右侧炮舱装供弹系统和300发炮弹,并通过外部有整流罩的刚性输弹机构与左侧炮舱连接。

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鹞式战斗机

1982年2月26日 ,英阿在纽约谈判破裂后,双方关系开始恶化。阿根廷政府决定以武力收复马岛。4月2日和3日,阿根廷由400多人组成的陆、海、空三军突击队先后在斯坦利港和南乔治亚岛登陆。英国政府做出迅速反应,派出包括“无敌”号和“竞技神”号航空母舰在内的特混舰队奔赴南大西洋,收回马岛。在英阿马尔维纳斯群岛对抗中,总共28架海鹞携带美国提供的AIM-9L“响尾蛇”近距空空导弹,出动2376架次,以无一损失的纪录击落阿根廷包括法制“幻影”在内各型战斗机21架,“海鹞”只因地面炮火和事故损失了6架,创下了空战史上的空前纪录。阿根廷空军飞行员无不恐惧地把“海鹞”战斗机称为“空中黑色魔鬼”。

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海鹞战斗机

总的来说,海鹞是一个生逢其时的福将。它的出现,是皇家海军为了保住自己的战略打击能力,马岛舰队防空本来效果不好,但因为阿根廷空军编成结构不适应远海作战送给了海鹞21架战绩,结果一举成名。海鹞战斗机作战半径有限,所以总体作战效率不是很高,但是这种独特的起飞方式和降落方式有利于在小型航母上使用。

F-35B

洛克希德·马丁F-35“闪电Ⅱ”联合攻击战斗机是一款由美国洛克希德·马丁设计及生产的单座单发战斗机,F-35主要用于前线支援、目标轰炸、防空截击等多种任务,并因此发展出3种主要的衍生版本,包括采用传统跑道起降的F-35A型,短距离起降/垂直起降的F-35B型,与作为航母舰载机的F-35C型。F-35在世代上属于第五代战斗机,具备较高的隐身设计、先进的电子系统以及一定的超音速巡航能力。F-35也是世界上最大的单发单座舰载战斗机和世界上唯一一种已服役的舰载第五代战斗机。

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F-35B

F-35B,美国海军陆战队及英国皇家海军采用的型号,是垂直/短场起降型。单座设计,搭载3台电脑。两级对转升力风扇是F136发动机之外新增加的装置,是F-35B动力系统的重要组成部分。它安装在驾驶舱后部,可提供44.5千牛的附加推力,所以使主发动机能在较低温度下以较小的负荷运转,从而提高了可靠性和使用寿命。F-35B的垂直升力主要靠机上装置的两级对转升力风扇提供,它的进气道自然就可以设计得比较小。价值1.094亿美元,为AV-8B猎鹰式垂直/短场起降型战斗机的后继机。

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F-35B

F-35使用的,也是世界上唯一可以满足F-35性能要求的发动机就是普惠公司研制的F119-PW-100发动机,F119-PW-100也是人类历史上第一型推重比超过10的航空动力系统。F135发动机采用与F119发动机基本相同的核心机。为提高推力,增加了发动机的空气流量和涵道比,提高了发动机的工作温度;为了获得短距起飞和垂直着陆能力,垂直起降型增加了新颖的升力风扇、三轴承旋转喷管、滚转控制喷管。其3级风扇采用超中等展弦比、前掠叶片、线性摩擦焊的整体叶盘和失谐技术,在保持原风扇的高级压比、高效率、大喘振裕度和轻质量的同时,将风扇的截面面积增加了10%-20%。6级压气机与F119发动机的基本相同。

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普惠F135发动机

F135-PW-600为了满足垂直起降要求,设计了升力风扇+发动机喷管下偏+调姿喷管的垂直起降动力方案。升力风扇由涵道、风扇、D形喷管、联轴器、作动装置和伺服系统组成,由主发动机F135的2级低压涡轮驱动;升力风扇直径为1.27m,可以向前偏转13°,向后偏转30°,在STOVL工作状态下使战斗机上方的冷气流以230kg/s的流量垂直向下喷出,产生90千牛的升力;3轴承偏转喷管垂直向下偏转,产生71.1千牛的升力;该喷管可使发动机的排气从水平偏转到垂直甚至向前,可以使推力从水平方向偏转到垂直向后。

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F-35B动力系统运作

最早服役的F-35B机身重约27吨,能够携带6吨武器,而且是隐形飞机。在垂直起飞模式下,F-35B可携带武器的重量约为“鹞”式战斗机的两倍,其作战半径约为800千米,大约也是“鹞”式战斗机的两倍。F-35B战斗机将取代AV-8B。

雅克-141战斗机

雅克-141是苏联雅克福列夫设计局研制的一种超音速垂直起降战斗机,但由于苏联解体导致计划终止,雅克-141从未量产。雅克-141战斗机是为了取代雅克-38,由于雅克-38事故率居高不下,过少的载弹量和半径获得了"桅杆保卫者,和平鸽"的外号。

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雅克-38(左)、雅克-141(右)

为了能在印度洋、太平洋和地中海全年使用,雅克-141是以国际标准大气加15摄氏度的大气条件为标准设计的,采用升力发动机和转喷口发动机相结合的方案布局,机上安装一台R-79矢量推力涡轮喷气发动机,它的升力/巡航喷嘴在飞机起飞的时候向下偏转。此外还有2台升力发动机发出相应的向后推力矢量,以保持飞机的平稳。

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雅克-141

  • 动力装置机身后部装一台图曼斯基设计局研制的R-79推力矢量升力/巡航
  • ,尾部垂直起降发动机明显。涡扇发动机,最大加力推力约152千牛(15500公斤),不加力推力88.2千牛(8994公斤);在靠近飞机重心处两个尾撑之间装圆形可转向喷口,使用寿命为1500个旋转循环。飞机短距起飞时,喷口向下偏转65°,打开至全加力状态,飞机滑跑5米可离地。喷口最大向下偏转角为95°,使飞机 垂直起落时具有一定的减速作用,此时的升力推力约为发动机巡航推力的80%。该发动机压气机引气供给翼尖和机尾喷嘴时,其最大推力降到137.2千牛。座舱后部机身串列安装2台图曼斯基设计局研制的RD-41升力发动机,单台推力41.68千牛(4250公斤),为飞机垂直/短距起飞时提供升力,升力发动机安装角与垂直面为15°,推力偏转范围±12.5°。

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雅克-141的动力系统

雅克-141在“基辅”号甲板上起落很平稳。垂直起飞后在甲板上空5~6米作平滑的过渡飞行。飞机以-5°的迎角姿态加速到55~75公里/小时,再以+5°迎角的姿态,继续使主推力发动机喷口后转加速。过渡飞行时间约1分半钟。雅克-141降落时从舰后远处减速进场,最后在距母舰400米处改为平飞,此时距水面30米高,以约10公里/小时的接近速度越过舰尾,在甲板上方10~14米高度慢慢悬停并垂直下降。降落很准确,估计舰上有某种控制装置。由于采用一套自动控制系统保证飞机起飞时升力发动机的工作状态及推力转向后喷口的旋转角度处于最佳情况,因此这种飞机已经具备短距起飞的能力,从而使有效载荷和航程得到改善。

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雅克-141

雅克-141打破了垂直起降战斗机的多项世界纪录,其中包括:有效载重1000千克时爬升到12000米时间为116.2秒;有效载重2000千克时相应的爬升时间为130.5秒;从高度3000米到8000米,爬升速度为250米/秒。该设计局计划使雅克-141能成为一种岸基防空和对地攻击机。1992年9月范堡罗航展上西方有关人士认为:该机缺乏实用垂直/短距起落战斗机所需要的操纵及任务灵活性,如它必须在装有防热甲板的位置起降,以免高速热喷气损坏跑道或舰面。此外飞机起落操纵性还不够灵活,仅与鹞式飞机相当。

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雅克-141

环球网报道:美国F-35B战斗机的垂直起降技术源自于苏联时期的雅克141舰载战斗机,美国在90年代中后期研发的F22的F119发动机或也受到其影响。海湾战争和 ATF 竟标后,雅可夫列夫看到隐身对新一代作战飞机的影响,将雅克-141 按隐身要求修形成雅克-143,后来还进一步改进成雅克-201,最后由于资金问题还是无果而终。然而,洛克希德看中了雅克-141 的设计经验。尽管不能说 X-35 抄袭雅克-141,但 X-35 的设计受到雅克-141 的影响是没有问题的,尤其是其升力-巡航发动机的安排,这是和雅可夫列夫交流的结果,洛克希德也供认不讳。

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X-35验证机


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