战机垂直起降时,如何保持平衡?

胡航科

垂直起降战机垂直起飞过程中,保持平衡的秘密就在于多个喷管,遍布机身的传感器和姿态控制计算机。

以f35b战斗机为例,它有4个喷口,使用普惠公司特殊设计的STOVL型F135-PW-600发动机。发动机增加了升力风扇,尾喷管可以向下多角度偏转。发动机的前方通过离合器和主轴,连接一个直径1.27米的升力风扇,而且升力风扇也是可以偏转的,向前偏转13度,向后偏转约30度。

尾喷管垂直向下可以产生71千牛的升力,升力风扇可以产生90千牛的升力。它们共同为战机提供91%的升力,是飞机拔地而起的大功臣。

除此之外左右两侧还有两个辅助喷管,喷射从发动机压气机引出的气流,这两个偏转喷管提供约16千牛的升力,作用就是控制飞机平衡。

当然只靠4个喷管工作是不行的。飞机要想平稳起飞,还需要调节喷管角度和推力,保持平衡才行。以前鹞式战斗机依靠飞行员控制喷管角度,保持飞机平衡,这需要极高的个人经验。

而现在f35B由先进的姿态控制计算机和遍布机身的传感器组成智能控制系统,飞行员只需要把数据输入计算机,计算机就可以接收传感器传来的各项姿态数据,通过每秒200次的计算分析飞机姿态,自动调整喷管角度,调节推力大小,使飞机平稳起飞。

这就是先进科技带来的神奇能力,使以前的不可能变为可能!


和风漫谈

搞出垂直起降的也就英苏美三家,现在也只剩美国一根独苗了,虽然美国F-35B与英国的“鹞式”、苏联的“雅克-141”的垂直起降系统不太一样,但是或多或少也借鉴了英苏的部分技术,今天我们主要就来谈谈F-35B的动力系统及如何保持平衡。

要谈战机的垂直起降,就不得不说其升力方案。美国F-35B采用是升力风扇方案,苏联采用过升力发动机方案,而英国鹞式选用的是偏转喷口设计,可以说美国的升力风扇方案是一股不同的小清新风。

如上图所示,F-35B在驾驶舱后部安装了两极对转升力风扇,与机尾发动机主喷口处于同一中轴线上,升力风扇和发动机主喷口提供了战机大约91%升力,是飞机垂直方向升力的主要提供者。战机两侧机翼下方,还有两个小喷口,从发动机的低压压气机引气向下喷出,提供大约9%的升力,并主要用来保持战机平衡和姿态调整,所以F-35B的升力和平衡姿态调整基本就靠计算机控制这四个喷口来实现。

F-35B座舱后面的升力风扇本身并不产生动力,通过细长传动轴与后部发动机相连,被发动机的低压涡轮带动,通过离合器控制发动机和升力风扇的离合(这个离合器可以说是技术最强的离合器之一)。

战机平飞的时候,升力风扇与发动机呈脱开状态,升力风扇不工作,发动机提供向后的推力。垂直起降时,升力风扇上下盖板打开,风扇通过离合器和传动轴与发动机连接,发动机低压涡轮将功率传递至升力风扇,驱动升力风扇旋转,从风扇上方进气口吸气,从下方喷出,同时主发动机喷口向下旋转90°也向下方喷气,机翼两侧喷口引气向下喷出。,共同提供升力和调整飞机姿态。(为防止在靠近地面时,尾喷管排出的热气流经地面反射,被发动机吸入而导致发动机推力不足而设计两极对转升力风扇,风扇和机翼下喷口喷出的是冷空气,发动机尾喷口喷出的是高温燃气,前面向下喷出的冷空气可以在尾喷管和发动机进气道之间形成一道冷空气屏障,从而保证发动机进气的正常)。

F-35B升力风扇下方设计一种可调百叶窗结构,使其喷流也可以进行较小角度的前后偏转,从而提供一定的前后推力,这在短距起飞时非常有用,在平飞和悬停状态的转换过程中也会用到,同时也可以用于悬停状态下飞行姿态的调整。


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