04.02 垂直起降戰機:不只有F-35B、“鷂式”,請不要忘記“雅克141”

要說到垂直起降戰機,那首先讓人想起世界上第一架垂直起降戰機“鷂式”戰鬥機,時隔50年後又出現了美國的先進的五代機F-35B。貌似大家只記得這兩款垂直起降戰機,但是請不要了還有一款非常棒的垂直起降戰機,那就是“雅克141”戰機。今天小編給大家介紹這三款戰鬥機家族中的一股清流。

垂直起降戰機:不只有F-35B、“鷂式”,請不要忘記“雅克141”

F-35B

“鷂式”戰鬥機

鷂式戰鬥機是由英國霍克飛機公司和布里斯托爾航空發動機公司研製的世界上第一種實用型垂直/短距起降戰鬥機,其主要作戰任務是海上巡邏、艦隊防空、攻擊海上目標、偵察和反潛等。鷂式戰鬥機於1966年8月31日首飛,1967年被正式命名,1969年4月開始裝備部隊,主要分為鷂系列、“海鷂”系列和鷂II系列三個類型,美國曾向英國進口了“海鷂”系列,對其改進後稱為AV-8B,在美國海軍陸戰隊中服役。

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AV-8B

鷂式戰鬥機之所以能垂直起落,關鍵是其設計獨特,以及英國羅·羅公司生產的飛馬MK104推力可轉向渦扇發動機。當飛機垂直起飛時,飛馬發動機前後四個噴管轉到垂直向下的位置,在噴氣反作用力的作用下產生向上的推力,使飛機垂直上升;短距起飛時,噴管水平向後產生向前的推力,使飛機滑行加速,然後噴管迅速向下旋轉60度,再借助頭部甲烷噴嘴的作用,使飛機路離地面起飛;此外,四個噴管還可以從向下的垂直位置再向前偏轉8度,這時如果是在地面著陸滑行就可以產生反推力剎車,而如果是在空中飛行就可以使飛機倒退飛行。機上多個甲烷噴口共同控制和調整飛機的姿態,實現垂直起落和懸停時對飛機的操縱。

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鷂式戰鬥機

鷂式戰鬥機早期系列佈置有7個掛架,包括機身下兩側2個專用埋入掛架和機翼下4個、機身中央1個通用掛架,最大外掛重量2270千克(GR.1)、2720千克(GR.3、AV-8A/S)。通用掛架上可掛火箭發射巢、自由落體炸彈或減速炸彈、集束炸彈、燃燒彈、副油箱等,也可掛AIM-9“響尾蛇”或“紅頭”空對空導彈,AV-8A還可掛AGM-45“百舌鳥”反輻射導彈。鷂式戰鬥機系列專用掛架不用時用蒙皮覆蓋以保持氣動性能,英國的在專用掛架上掛2個炮艙,每個重約201千克,內有30毫米“阿登”單管轉膛炮和131發炮彈;美國和西班牙的則只在左側掛架掛帶有1門25毫米的GAU-12“平衡者”5管航炮(採用加特林原理),右側炮艙裝供彈系統和300發炮彈,並通過外部有整流罩的剛性輸彈機構與左側炮艙連接。

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鷂式戰鬥機

1982年2月26日 ,英阿在紐約談判破裂後,雙方關係開始惡化。阿根廷政府決定以武力收復馬島。4月2日和3日,阿根廷由400多人組成的陸、海、空三軍突擊隊先後在斯坦利港和南喬治亞島登陸。英國政府做出迅速反應,派出包括“無敵”號和“競技神”號航空母艦在內的特混艦隊奔赴南大西洋,收回馬島。在英阿馬爾維納斯群島對抗中,總共28架海鷂攜帶美國提供的AIM-9L“響尾蛇”近距空空導彈,出動2376架次,以無一損失的紀錄擊落阿根廷包括法制“幻影”在內各型戰鬥機21架,“海鷂”只因地面炮火和事故損失了6架,創下了空戰史上的空前紀錄。阿根廷空軍飛行員無不恐懼地把“海鷂”戰鬥機稱為“空中黑色魔鬼”。

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海鷂戰鬥機

總的來說,海鷂是一個生逢其時的福將。它的出現,是皇家海軍為了保住自己的戰略打擊能力,馬島艦隊防空本來效果不好,但因為阿根廷空軍編成結構不適應遠海作戰送給了海鷂21架戰績,結果一舉成名。海鷂戰鬥機作戰半徑有限,所以總體作戰效率不是很高,但是這種獨特的起飛方式和降落方式有利於在小型航母上使用。

F-35B

洛克希德·馬丁F-35“閃電Ⅱ”聯合攻擊戰鬥機是一款由美國洛克希德·馬丁設計及生產的單座單發戰鬥機,F-35主要用於前線支援、目標轟炸、防空截擊等多種任務,並因此發展出3種主要的衍生版本,包括採用傳統跑道起降的F-35A型,短距離起降/垂直起降的F-35B型,與作為航母艦載機的F-35C型。F-35在世代上屬於第五代戰鬥機,具備較高的隱身設計、先進的電子系統以及一定的超音速巡航能力。F-35也是世界上最大的單發單座艦載戰鬥機和世界上唯一一種已服役的艦載第五代戰鬥機。

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F-35B

F-35B,美國海軍陸戰隊及英國皇家海軍採用的型號,是垂直/短場起降型。單座設計,搭載3臺電腦。兩級對轉升力風扇是F136發動機之外新增加的裝置,是F-35B動力系統的重要組成部分。它安裝在駕駛艙後部,可提供44.5千牛的附加推力,所以使主發動機能在較低溫度下以較小的負荷運轉,從而提高了可靠性和使用壽命。F-35B的垂直升力主要靠機上裝置的兩級對轉升力風扇提供,它的進氣道自然就可以設計得比較小。價值1.094億美元,為AV-8B獵鷹式垂直/短場起降型戰鬥機的後繼機。

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F-35B

F-35使用的,也是世界上唯一可以滿足F-35性能要求的發動機就是普惠公司研製的F119-PW-100發動機,F119-PW-100也是人類歷史上第一型推重比超過10的航空動力系統。F135發動機採用與F119發動機基本相同的核心機。為提高推力,增加了發動機的空氣流量和涵道比,提高了發動機的工作溫度;為了獲得短距起飛和垂直著陸能力,垂直起降型增加了新穎的升力風扇、三軸承旋轉噴管、滾轉控制噴管。其3級風扇採用超中等展弦比、前掠葉片、線性摩擦焊的整體葉盤和失諧技術,在保持原風扇的高級壓比、高效率、大喘振裕度和輕質量的同時,將風扇的截面面積增加了10%-20%。6級壓氣機與F119發動機的基本相同。

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普惠F135發動機

F135-PW-600為了滿足垂直起降要求,設計了升力風扇+發動機噴管下偏+調姿噴管的垂直起降動力方案。升力風扇由涵道、風扇、D形噴管、聯軸器、作動裝置和伺服系統組成,由主發動機F135的2級低壓渦輪驅動;升力風扇直徑為1.27m,可以向前偏轉13°,向後偏轉30°,在STOVL工作狀態下使戰鬥機上方的冷氣流以230kg/s的流量垂直向下噴出,產生90千牛的升力;3軸承偏轉噴管垂直向下偏轉,產生71.1千牛的升力;該噴管可使發動機的排氣從水平偏轉到垂直甚至向前,可以使推力從水平方向偏轉到垂直向後。

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F-35B動力系統運作

最早服役的F-35B機身重約27噸,能夠攜帶6噸武器,而且是隱形飛機。在垂直起飛模式下,F-35B可攜帶武器的重量約為“鷂”式戰鬥機的兩倍,其作戰半徑約為800千米,大約也是“鷂”式戰鬥機的兩倍。F-35B戰鬥機將取代AV-8B。

雅克-141戰鬥機

雅克-141是蘇聯雅克福列夫設計局研製的一種超音速垂直起降戰鬥機,但由於蘇聯解體導致計劃終止,雅克-141從未量產。雅克-141戰鬥機是為了取代雅克-38,由於雅克-38事故率居高不下,過少的載彈量和半徑獲得了"桅杆保衛者,和平鴿"的外號。

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雅克-38(左)、雅克-141(右)

為了能在印度洋、太平洋和地中海全年使用,雅克-141是以國際標準大氣加15攝氏度的大氣條件為標準設計的,採用升力發動機和轉噴口發動機相結合的方案佈局,機上安裝一臺R-79矢量推力渦輪噴氣發動機,它的升力/巡航噴嘴在飛機起飛的時候向下偏轉。此外還有2臺升力發動機發出相應的向後推力矢量,以保持飛機的平穩。

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雅克-141

  • 動力裝置機身後部裝一臺圖曼斯基設計局研製的R-79推力矢量升力/巡航
  • ,尾部垂直起降發動機明顯。渦扇發動機,最大加力推力約152千牛(15500公斤),不加力推力88.2千牛(8994公斤);在靠近飛機重心處兩個尾撐之間裝圓形可轉向噴口,使用壽命為1500個旋轉循環。飛機短距起飛時,噴口向下偏轉65°,打開至全加力狀態,飛機滑跑5米可離地。噴口最大向下偏轉角為95°,使飛機 垂直起落時具有一定的減速作用,此時的升力推力約為發動機巡航推力的80%。該發動機壓氣機引氣供給翼尖和機尾噴嘴時,其最大推力降到137.2千牛。座艙後部機身串列安裝2臺圖曼斯基設計局研製的RD-41升力發動機,單臺推力41.68千牛(4250公斤),為飛機垂直/短距起飛時提供升力,升力發動機安裝角與垂直面為15°,推力偏轉範圍±12.5°。

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雅克-141的動力系統

雅克-141在“基輔”號甲板上起落很平穩。垂直起飛後在甲板上空5~6米作平滑的過渡飛行。飛機以-5°的迎角姿態加速到55~75公里/小時,再以+5°迎角的姿態,繼續使主推力發動機噴口後轉加速。過渡飛行時間約1分半鐘。雅克-141降落時從艦後遠處減速進場,最後在距母艦400米處改為平飛,此時距水面30米高,以約10公里/小時的接近速度越過艦尾,在甲板上方10~14米高度慢慢懸停並垂直下降。降落很準確,估計艦上有某種控制裝置。由於採用一套自動控制系統保證飛機起飛時升力發動機的工作狀態及推力轉向後噴口的旋轉角度處於最佳情況,因此這種飛機已經具備短距起飛的能力,從而使有效載荷和航程得到改善。

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雅克-141

雅克-141打破了垂直起降戰鬥機的多項世界紀錄,其中包括:有效載重1000千克時爬升到12000米時間為116.2秒;有效載重2000千克時相應的爬升時間為130.5秒;從高度3000米到8000米,爬升速度為250米/秒。該設計局計劃使雅克-141能成為一種岸基防空和對地攻擊機。1992年9月範堡羅航展上西方有關人士認為:該機缺乏實用垂直/短距起落戰鬥機所需要的操縱及任務靈活性,如它必須在裝有防熱甲板的位置起降,以免高速熱噴氣損壞跑道或艦面。此外飛機起落操縱性還不夠靈活,僅與鷂式飛機相當。

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雅克-141

環球網報道:美國F-35B戰鬥機的垂直起降技術源自於蘇聯時期的雅克141艦載戰鬥機,美國在90年代中後期研發的F22的F119發動機或也受到其影響。海灣戰爭和 ATF 竟標後,雅可夫列夫看到隱身對新一代作戰飛機的影響,將雅克-141 按隱身要求修形成雅克-143,後來還進一步改進成雅克-201,最後由於資金問題還是無果而終。然而,洛克希德看中了雅克-141 的設計經驗。儘管不能說 X-35 抄襲雅克-141,但 X-35 的設計受到雅克-141 的影響是沒有問題的,尤其是其升力-巡航發動機的安排,這是和雅可夫列夫交流的結果,洛克希德也供認不諱。

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X-35驗證機


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