垂直起降(VTOL)是否已在軍事和民航領域廣泛運用?如沒有,為什麼?
請只討論固定翼噴氣式飛機的垂直起降
如果沒有在軍事或者民航領域廣泛運用,是什麼原因導致的呢?是技術問題嗎?還是經濟問題?
垂直起降技術其實是比較成熟的了。
之所以沒有流行起來,其實是在這技術之外的一些限制。現代戰鬥機其實是一個很複雜的作戰系統中的一員。一架戰鬥機要形成戰鬥力,至少需要以下部門配合:
燃油和彈藥、各種設備備件、各種檢修檢測設備;
以上物資的供應、運輸、倉儲系統;如果是多機出動,還需要有空管系統;所以,可以看到,垂直起降雖然說省掉了跑道,但是跑道之外的東西一樣沒省。而在實戰中,如果對手真的能把你的機場和跑道幹掉,那麼他完全可以順帶丟多幾個子母彈/凝固汽油彈/雲爆彈,把上述輔助物資一併幹掉。
如果說開戰前就把物資移出機場,分散存儲,那麼這些大量物資在作戰期間其實也很難大規模大量轉移,所以最終需要用到這些物資的垂直起降飛機,也只能把基地部署在這些地點附近。只要出擊幾次,基本上傻子都能知道在哪裡了。所以,垂直起降在實戰中的意義其實不大。同樣的道理,以前有段時間被吹得神乎其神的戰鬥機高速公路起降啥的,其實也是中看不中用的花架子。順帶再說多一句:武直其實也有類似因素的制約,只是相對好一些。所以最近十幾二十年,除了中國在補課外,世界各主要軍事強國都已經中止了新型武直的研發,而裝備採購訂單也要麼被砍,要麼被拖(低速生產)。而海軍,有正經航母的國家,基本上都看不上垂直起降那點戰鬥力(畢竟載重嚴格受限)。而沒有正經大航母的國家,其實那十來架垂直起降飛機,基本上不頂什麼用。
如果碰到類似水平的對手,基本上就是找死,而且和陸軍相比,同時代的海軍,會擁有更多高技術的對抗裝備---例如說宙斯盾啥的,現在都已經白菜價了,而類似的東東在陸軍上還很新鮮。就算10架F35B,要想突破2艘盾艦組成的防禦圈都很困難,甚至要做好一去不回的思想準備。這基本上決定了垂直起降飛機,對著有點技術水平的水面目標,是沒有打擊能力的。當年英國人和蘇聯人在航母上的垂直起降飛機,其實作戰目標不是對方的戰鬥機,而是諸如:大型反潛機(P3/P8等)、大型情報飛機(TU-95D/E)等無抵抗能力的目標。
所以現在比較多用垂直起降的地方,也就是兩棲作戰了。因為有兩棲攻擊艦的支援保障體系,而且靠近海灘的補給便利,而且作戰目標還是技術水平相對較低的敵軍陸基目標,所以垂直起降飛機還是能有一定發揮空間的。
可惜的是,有能力實施大規模兩棲作戰的國家,也就中美俄三家。而中國和俄羅斯兩棲作戰的假想敵,都在陸基遠程飛機作戰半徑內,完全不需要多此一舉。所以,現在真正有能力也有動力弄垂直起降作戰飛機的,也就只有美國了。至於說民用,那就純粹是經濟上不划算了。然而現在即使軍用,固定翼也不追求徹底的 VTOL 了,你垂直起飛才能帶多少載荷……有意義的是 V-22 這種,軍用運輸很有用,民航用處就不算很大了
代價太大。海鷂全重量垂直起飛時作戰半徑92km,你可以想像一下。所以垂直起降雖然有使用上的便利,但不可避免會造成性能的損失。
對比一下F-35B和F-35C在飛行性能和彈程指數上的差別就知道了
排除實用性的問題,首先在技術方面垂直起降就存在很大的問題。
從根本上來說,一個物體能飛起來的條件就是向上的力能克服自身的重力,對於火箭來說很簡單就是直接產生能克服自重的推力讓自己能飛起來,而飛機用了比較取巧的辦法利用空氣流經特殊剖面的機翼產生的壓力差作為升力所以只需要一個小於本身自重的向前的力就能飛起來,這個力量可以像螺旋槳飛機一樣通過和機翼同樣的原理由一個旋轉的翼面產生的拉力,也可以是像噴氣式飛機一樣向後噴氣產生推力。對於噴氣式飛機來說,推力和整機重量之比稱為整機推重比,大多數現代噴氣式民航飛機的整機推重比只有0.3左右,即使是先進的軍用戰鬥機整機推重比基本也只有在較輕載時才能超過1,而如果需要垂直起降,那麼需要的條件很顯然就是推重比要大於1才可以,所以垂直起降這功能對於噴氣式民航飛機來說明顯是不可能的事情,只有在配備了大推力發動機機身又比較輕的軍用戰鬥機上才有可能。
即使有可能性,在具體實現上仍然困難重重,因為噴氣式飛機的發動機安裝的方式是為了產生向前的推力,而垂直起降需要向下的推力,而且這個向下的推力還需要作用於重心,所以就算不考慮推力的損失也不是簡單地偏轉尾噴管噴氣的方向可以解決的。對於這個問題之前最成功的鷂式是把噴管一分為四,圍繞重心設置四個可旋轉的噴管,這種方案對於發動機本身的設計以及飛機的設計有著諸多的限制。另一種Yak-38一類的方案是用一個三軸的尾噴管可以在垂直起降模式下向下偏轉噴流同時在前部設置直接產生向下推力的發動機來平衡力矩,這種方式對發動機沒什麼限制但是卻背上了正常飛行時完全無用的死重。在目前最先進的垂直起降戰鬥機F-35上,美國人的解決方案類似Yak-38隻是把前面的噴氣式升力發動機換成了由發動機直接驅動的升力風扇,算是一種折衷的方式,只是就算是以美國佬的能耐最終結果仍然很難算得上理想,F-35B問題多多進度被一拖再拖。
而且目前所有的垂直起降飛機都面臨一個同樣的問題,就是即使具有垂直起降能力但是因為推重比必須大於1的限制導致垂直起降模式下可用載荷仍然很難滿足實際需要,所以現在實際使用上幾乎很少會使用垂直起降模式而是通常都使用短距起飛-垂直降落(STOVL)模式。將來如果發動機推力能再上兩個台階的話,那麼垂直起降還是很有前途的。垂直起降技術就是,你造不出來好像是個事兒,但是你造出來了,它又不是個事兒了。這種咳不出來又咽不下去的感覺很難過。海鷂和AV8B算是應用最廣泛的了。蘇聯的雅克系列垂直起降戰鬥機為了能垂直起降連機炮都變成可選裝備了。垂直起降的初衷,是解決小航母或者兩棲突擊艦的艦載機問題。因此,這個技術最早的應用就是常年小航母的英國。蘇聯在航母技術不成熟的時候研究了垂直起降戰鬥機,但是後面庫茲涅佐夫號出來之後就直接攻克固定翼艦載機技術了。美國採購AV8B是為了支援海軍陸戰隊的登陸作戰,這個戰術任務現在越來越多地跟武裝直升機重合了。所以垂直起降技術,開發出來就不是個事兒了。我說的是大國。對於小國來說這玩意兒簡直就是裝逼神器。
沒有廣泛應用
目前只有英國鷂子、馬雲av8算是比較的實用了
完全比不上固定翼和直升機什麼原因導致的嘛,其實既不是經濟也不是技術,而是物理問題。主要還是沒用況且還有直升機垂直起降 說白了就是在沒有跑道的時候起飛降落但是這種飛機結構複雜,而且結構占重太大導致一系列問題
推薦閱讀: