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鷂式飛機為什麼能垂直起降?


美軍的AV-8B,美國版本的鷂式戰機。

鷂式是一款英國研發的能夠垂直/短距離起降的軍用噴氣式戰鬥機。當年英國研發鷂式戰鬥機,主要是為在核戰爭中機場被戰術核武器摧毀後,戰機能夠從停車場或者林中空地起降保衛領空。後來設計被修改為用作航空母艦艦載機。鷂式屬於亞音速飛機,其最大的缺點是航程過短。

由於其獨特的垂直起降能力,美國海軍陸戰隊對其非常中意,引進了該戰機大量裝備兩棲攻擊艦。早年麥道公司與英國宇航公司一起重新設計了鷂式戰機,並命名為AV-8B,直到現在仍在美國海軍陸戰隊中服役。 不過隨著F-35B的加速服役,AV-8B將被閃電II這種五代戰機淘汰。

由於具備垂直起降能力,因此鷂式戰機與常規起降的戰機的發動機布局是不一樣的。鷂式戰機的所配的飛馬推力矢量發動機能產生兩個方向的推力,即垂直向上的推力和水平向前的推力。從外形上看,鷂式的發動機位置與正常戰機發動機在機身後部中央位置有明顯區別。它的動力是裝在翼根下機身兩側其噴口是可以轉動的,前後各有2個噴口一共4個噴口,這4個噴口還可以同時轉動。當飛機起飛時,4個噴口同時向下偏轉,直至完全垂直於地面,發動機產生的推力通過垂直噴口就像4根無形的柱子把飛機托起。飛機到了空中,飛行員便逐漸操縱噴口向後轉動,此時便產生了一個水平的推力,飛機的重量便由機翼產生的升力支撐,這時發動機產生的推力就可以推動飛機前進。

當飛機要著陸時,飛行員首先減速然後操縱發動機將噴口完全垂直於地面時,由於此時飛機懸停在空中,沒有前進動力,機翼上的升力隨之消失,飛機的重量又完全由發動機產生的垂直推力來支撐。而後,飛行員開始關小油門,減少發動機供油量,垂直推力漸漸變小,飛機開始緩慢下降,直至最後著陸。因而鷂式飛機的整個起降過程只需一塊空地便可完成,結束了噴氣式飛機一直只能依賴跑道起降的歷史。

目前,英國軍隊服役的最新鷂式戰機為GR9型,它配備了裝備了性能更好、動力強勁的羅·羅公司軍用航空發動機公司研發的「飛馬」Mk107渦輪風扇發動機。

說一大堆不如一張圖好使,那麼就來幾張圖簡單些

飛馬發動機的模樣,是個人形布局~~~

鷂式戰機垂直升空全過程,一目了然~~~


鷂式飛機的垂直起降是發動機的特殊結構實現的。英國羅·羅公司生產的飛馬11Mk105軍用渦扇發動機利用發動機可旋轉排氣噴管產生的垂直推力升空。

拆開鷂式飛機就會發現它的發動機不同於大部分渦扇噴氣式發動機,除了一個進氣道以外,它有四個可活動的噴口分布在發動機的四周,活像一條「大狗」。

當需要垂直起降時,四個噴口全部向下垂直於地面,產生的推力全部噴向地面,猶如四個無形的柱子把飛機「舉」到空中。之後飛行員操縱噴口逐漸轉入水平方向,機翼產生升力,進入飛行狀態。

不同於F-35B的升力風扇垂直起降方法,鷂式飛機是將發動機的全部做功轉向地面的方法起降。缺點就是發動機損失大量效能,油耗超高;嚴重限制了AV-8的作戰半徑。

飛馬6發動機結構

另外雖然海鷂艦載機可以通過滑躍起飛減少耗油量,但在降落時通常還是採用垂直降落的方法,因為海面起伏不定,如果採用限速降落方法很容易折傷機翼上的起落架。

F-35B升力風扇結構

綜上,鷂式戰機是應付機場被毀或者國家土地狹小飛機場受限的小眾飛機。對大國空軍的幫助不大。


鷂式戰鬥機之所以能垂直起落,關鍵是其設計獨特、性能優秀的英國羅斯公司的一台飛馬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,再藉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了。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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