“鹞”——世界最成功的垂直/短距起降战斗机

air机器 · 发表于 2007-1-14 11:05:16

人们为了实现垂直起飞和降落的愿望，摸索了几十年。“鹞”是世界上第一种实用的垂直起降战斗机。英国宇航公司花费十年时间研制的这种飞机确实有自己的“绝招”：前飞、后飞、左右平移、原地转弯和垂直起降等。这些特点都是其他飞机无法比拟的。“鹞”利用这种优势在实战中取得了不俗的战果。

“鹞”是英国宇航公司(原霍克飞机公司)研制的垂直/短距起降（V/STOL）战斗/攻击机。它是世界上第一种实用的垂直起降战斗机，最初的名字曾被译作“猎兔狗”。

20世纪50年代，实用的飞机速度达到了2倍声速以上，飞行高度可以达到20 000米，但需要很长的跑道和完备的机场设施支持。直升机虽然只需要简单的起降场地，但它的飞行速度只有二三百千米每小时，航程也只有几百千米。人们很自然地希望有一种飞行器，既能像固定翼飞机一样，飞得又快又远，还能像直升机那样垂直起降；它不仅可以像飞机那样快速平飞，还可以空中悬停、原地转弯、侧飞和倒退飞行。本文介绍的“鹞”式战斗机就是这样一种飞机。

这种飞机的关键是要有推力换向的动力装置和能实现飞行姿态转换的控制技术，而掌握这两种技术可不是件容易事。20世纪50年代和60年代，美、苏、英、法、德等航空发达国家都进行过垂直起降飞机的研究试验，中国也大搞过垂直起落飞机，但大都没有成功。1954年，一个叫克尔·威布勒的法国工程师提出了一种可供垂直起降飞机使用的动力装置方案，即用一台涡轮螺旋桨发动机来驱动四台离心式发动机，以解决垂直起落飞机的推力转向问题。这是一个具有创造性的设想，可惜没有得到当时法国政府的支持。1957年，他把这一设想方案交给了英国的布里斯托尔·西德利发动机公司(以后并入罗耳斯·罗伊斯发动机公司)。该公司对此方案很感兴趣，并立即与霍克飞机公司(后并入英国航宇公司)联手进行开发研究。经过周密细致的工程开发研究之后，布里斯托公司于1958年研制出一种取名为“飞马”的供试验用的推力转向发动机；与此同时，霍克飞机公司也提出了一个编号为P.1127的垂直起落战斗机方案。接着，两公司联合提出了一个垂直起落战斗机的研制发展计划，很快得到了英国政府的批准，并签订了原型机研制合同。当时的计划是装一台“飞马”发动机，先研制16架试验原型机。1959年，开始制造P.1127原型机，1960年出厂首飞。1961年9月第二架原型机首次进行了从悬停到向前飞行的过渡飞行试验，但在同年11月的再次试飞中坠毁。最后一架原型机是1964年2月出厂进行试飞的。P.1127的试飞成功引起了西方盟国的重视，1965年英、美、德三国联合订购了9架P.1127的发展型，并将该型飞机命名为“茶隼”(英国有一种猛禽)，同时了还成立一个联合试飞鉴定中队，专门负责该机的试飞工作。1965年4～11月，9架飞机先后出厂，共进行了2 000个起落的试飞。

为什么需要花这么多时间试飞呢？因为这是人类踏入一个全新的技术领域，需要掌握和验证的技术太多了。经历了6年研究试验之后，英国政府于1965年春正式签订了研制实用战斗机的合同。新飞机于1966年8月首飞，1967年正式命名为“鹞”，1969年服役。“鹞”式飞机的外形虽然与P.1127和“茶隼”十分相似，但实际上有95％是重新设计的。它采用推力更大“飞马”发动机新改型；在气动外形上，如机翼平面形状、发动机进气口、机头、尾锥、背鳍和减速板等部位都作了修改；飞机内部的系统也进行了重大修改。此时的“鹞”式飞机已经是一种有效的低空对地攻击武器，同时可以执行战术侦察和局部防空任务。

“鹞”式飞机问世已经30多年，经过不断的改进改型，先后发展了多种型别，可以分为三个系列。

第一个系列是对地攻击型，包括“鹞”GR.Mkl、GR.MklA和 GR.Mk3。这些型别都为英国空军所使用，因此也可以称之为空军型，主要用于直接空中支援和侦察。这个系列的飞机于1967年首次试飞，1969年4月开始装备部队，共向英国空军交付118架。


第二个系列是双座教练型，包括“鹞”T.Mk2、T.Mk2A、T.Mk4、 T.Mk4A和T.Mk8N等型别。该系列与单座攻击型的设备和武器相同，保留了攻击型的作战能力，主要区别是尾锥加长了1.83米，机头和平尾也适当加大，1970年7月开始投入使用，包括原型机在内，共生产了31架。


第三个系列是海军型和出口型，包括“鹞”Mk50、GR.Mk5、Mk52、Mk54、Mk55、Mk60以及“海鹞” FRS.Mkl和FRS.Mk2等。其中“鹞”Mk50是为美国海军陆战队生产的单座空中支援和侦察战斗机，美国海军编号为AV8A。该机美国订购了102架，1971年开始交付，至1977年全部交付完毕。GR.Mk5是Mk50的改进型，美国海军陆战队编号为 AV8B，由英国航宇公司和美国麦道公司共同研制。1979年6月装备英国海军的型别是在 GR.Mk3基础上的改进的，称为“海鹞” FRS.Mkl，在作战装备和导航系统方面有作了较大的改动，有90％是新的。后来还发展了 FRS.Mk2，增加了携带AIM120先进中距空空导弹的能力，座舱设备和飞行控制系统作了一些改进。“海鹞”后来少量出口到印度，总共生产98架。


由于“鹞”式战斗机是创新设计的飞机，在气动外形、结构设计和总体布局方面都有与众不同的地方。“鹞”式飞机的总体布局是以实现垂直起落为中心考虑的，气动外形的选择主要着眼于满足直接空中支援和侦察等任务所需的飞行性能。研究表明，要实现垂直起落，在发动机推力一定的情况下，飞机的垂直起飞质量应该不大于推力的85％，因此要严格控制飞机的质量。考虑到飞行操纵和稳定性要求，因此“飞马”推力转向发动机被布置在机身中部，前后两对可旋转喷口对称排列于机身两侧。飞机采用带下反角的后掠（35度）上单翼、单垂尾和下反平尾。这样就难以使用常规的三点式起落架，因此采用自行车式起落架，辅以翼尖护轮以保持滑行平衡。当然机上还有垂直起降、空中悬停和过渡飞行用的喷气反作用力飞行操纵系统，这是与众不同的。为了增加转场航程，它的机翼翼尖是可更换的，翼展可以增加1米多，这也算别具一格。它的短距起飞方式与普通飞机有所不同，不能抬前轮，而是操纵喷管向下喷气，使飞机跃升离开地面。机载设备和系统齐全，随着“鹞”式飞机的改型发展还在不断地更新换代。在武器装备方面，“鹞”式飞机一般机内不装固定式军械，必要时机身下侧的整流罩内可换装一门30毫米的“阿登”机炮和炮弹短舱。机翼下有两对外挂架，机身下有一个中央挂架和一对埋入式的侧面挂架，最大外挂质量为2 270千克，带3 630千克外挂时也能飞行。可携带的主要武器除机炮外，还有各种导弹、炸弹、火箭弹和照明弹等。在中央挂架上还可挂一个有5部照相机的侦察舱，以执行空中侦察任务。


“鹞”式飞机之所以能垂直起落，关键是因为有了可转喷口的“飞马”发动机。“海鹞”装1台罗·罗公司的“飞马”Mk104或Mk106推力转向涡扇发动机(推力95.6千牛)。之所以给这种发动机取名“飞马”大概是因为它那前后两对可旋转的喷管，犹如四蹄奔腾的骏马。强大的喷气流时而向下，时而向后，推动着“鹞”式飞机或腾空或前飞，所以，“飞马”还真是名副其实。


无论飞机是垂直起降还是空中悬停，都是没有前进速度或速度很低，这时飞机上的气动操纵舵面都是不起作用的。那么，在这种状态下“鹞”式飞机又是如何进行操纵或维持平衡的呢?原来，设计师在“鹞”式飞机的机头、尾锥和两个翼尖上设计了喷嘴，通过从压气机引出的高压空气从这些喷嘴中喷出，产生反作用力来控制和调整飞机的姿态，实现在垂直起落和悬停时对飞机的操纵。