歼－1XX：中国垂直短距起降战机之构想 --中华网--中华军事

歼－1XX：中国垂直短距起降战机之构想 (1)

http://military.china.com 2005-12-23 11:18:20 【大中小】

　　
　　垂直／短距起降飞机因其独特的性能而备受各国军方的青睐。但其技术复杂，目前只有美英等极少数国家才有独立研发的能力。这里有一种相对简单的、以气动升力风扇为基础而描绘的中国未来垂直／短距起降飞机之构想，有兴趣的网友不妨与我一起探讨其技术可行性。

　　首先大致介绍一下各国垂直／短距飞机升力系统的结构以及气动升力风扇的基本情况。英国著名的“鹞”式及其改型AV-8设有4个转向喷管，通过调节喷管的方向可以实现飞机的垂直升降与平飞；俄国的雅克－38采用的是复合升力结构，由一台垂直安装于飞行座舱后的专用喷气升力发动机与主发动机一起构成垂直升力系统；美国的JSF在性能上是最为先进。以洛克希德公司X-35为例，其垂直升力系统是由一组升力风扇和一台喷管可转向主发动机共同构成。升力风扇垂直安装于飞行座舱后部，为二级正反转结构，由主发动机通过传动轴驱动。风扇的直径为1.27米，最大空气流量为227千克／秒，可产生81.8千牛(约8吨)的推力。在垂直升降过程中，主发动机喷口下转90°与升力风扇共同工作，两者相加的垂直上升推力约为16吨，可保证总重14吨飞机垂直升降。

　　与上述系统相比，气动升力风扇要简单得多。所谓气动风扇就是由小型喷气装置为驱动动力的风扇。其工作原理是：在风扇的外围设置若干个以过氧化氢为燃料的单组元小型喷气装置，当这些喷气装置工作时便会驱动风扇高速旋转，从而产生强大的推力。现在与这种气动风扇相类似的系统已在实际试验当中，如美国有一种名为“旋子”的单级重复使用火箭就是利用气动旋翼垂直着陆回收的。这种火箭的头部安装有从直升机上移植的四叶旋翼，当火箭再入大气层时先用展开的旋翼以自旋的方式控制落速与落点，快接近地面时位于翼尖上的过氧化氢喷气装置启动，推动桨叶快速旋转从而使火箭象直升机那样平缓地垂直着陆。这种气动旋翼的效率很高，目前喷气装置以640公斤的推力驱动螺旋桨可使4.5吨的火箭样机上升到4000米高空，将来适当增加喷气装置的功率还可以保证重达15吨重火箭实体安全着陆。若气动升力风扇的直径为1米左右、喷气装置的功率适当，则其推力也有望达到5－10吨左右。很明显，与传统的机械发动机和机械传动系统相比，气动风扇系统要简单得多、重量也要轻得多；不过气动风扇缺点也很突出：燃料消耗太大，只可短时间使用。所幸的是垂直／短距起降飞机的升力发动机工作时间很短，只有几分钟，这就为气动升力风扇的实际应用提供了可能。

　　下面就以气动风扇为基础，对中国未来垂直短距起降飞机的情况作些描画

　　1.垂直起降型，暂称歼－10X。歼－10X的升力布局与美国JSF／X－35基本相同，由一台喷管可转向主发动机与一组气动升力风扇共同提供垂直升力。歼－10X的气动风扇也为两级正反转结构并垂直安装于飞行座舱后部，其直径为1米左右，推力在5～10吨之间。歼－10X与X－35的区别仅在于：X－35的风扇是由主发动机通过传动轴驱动，而歼－10X的风扇是由喷气装置直接驱动。歼－10X的气动风扇不仅技术更简单、更轻巧，而且它的推力有更大的增长空间：因为它不受主发动功率的制约，理论上只要增加喷气装置的功率就可增加气动风扇的推力，而且喷气装置喷出的高速气体经筒壁折射后会高速冲击风扇叶面，这也会产生相应的附加升力，直至于和主发动机最大推力相等(X－35的风扇推力最大只能是主发动机的1／2)。这就为发展全载重垂直起降飞机提供了可能！尽管气动风扇优点显著，但其缺点上面已经提过：燃料消耗太大。以过氧化氢喷气装置为例，若其推力为640公斤，按1700米／秒的比冲计算，1秒钟就要消耗近4公斤过氧化氢，5分钟就是1200公斤。所以除非必要，歼－10X最好是采用滑跑起飞－垂直着陆的方式进行起降作业。虽然若用过氧化氢／航空煤油之类双组元喷气系统则会相应减少燃料消耗，但是这会增加系统的复杂性。不过有一种方案更能节省燃料，并且有更佳的实用性能这就是──

　　2.超短矩起降飞机，暂称歼－12X。歼－１２Ｘ的动力系统由一台或两台主发动机与一组带伸缩式矢量喷管的升力发动机构成。主发动机不要求具备矢量转向喷管，歼－１２Ｘ的重点是气动风扇。此型气动风扇的

　　结构与歼－１０Ｘ相同，只是多了个伸缩式矢量喷管。当气动风扇工作时喷管放出并可作前后９０度摆动，不工作时则收于机腹之中。下面来以歼－１２Ｘ的起飞、降落过程具体展示其动力系统的运作。

　　1)起飞过程：飞行员将气动风扇的喷管后转90°，使之与主发动机喷管呈平行状态，接着让主发动机和气动风扇以最大推力工作、松刹车；飞机滑出40～50米后飞行员拉杆，气动风扇的喷管便随之转向与地面成近乎垂直状态(60°～80°)。在气动风扇强大的垂直推力的作用下机头快速抬起；待机头角度达到一定值时飞行员回杆，气动风扇喷管回位至一定角度，在保持飞机既定攻角的同时与主发动机形成一股强大的上升合力，飞机瞬间便可立地而起；等飞机速度达到安全值时飞行员关闭气动风扇并收起风扇喷管和起落架，起飞过程完成。2)降落过程：飞行员驾机以下滑曲线飞向跑道。当速度低于200～240公里／小时、机翼升力不足或快要消失时启动气动风扇；对主发动机推力和气动风扇的推力进行调节(气动风扇的垂直推力主要是通过改变喷管的角度实现的)，使之形成一股大小、角度适当的升力并以此抵消飞机的下沉作用，最后使飞机以几十公里／小时低速度着陆，快速将气动风扇喷管向前偏转90°，强大的反推作用使飞机在几十米内的距离内停住。

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