我国要造垂直起降战机?成飞专利设计极先进,三喷口布局前所未见

科普大世界   2023-05-27 00:09:34

看过《流浪地球2》的朋友都知道,影片中有一款可垂直起降的歼20战斗机十分拉风,从地面垂直起飞稳如老狗,向前飞行时又快如霹雳雷电,只是它是科幻电影中虚构出来的战斗机,大家可能也没想过它会否成为现实,然而近日的一条消息让军迷们很是惊讶,这种科幻战机很可能在不远的将来就会与大家见面。

5月24日,网络上开始流传几张来自国家知识产权局的“一种双发串联垂直起降飞机”的设计专利图片,专利申请方是中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所,也就是军迷们常说的“成飞”,专利授权公告日是今年的5月23日,而申请日是去年的12月29日,也就是说成飞是在去年底申请的这个专利,这个时候《流浪地球2》还并没有公映,可见成飞早有制造垂直起降战机的打算。

从专利的附图来看,专利申请的方案选择了采用两台发动机一前一后串联布局,前面的发动机的上进气口设置在座舱的后方,喷口一分为二向两边分流,分别连接在机翼前方,左右两个矢量喷口分别设置在左右机翼根部下方,可以提供整架飞机的升力,如果是矢量喷口,那么在战斗机起飞后,这台发动机应该还可以产生向后的推力。


(资料图片仅供参考)

后发动机是常规布局,进气道在前方,尾喷口采用推力矢量设计,基本和F35B发动机的设计一样,可向下提供升力,向后时则提供推力。但是这种三喷口的布局在以往前所未见,两个发动机的气流进出通路和喷口分布如下图所示,1和5为进气口,4、7、9为喷口:

该设计图上显示的是一款类似歼十的单发战斗机,但没有鸭翼,明显有菱形机头等隐身设计,又和歼20完全不同,还和歼10、歼20一样没有水平尾翼,却有着大角度的V型垂尾,有人推测是隐身版歼10,然而又去掉了鸭翼,背部也多了一台发动机,可以说和歼10乃至歼20的差别都极大,倒是和下面图片(来自网络,未知作者)中的模拟飞机形状有些相似,应该是一款新式战斗机,但还未知其型号。

不过也有人推测认为虽然设计方案中的战斗机并不是歼20,但这种垂直起降设计有通用性,歼20上也可以使用,所以方案上的飞机形状并不具有代表性。

这种垂直起降方案虽然和之前的鹞式战斗机、雅克141和F35b等垂直起降战斗机布局有所不同,但原理是一样的,都是为了让战斗机稳定地垂直起飞。差别只是使用的是升力风扇还是升力发动机,以及它们布置的位置。

上下图为美国F35b的前后升力装置,前端采用了升力风扇,体积相当大,后面的推力矢量发动机尾端可以向下翻转超90度,两个升力喷口前后布局,从起降的稳定性上来看是不如成飞专利的布局方案的。

苏联时代研制的雅克141采用的也是双发串联升力发动机装置,和成飞申请的专利方案比较相似,只是前端喷口位置不同,雅克141是前端两个喷口前后排列,平衡性作用方面也不如成飞的专利方案。

英国的鹞式战斗机被认为是史上最成功的垂直起降战机,主要靠罗罗公司制造的飞马推力转向发动机提供升力和推力,发动机喷口有两个,布置在机身中间的两侧,起降飞行时相当平稳。

另外还有法国的巴尔扎克V和幻影IIIV,美国洛马在20多年前还研制过C160验证机,布局各有特色。

综合来看,该专利方案结合了英国鹞式、美国F35B和苏联雅克141等的优点,可谓是集众家之所长,创垂直起降战机技术之大成,设计理念更先进,起降飞行更稳定,同级别战机中携弹量、航程与作战半径应该更强,出世之日必为世界瞩目。

不过,英美俄法等国在垂直起降战斗机上早就有所建树,我们也应该有所作为了。其实我国也曾于2015年宣布研发短距起飞/垂直降落飞机,一度有传言称歼18就是我国的垂直起降战机,后来还有歼26的传说,但是之后却没了动静。直到今天大家才看到了我国垂直起降战斗机的设计方案。

之所以一直没研制垂直起降战斗机,原因或是之前我国对这种飞机多年来一直没有迫切的需求,而且垂直起降战斗机相比常规战斗机在性能上会大打折扣,主要是因为加装升力装置导致机身空间被大幅度挤占,性能被打折。

比如,若歼20按照成飞专利方案设计出垂直起降战斗机,那么机腹部位的主弹舱几乎被完全占据,等于没有了主弹舱,另外还会挤占油箱、雷达航电机翼等的空间,战斗机的很多功能也都会受到限制。因此很多人认为垂直起降战斗机就是一种“鸡肋”式的存在。

不过,虽然垂直起降战斗机的战斗能力等方面要比常规战斗机差很多,但它却又比武装直升机强很多,它起飞和降落时不需要跑道,也不需要像航母上的舰载战斗机那样弹射起飞,只要是能放下它的地方,它就能从那里起飞,这一点和直升机一样。但是它的航程和作战半径都要比直升机大的多,飞行速度也比直升机快的多,飞行高度也要比武装直升机高很多。

比如美国的垂直起降战机F35B,其航程远达2200公里,作战半径833公里,最大速度马赫,实用升限超过15000米,世界上没有任何一款武装直升机的相关能力能达到这些数值的一半。所以垂直起降战斗机虽然不及常规战斗机的能力和战力,但是对于武装直升机却是碾压式的存在。

大家都知道如今世界各大国都热衷于发展两栖攻击舰(直升机母舰),因为这种舰船可大可小,构造简单、战时甚至可以将货船快速改造成直升机航母,它不需要战机弹射装置,但因为拥有武装直升机而大大拓展了作战范围,有着类似航母的功能。

那么如果将上面的武装直升机换成垂直起降战机,其各种性能和战斗力将大大提升,作战范围立即就能变大好几倍,基本就拥有了真正航母的战力,所以有人说两栖攻击舰的航母的差别,就是差了垂直起降战机。

目前我国已有三艘075型两栖攻击舰,未来还将建造多艘,而且还有多艘076型两栖攻击舰待建,这些舰船每艘上搭载的武装直升机就达30架以上,如果将垂直起降战机代替武装直升机布置到这种舰船上,那么075和076,战斗能力和作战范围都将大大提升,等于立即便可化身为航母。

再者,我国南海中的岛屿建设和守护也需要垂直起降战机的参与,因为很多岛屿面积较小,无法建造长达数公里的飞机跑道,常规战斗机无法起降和驻守,一旦出现紧急情况,直升机多由于航程的限制无法到达,这个时候只有垂直起降战机才能迅速赶到执行任务并降落驻守,只有它能把每一座小岛屿都变成“不沉的航空母舰”。

所以对我国这样的大国来说,垂直起降战斗机并不是“鸡肋”,自有适合使用它的地方,而且075两栖攻击舰等舰船也迫切需要一种这样的战斗机,期待成飞申请的专利及设计都能尽快地用上,打造出我们优秀的垂直起降战斗机。