飛機(jī)騰空而起

司　古

普通的飛機(jī)要想起飛，都必須沿著長長的跑道滑行加速，達(dá)到一定速度后才能離地升空。沒有這條跑道，就沒辦法起飛。如果遇到緊急情況或者跑道被敵方炸毀，普通戰(zhàn)斗機(jī)就成了廢鐵，只有留在地面挨打的份兒。那么，能不能制造一種不依賴或少依賴跑道的飛機(jī)呢，如果那樣，就不必勞神修建巨大的機(jī)場(chǎng)和跑道，敵方也就難以發(fā)現(xiàn)空軍部隊(duì)的藏身地點(diǎn)。

有人會(huì)說，直升機(jī)不就能垂直起飛嗎？沒錯(cuò)，直升機(jī)可以不依賴跑道，通過轉(zhuǎn)動(dòng)旋翼就能升空，但直升機(jī)飛行速度有限，一般每小時(shí)飛上個(gè)兩三百千米，無法作為空軍的主力作戰(zhàn)裝備。而飛行速度較快的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)，要想具備直升機(jī)那樣扶搖直上的本事，還真不是一件容易事。

原本噴氣式飛機(jī)升空，是通過噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴出高速氣體，讓飛機(jī)獲得向前的推力，隨著飛機(jī)滑跑速度的提高，機(jī)翼就會(huì)產(chǎn)生升力，升力大到一定程度，克服了飛機(jī)自身的重力，飛機(jī)也就騰空而起了?，F(xiàn)在要讓噴氣式飛機(jī)垂直升空，就不能進(jìn)行滑跑，沒有滑跑，機(jī)翼也就無法產(chǎn)生升力，那么飛機(jī)怎么克服自己的重力呢？一個(gè)直接的辦法是給它提供向上的推力，讓發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高溫高速氣體直接向下噴出，飛機(jī)就能獲得向上的推力，這一原理和火箭發(fā)射的道理差不多。英國人在1953年開始進(jìn)行了多次試驗(yàn)，認(rèn)為這一方法可行。1957 年英國生產(chǎn)出了肖特SC1 垂直起降飛機(jī)，這架飛機(jī)上安裝了4 臺(tái)垂直升力發(fā)動(dòng)機(jī)，負(fù)責(zé)把飛機(jī)“舉”起來，另外還裝有一臺(tái)水平發(fā)動(dòng)機(jī)，為飛機(jī)提供前進(jìn)的推力。

美國人和蘇聯(lián)人也積極開發(fā)垂直起降技術(shù)。美國人的想法是，設(shè)計(jì)一種旋翼可以偏轉(zhuǎn)的飛行器，在需要垂直起降時(shí)旋翼呈垂直方向，產(chǎn)生向上的拉力，把飛機(jī)提起來。升空后，旋翼可以旋轉(zhuǎn)到水平位置，產(chǎn)生向前的拉力，于是飛機(jī)就能高速水平飛行了。這種概念美國人始終沒有放棄，在多次試驗(yàn)和失敗后，美國人最后完善了這項(xiàng)技術(shù)，成功開發(fā)出傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)V-22“漁鷹”。蘇聯(lián)人采用的方式和英國人類似，他們開發(fā)的雅克-38“鐵匠”艦載戰(zhàn)斗機(jī)在前機(jī)身裝有兩臺(tái)升力發(fā)動(dòng)機(jī)，在后機(jī)身裝有一臺(tái)水平發(fā)動(dòng)機(jī)。水平發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口可以旋轉(zhuǎn)，垂直起飛時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)到下方，和升力發(fā)動(dòng)機(jī)配合工作，一起把飛機(jī)頂起來。

利用升力發(fā)動(dòng)機(jī)和水平發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的方法雖然可行，但還是存在問題。首先，采用的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量多了，耗油太多不說，可靠性也有問題，兩臺(tái)甚至更多的發(fā)動(dòng)機(jī)一起工作，難保其中不出毛病。如果能用一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)搞定，就最好不過了。英國人一直為了這個(gè)問題仔細(xì)研究，如果要讓一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)為飛機(jī)提供垂直和水平推力，就要求其噴口必須能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向，同時(shí)還要使用功率更大的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。經(jīng)過苦心研制，英國開發(fā)出“飛馬”噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)最大的特點(diǎn)是裝有4 個(gè)會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)的噴口，可以在很大范圍內(nèi)改變噴氣推力的方向。這種頗具創(chuàng)意的發(fā)動(dòng)機(jī)后來成為英國著名垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)“鷂”的動(dòng)力系統(tǒng)。在1982 年英國和阿根廷爆發(fā)的馬島戰(zhàn)爭中，“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)多次從航空母艦上通過短距或垂直方式起飛，有效保衛(wèi)了英國艦隊(duì)的安全。鑒于這種飛機(jī)性能很好，美國也引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，并加以改進(jìn)，制造出AV-8B戰(zhàn)斗機(jī)。意大利、西班牙和印度也先后采購和裝備了“鷂”系列戰(zhàn)斗機(jī)。

“鷂”的設(shè)計(jì)思想給了美國人以啟發(fā)。如今美國F-35“閃電”II 型戰(zhàn)斗機(jī)就部分借鑒了當(dāng)年“鷂”的設(shè)計(jì)思路。美國人也是用一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)解決垂直升力和水平推力的問題。F-35 的前機(jī)身裝有一個(gè)巨大的升力風(fēng)扇，風(fēng)扇的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過一根長長的傳動(dòng)軸和后機(jī)身的發(fā)動(dòng)機(jī)相連接，發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴口還會(huì)旋轉(zhuǎn)，可以從水平位置轉(zhuǎn)到垂直位置。這樣一來，如果需要垂直起飛，發(fā)動(dòng)機(jī)就把動(dòng)力轉(zhuǎn)遞到升力風(fēng)扇上，同時(shí)把尾噴口轉(zhuǎn)向下方。同時(shí)在機(jī)翼兩側(cè)還設(shè)有平衡調(diào)節(jié)噴嘴，可以幫助飛機(jī)保持橫向平衡。在垂直起飛時(shí)，會(huì)有計(jì)算機(jī)隨時(shí)監(jiān)控飛機(jī)的姿態(tài)，并自動(dòng)調(diào)節(jié)前后推力的分配，保證飛機(jī)平穩(wěn)升空。飛機(jī)一旦到了安全高度，尾噴口就可以轉(zhuǎn)向后方，發(fā)動(dòng)機(jī)和升力風(fēng)扇分離，飛機(jī)就能高速向前飛行了。

能夠垂直起降的飛機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是反應(yīng)迅速，不用跑道就能立即升空作戰(zhàn)。但它們也有自己的問題。因?yàn)橐怪逼痫w，飛機(jī)就不能攜帶太多的油料和彈藥，否則發(fā)動(dòng)機(jī)沒那么大力氣把飛機(jī)“托”起來；油料和彈藥有限，飛機(jī)就無法飛行很長的距離，也不能長時(shí)間作戰(zhàn)。不過，有些任務(wù)并不需要長時(shí)間飛行和作戰(zhàn)，對(duì)于航母艦載機(jī)，最大的要求就是能快速升空截?fù)魯硻C(jī)，所以垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)配備在航母上還是非常合適的。

今天在世界各地舉辦的航展上，我們還常常能看到“鷂”系列垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行各種表演活動(dòng)。蘇聯(lián)也曾開發(fā)過很不錯(cuò)的垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)，雅克-141 就是其中的代表。但隨著蘇聯(lián)的解體，這種飛機(jī)的發(fā)展也沒了下文，如今只能到博物館里去看它們了。