导语:随着我国海军从近海防御向以航母战斗群为核心的远洋进攻型力量转变,以及美国F-35B型短距起飞垂直降落飞机带来的冲击;国内不少方面已经再一次发起了配合全通甲板两栖攻击舰研制装备垂直降落飞机的呼声。
一:高不成低不就的垂直起降飞机
飞机要克服重力在天空中飞行,需要通过机翼上下表面不同流动速度的空气产生压力差形成向上的升力。这迫使飞机起飞和降落需要至少数百米甚至上千米的滑跑距离来进行加、减速,为了摆脱这种对于机场的依赖,使飞机能使用战时的残损跑道、甚至只是一块空地上起飞降落,上世纪60年代欧美和苏联对于垂直起降飞机投入了大量的精力进行研究。

米格-21的垂直起降飞机
然而不管是采用何种方式,单一发动机推力转向也好,升力发动机与升力/巡航发动机组合也好,垂直起降飞机都要比普通飞机付出更多的机内空间和死重。特别是在发动机水平很不理想的时期,这种付出的回报简直可以说是辛酸:在垂直起飞的状态下,飞机的起飞重量很难做大,携带的燃油和武器都非常有限——用飞行员的话说,“甚至飞不出机场围墙”。
因此有相当一段时间,垂直起降飞机都是非常尴尬的:它们要像普通飞机一样滑跑6、700米以携带足够燃油和武器升空,偶尔会在降落的时候玩一把垂直定点降落。垂直起降的能力发挥不了,飞行性能又被垂直起降要求严重拖累。这种高不成低不就的局面致使垂直起降飞机后来的发展相当的萧条,各国相关型号数量屈指可数。
二:鹞式战斗机的艰难摸索
如果有什么能形容鹞式战斗机系列的话,一定是这样的评价:在艰难中奋起,在摸索中突破,在战争中耀眼。正是通过两代鹞式战斗机的发展和实战经验,垂直起降战斗机最终找到了合理的使用方式和设计取向,并指引了新一代型号的发展方向——F-35B便是其中之一。

鹞式战斗机
鹞式在最初的时代显得相当可笑,正常使用需要6、700米滑跑和垂直起飞就出不了围墙的评价其实都是来自于这款飞机。虽然发动机推力达到了9.7吨,但是一代鹞式在实际应用中的最大垂直起飞重量仅有7.7吨,携带两枚响尾蛇空空导弹的作战半径仅有98公里。如果不是当时苏联和西方在中欧边境重兵对峙,数万辆装甲车、坦克,上万架战术飞机使得双方的机场都没有生存力可言,这样的飞机恐怕一开始就不会被投入实用化。
鹞式的转机来自于海洋,它与航母实现了完美的互补。二战以后英国失去了所有大型的航母舰队,需要一种造价低廉的新型航母,鹞式这种飞机恰好特别适合于这个用途。航母最为头痛的永远是常规飞机的降落,它对航母提出了非常高的要求。试想,在助降系统指引下,一架重量十几吨,甚至二十吨以上的飞机,用超过200km/h的速度沿着固定飞行轨迹下滑,每秒下降的高度达到7米;当它的的起落架猛烈的撞击在甲板上,把拦阻钩挂上拦阻索以后,又要在数十米内停止下来。要做到这些事情绝不容易——也绝不廉价。
先进完善的光学/微波助降系统,对结构特别加固的超大面积甲板,复杂隐藏在甲板下庞大的拦阻系统,这些都是提升航空母舰吨位和造价的关键因素。但是对于仅要一块25x15米空地就可以降落的鹞式,它所需要的仅仅是有限的引导助降和一块特别增加水冷循环散热的甲板。鹞式通过降落方式的改变为航母找到了降低成本的出路,而航母又为鹞式提供了起飞性能的巨大改善。
与陆基机场不同,航母是一个可以自由机动的平台。当航母以最大速度航行时形成的甲板风是非常可观的,这直接降低了飞机所需要的实际起飞速度。在2万吨排水量长度不超过230米的二战航母上,通过25节甲板风的辅助,鹞式达到了10.32吨的起飞重量。这使鹞式能够执行150公里半径的舰队防空任务和400公里的攻击任务,标志着垂直起降飞机在实用性上获得了突破。

鹞的前身——P.1127在1963年2月首次降落在老“皇家方舟”号航母上,这也是垂直起降战斗机首次着舰
三:垂直起降战斗机的飞跃
并不满足的英国海军在1966年进行了代号Ski-jump(高山跳台滑雪)的研究——既然通过跳台人能飞跃,车也能飞跃,那么飞机就更能飞跃。而且和人、车不同,飞机的滑跃并非一个简单的抛物运动。翘起的角度会使飞机在滑跑时就形成相应的迎角,提前产生额外的升力;这使得相比平甲板或者陆地起飞,滑跃起飞所需要的速度就低得多。配合甲板风使飞机借用航母的航速,还可以进一步降低所需的起飞速度。

滑跃起飞直接借鉴了高山跳台滑雪的原理

滑跃起飞
通过10年间对多种机型的反复试验研究,英国人确认,滑跃对于所有类型的飞机起飞都有不同程度的提升。尤其是垂直起降飞机,本身推重比就相对更高、而且由于矢量推力(或者升力发动机、升力风扇)形成相当大部分的动力升力,效果尤其明显。相对于造价、维护费用昂贵的弹射器加速技术来说,滑跃甲板增加的费用完全可以忽略不计。
英国先后推出了三代滑跃甲板:上翘角度9度的竞技神号航母(改装后),12度的无敌号,14.5度的皇家方舟号。在无敌号和皇家方舟号上,通过滑跃技术,鹞式的滑跑距离不到原来的1/3。而在发动机推力仅增加2吨的情况下,第二代鹞式的最大起飞重量提升了4.56吨,有效载荷从5.5吨提升到了8.8吨。作为一架空重7吨不到的飞机,二代鹞式最后能以不到130米距离完成14.6吨重量的起飞,这是非常了不起的。

“无敌”级的两艘航母:“无敌”号(前)和“皇家方舟”号
鹞式飞机最终取得了巨大的成功,它与滑跃技术的结合使英国用不到9亿英镑的造价就得到了拥有完整航空作战能力的小型航母舰队,并以此赢得了马岛战争。相对于预计造价就达到35亿英镑的CAV01航母方案,成本甚至不到其1/4。此后很多国家都引入了鹞式与滑跃起飞的组合,构建起了在各自区域中难以忽视的海上航空武力:包括意大利、西班牙、印度等等国家。
然而公平的说,鹞式与滑跃组合的辉煌,在很大程度上是因为鹞式找到了正确的使用方式和配套的辅助系统,并非见得技术上就多么先进突出——苏联的失败,正是一面绝好的镜子。
四:苏联垂直起降战斗机的失败
