飞马发动机工作时工况说明图

　　本质上，“飞马”就是一台涡扇发动机。两对矢量喷管是它与普通涡扇发动机的根本区别——正是这两对喷管使得它能够产生足够的推力升力，保证鹞完成垂直/短距起降飞行。因而，确保 4 个喷管同步转动是保证鹞正常飞行的基本要求。为此，“飞马”专门设计有一个空气冲压马达（动力源来自发动机引气），通过连杆和链条传动来实现喷管的同步。喷管的控制也很简单，在座舱油门手柄旁边设计有一个喷管转动角度控制手柄，为了适应飞行员的习惯，其操纵方式和油门相同——向前推为加速（对应喷管向后转动），向后拉为减速（喷管向前向下转动）。

第二章 成功之路

　　人类航空史上曾经出现过很多种垂直/短距起降飞机方案，其中不少方案已经进入到原型机试飞阶段。但最后定型投产的，却只有鹞和雅克-38 而已——新一代的 F-35C 还在超重的泥潭中苦苦挣扎，距离定型还有相当一段距离。

　　那么究竟是什么原因使得鹞能够在这么多方案中脱颖而出，并成为迄今为止最成功的垂直/短距起降飞机呢？上一章我们已经了解了鹞自身的设计特点，现在我们来和其它同类飞机作个比较。

起降方式

　　在垂直/短距起降飞机发展早期，航空先驱们充分发挥了他们的想象力，为这个全新的机种设计了五花八门的起降方式——只是那时候没人意识到，这实际上成为了垂直/短距起降飞机的第一个分水岭。

　　发展之初，设计人员多倾向于选择机身垂直地面的起降方案（即“尾座式”方案）。其道理是显而易见的：这种方式对发动机的能量应用最彻底（起降时全部用于产生推力升力，巡航时则全部用于推进），并且对飞机没有过多的特殊要求——至少看起来是这样的。最早的巴赫姆 Ba 349 就采用了垂直发射的方式。当然，如我们现在所知道的，Ba 349 飞行时间短，又采用了解体回收的方案，几乎没有碰到后来采用这种起降方式的飞机将要面对的一系列麻烦。

Ba 349 的垂直发射架

　　事实上，机身垂直姿态起降看似简单，但完全忽略了操纵方面的要求。起飞还好说，着陆的时候飞行员将“背朝黄土面朝天”这样倒着“座”下去。这等于是要求飞行员在看不到参照物的情况下将飞机降落到一个指定地点，和盲人骑瞎马没多大差别。第二个问题是操纵系统。垂直姿态起降时，常规舵面完全失效（这一点倒是所有的垂直起降飞机都有的），但飞机的姿态限制使得飞行员的操纵方式和操纵感觉和常规飞机完全不同。无论是加装一套全新的控制系统，还是象鹞那样将两套控制系统整合到一套操纵组件上，都会加重飞行员的负担，训练难度也将大大增加。第三个问题是操纵系统的控制效率问题。垂直姿态起降时，飞机重心一旦偏离理想位置，如果操纵系统无法及时纠正，重力造成的转动力矩会越来越大，最终导致飞机姿态失控。以今天的观点来看，通过多轴矢量推力控制系统可以解决这个问题，但在当时却是毫无可能的。鹞的发展历程已经可以看出反作用力控制系统的功率不足问题，何况垂直姿态起降所需控制功率比水平姿态起降还要大。第四，载荷－航程能力。由于垂直姿态起降时机翼不能产生任何升力，因此这类飞机也无法依靠短距起飞之类的形式来增大飞机的起飞重量。而在当年的发动机功率限制下，这意味着飞机几乎无法携带任何有效载荷。如果说前三个问题是从技术方面限制了尾座式飞机的发展，那么第四个问题则从实用性方面堵死了这类飞机的发展道路。即使到了今天，发动机功率与飞机起飞重量之间的矛盾依然存在，并且仍然对飞机的载荷－航程能力造成相当大的影响。这也是JSF更强调短距起飞垂直着陆的主要原因。

　　因此，在经过了早期的探索之后，尾座式飞机很快退出了航空舞台。

发动机构型

　　从垂直起降飞机问世至今，载荷－航程能力和发动机推力的矛盾始终是限制这类飞机实用性的主要矛盾。而发动机构型设计，则关系到发动机推力的有效运用问题。

　　因此，在选定了飞机起降方式之后，发动机构型成为影响垂直起降飞机发展最重要的因素。面对这样一种全新的机型，没有人知道它应该怎么设计。于是，设计人员充分发挥了他们的想象力，设计出五花八门的各种垂直起降飞机方案。这当中，已经生产出原型机的不同构型就不少于 12 种！（实际上还有一些方案属于上述构型的复合型，这里就不再赘述了。）包括：升力风扇构型（通用电气&瑞安 XV-5A）、滑流偏转构型（瑞安 92 VZ-3）、倾转旋翼构型（代表机型：贝尔 XV-3）、倾转螺旋桨构型（寇迪斯•莱特 X-19）、倾转涵道构型（贝尔 X-22A）、倾转机翼构型（希勒 X-18）、倾转发动机•旋翼构型（贝尔&波音 V-22）、倾转发动机•喷气构型（EWR VJ-101C）、推力矢量构型（霍克 鹞）、升力发动机＋巡航发动机构型（达索 幻影 III-V）、升力发动机＋升力/巡航发动机构型（雅可福列夫 雅克-38）、引射构型（洛克韦尔 XFV-12A）。在这 12 种构型当中，能够满足作战飞机高速、高机动要求的构型实际上只有后面 5 种而已。

　　那么，我们来看看这五种构型各有什么特点。

倾转发动机•喷气构型：

　　这种构型利用转动发动机舱来改变推力方向，从而实现巡航和起降时的推力转向。由于发动机推力既可完全用于产生推力升力，又可完全用于推进，就能量利用率的角度来说，是所有构型中最高的。由于推力升力完全来自发动机，因此发动机必须布置在飞机重心附近。同时，为了方便发动机舱转动，一般将喷气发动机布置在翼尖位置。这就使得机翼的设计受到很大限制——通常只能选择小展弦比梯形翼，以保证足够的结构强度。

　　此外，这种构型的飞机有两个最严重的问题：一，在同时代的技术条件下，发动机推重比变化不大，推力增加必然导致发动机重量上升。如此一来，机翼结构必须进一步加强，同时发动机转动惯量增大，也使得控制更加困难，并且要消耗更大的控制功率。二，同样，同一时代条件下，发动机推力增加还将导致尺寸的增大，而飞机即使采用上单翼，留给发动机转动的空间也是相当有限的。这两个因素直接限制了这类飞机采用更大推力发动机的可能性，使得其发展前景相当黯淡。