德国 EWR 研制的 VJ101C 是这种构型为数不多的代表之一。但它存在的意义似乎就是为了证明这条路是不可行的。从 X1 号原型机首飞到放弃该方案,只经过了大约 1 年的时间。后来 1970 年 X2 号原型机再度恢复试飞,但却不再是为了垂直起降计划了。

倾转发动机构型的 VJ101C
推力矢量构型:
这种构型是利用改变发动机喷口方向,从而产生矢量推力,满足巡航和起降时不同推力方向的要求。其设计核心思想仍然是增大发动机能量利用率。实际上,相对于倾转发动机构型,推力矢量构型要付出一定的发动机安装推力下降的代价,但同样可以将全部推力用于起降或巡航,并且实现推力转向的代价(重量、消耗功率等)较小。此外,推力矢量使得飞机的过渡飞行相对简单,飞行员有较大的自由控制裕度,降低了训练难度。
对于推力矢量构型来说,由于垂直起降的关键都集中在发动机上,因此这类飞机的机体设计接近常规飞机,难度相对下降——除了进气系统。传统方案中,无论是采用 4 喷口(鹞)还是 3 喷口(X-32)设计,由于推力升力完全来自升力/巡航发动机自身,因此为了保证力矩平衡,发动机必须安装在重心附近,这就使得发动机的进气道相当短。进气系统设计人员无疑是最讨厌这种构型的人,因为要在这么短距离内使气流完成减速增压并尽可能减小畸变,其难度可想而知——如果要象 JSF 那样加上超音速要求,那就更令人头痛了。

X-32B 的推力矢量构型,发动机几乎占满了机身,这对空军来说是不可接受的

X-32B 的 F119-614 发动机
所以,超音速的 P.1154 性能指标虽然看起来不错,但能否实现却还是一个大大的问号。后来的 X-32 虽然实现了超音速性能,但代价不可谓不大。首先就是进气系统。X-32 设计初期那个“河马下巴”进气口正是为了满足高/低速的不同进气要求而设计的,和 P.1127 初期的“大象耳朵”异曲同工。后来因为重量问题而取消了“河马下巴”,采用折中设计,也是和 P.1127 的发展如出一辙。其次是影响了飞机气动设计。出于多种原因,三角翼几乎是 X-32 唯一的选择——但正是这一点限制了 X-32 后来的改进,成为其落败的原因之一。

X-32B 垂直降落过程
70 年代开始,研究人员在推力矢量构型基础上提出了远距加力升力系统(RALS)概念。其发动机基本设计和“飞马”发动机类似,但差别在于前风扇的增压空气不再通过前部矢量喷口排出,而是通过引气管道引入前机身内的加力燃烧室,点火燃烧后向下排出,产生部分推力升力。由于有了引气管道,使得发动机不必安装在重心附近,因而飞机本身设计接近常规飞机,设计难度大大下降。但这一方案由于本身的技术瓶颈,加上高温高速燃气对地面的侵蚀问题一直没有解决,因此始终未能进入实用阶段。1986 年,美英联合进行的先进短距起飞垂直降落技术工程(ASTOVL)中,该方案被再度提出,但仍然无果而终。
升力发动机+巡航发动机构型:
这一构型设计思想最简单,垂直起降升力系统和巡航推进系统相互独立,互不干扰,设计简单,容易实现。其基本思路是,采用一组小型升力发动机,产生垂直起降所需的推力升力,飞机其余部分仍然按照常规设计。由于采用升力发动机阵列,使得即使发生升力发动机单发失效的故障,也不会造成推力升力全部丧失而导致飞机坠毁。但这一构型对发动机能量的利用率也是最低的——巡航发动机的推力不能用于垂直起降,必然加重升力发动机组的负担,并导致重量和内部容积代价的进一步增大;而升力发动机产生的超过全机重量的推力却无法在巡航飞行中使用,无疑是对其重量和体积代价的巨大浪费。此外,以现代的观点来看,多发动机阵列显然不利于维护。即使单台发动机的可靠性较高,但飞机的可靠性却是随发动机数量的增多而下降。何况那个年代的发动机可靠性并不高,这样的飞机如果真的投入使用,无疑是机务人员的恶梦。
由于发动机推力的浪费,升力发动机+巡航发动机构型的载荷-航程问题也更加突出。特别是采用这种构型的试验机往往是从第二代超音速战斗机改装而来,其性能对比更加明显。因此,这种构型在航空史上只是昙花一现,在60年代研制垂直起降飞机的热潮中曾经非常热门的升力发动机+巡航发动机构型很快就消失了。不过需要指出的是,由于这种构型实现起来比较简单,因而在垂直起降飞机发展早期,作为试验机探索相关领域确实起到了一定的作用(如肖特 SC1 试验机)。

SC.1 在机身中部的中心位置安装了 4 台 RB108 升力发动机
升力发动机+升力/巡航发动机构型:
严格来说,升力发动机+升力/巡航发动机构型应该算是升力发动机+巡航发动机构型的改进和发展。两者之间最大的差别是,前者的巡航发动机具有推力矢量喷管,可以在垂直起降中提供部分推力升力,从而在一定程度上缓解了发动机推力浪费问题。当然,所谓缓解是针对垂直起降状态的,在巡航状态下升力发动机依然是必须承受的“死重”。不过,相对于推力矢量构型而言,这种构型对飞机气动外形的影响较小,超音速飞机适用的技术,在这种构型的飞机上也可以使用。因此,如果要求实现超音速能力,升力发动机+升力/巡航发动机构型可以算是一条捷径。
迄今为止,这种构型的飞机定型投产的只有雅克-38。不过,该机实际上放弃了早期的升力发动机阵列构想,只采用了两台科列索夫升力发动机——这个应该是在有限的尺寸限制下满足推力要求而采取的设计,而不是从最初的推力升力裕度角度考虑。由于发动机推力限制,雅克-38 依然未能突破音速,性能也差强人意,勉强可以算作垂直起降攻击机,要用作舰队防空就是强人所难了。作为该机的后继型,雅克-141 或许有机会发展成一种性能比较好的多用途短距起飞/垂直降落战斗机(有报道甚至宣称该机性能堪与米格-29 比肩)。不过遗憾的是,随着苏联解体,雅克-141 停止发展,我们也许永远不会知道一种成熟的升力发动机+升力/巡航发动机构型飞机会达到一个什么样的水平。不过,从鹞 II 相对于鹞的性能提升,我们可以猜到雅克-141 大致的性能。
