
从这张结构图可以清楚的看出雅克-38 动力系统的布置方式



雅克-141 的升力发动机+升力/巡航发动机构型,主发动机的矢量喷管的设计是一个亮点,被移植到 F-35 上
说到这里不得不提及 JSF 计划的胜利者——洛克希德 F-35。该机采用了升力风扇+升力/巡航发动机构型,其基本设计思路和升力发动机+升力/巡航发动机构型并无二致,可以算是后者的变种,或者说是后者的第三代发展型(如果雅克-141 算第二代的话)。其主要特点是用一台轴驱动的升力风扇取代了升力发动机,所以实际上其推力升力完全来自一台发动机(这时候 JSF 119-PW-611 可以看作是同时以涡扇和涡轴发动机的方式在工作),可靠性相对于同时采用 3 台发动机的雅克-38 自然大大提高,同时重量也要轻的多。特别值得一提的是,该机可以通过改变升力风扇和矢量喷口的推力差来实现俯仰控制,如果没有精确的数字式发动机控制系统以及良好的发动机跟随性,这是不可能实现的。

X-35B 的升力风扇+升力/巡航发动机构型

X-35B 垂直降落过程
引射构型:
在最初提出概念的时候,引射构型看起来是最据吸引力和最有前景的发展方案。和所有其它构型不同的是,引射构型并不是主要依赖发动机产生的推力升力来实现垂直起降,而是将发动机喷流引到引射襟翼出喷出,吸引外界空气流过襟翼,从而使机翼产生升力——这比单纯的依靠发动机推力效率要高得多。同时,由于排气速度和温度大幅度下降,这种构型的噪音、外来物威胁以及对地面的侵蚀程度都明显降低。由于这种构型的难度主要在引气系统和引射系统,因此飞机本身和发动机的设计难度都大大减小了。同时,由于引射系统的高效率,使得在同样的发动机推力下,采用引射构型的飞机可能可以具有更大的起飞重量。
但遗憾的是,这些优点迄今仍然只是理论上的。当年根据引射理论设计的洛克韦尔 XFV-12A 是个彻底的失败。由于推力增升未能达到预期目标,以及引射襟翼喷气时产生了复杂的地面效应和干扰问题,使得该机根本无法依靠自身推力垂直升空。这次失败还导致了另一个附加效果——美国海军从此以后坚决反对垂直/短距起降飞机,曾经风靡一时的“制海舰”概念被彻底打入冷宫。

在 JSF 之前,罗克韦尔 XFV-12 是美国最接近实用的垂直/短距起落战斗机

罗克韦尔 XFV-12 本来是准备成为海军的主力垂直起落战斗机的

机翼和鸭翼上的百叶窗打开后,引射增生装置就可以工作了,前后左右的引射装置及下面的导流片控制俯仰、横滚和偏航

两架 XFV-12 样机在装配中

这是已经装配好的两架样机

鸭翼上打开的百叶窗和喷气导管清晰可见

机尾的“塞”式喷管,在垂直起落状态下,主喷管关闭,喷气流通过导管导向机翼和鸭翼内的引射增升装置

XFV-12 正在准备系留试验

XFV-12 完成了系留状态下的悬停试验,但还没有进入到自由飞状态下的悬停试验,就下马了
在 1986 年的 ASTOVL 工程中,通用动力公司提出了采用引射构型的 E-7 验证机参与竞争。根据当时的宣传,E-7 的推力/升力比甚至可以达到 1:1.5。但最后 E-7 只停留在风洞试验阶段,所以没人知道引射构型是不是真的能够实现这么诱人的目标。E-7 面对的,除了引射器本身的问题外,还有过渡飞行的操纵问题。由于采用引射增升时,发动机喷流全部被用来产生引射升力,所以基本上没有水平推力,那么即便飞机能够升空,由如何从垂直飞行状态转换到水平飞行状态呢?这期间引射器应该如何操纵呢?没人知道。直到 1989 年 ASTOVL 工程下马时,这些问题依然没有解决。于是,曾经颇具吸引力的引射构型再度沉寂下去。
如我们所知,上述 5 种构型中,现在真正投入实用的只有推力矢量构型和升力+升力/巡航发动机构型,也就是鹞和雅克-38。如前所述,鹞的能量利用率更高,而雅克-38 的设计难度较低。在没有更高要求(如超音速)的前提下,鹞的确在性能上占有优势。但面对现代作战环境和军方要求,鹞或者说推力矢量构型是不是同样能够胜任有余呢?
新时代的要求
尼古拉斯•宾斯,自 1956 年就参与了米歇尔•威博特的垂直起降概念开发工作的航空界前辈,于 2001 年写了一篇文章《JSF VS Harrier III》。在文中,老前辈指出了现在的鹞存在的缺点,并提出了一架想象中的鹞 III 应该改进的方向。我们不妨顺着前辈的思路,来看看鹞是否真的能够适应未来的作战要求。
主要任务
对于陆基型鹞而言,主要任务就是以利用其先天优势,实施比常规飞机反应速度更快的近距空中支援。而对于海鹞(或者 AV-8B),则还要担负舰队防空任务。这已经是几十年来所形成的共识。但问题在于,随着技术进步,作战飞机价格日益高昂,连美国这样的大户都已经吃不消了(JSF 计划的初衷不就是省钱?),何况是其它国家。从现在的情况看,已经没有一个国家愿意或者说能够掏钱研制并装备一种单一用途的作战飞机。
那么,对于鹞 III 而言,仅仅能够进行空中支援是否还能够引起客户的兴趣?如果答案是否定的,那么它就不可能只是象宾斯设想的那样只是进行一定程度的改进了。为了适应其它任务的需要,势必要对鹞的基本设计进行大改。
载弹着陆能力
现在的鹞/海鹞基本不具备载弹着陆能力。但每次出击不可能总是将弹药全部耗尽,这些剩余的弹药只能在着陆前投弃掉。早期弹药技术档次较低,成本低廉,问题还不大。但进入 80 年代以后,精确制导弹药大批装备部队,价格动辄数十、上百万美元,白白投弃掉,实在是令军方心痛不已。1991 年海湾战争中,海鹞 FA.2 就曾碰到过这样的问题——扔到海里的高价值弹药足以让皇家海军捶胸泣血。当然,其它作战飞机也有类似问题,只不过没那么严重罢了。也正因为如此,在 JSF 的研制要求里坚定不移地加上了载弹垂直着陆的要求。

AV-8B 实施短距滑跑起飞,以增加载弹量
JSF 有采用新一代技术研制的 F119 作为动力装置,推力强劲,载弹着陆难度相对较小。而鹞的“飞马”发动机则是源自 50 年代的“俄尔普斯”发动机,增推潜力几乎被挖掘殆尽。研制全新的发动机不太现实,那么如何让鹞III也具有载弹着陆能力呢?宾斯提出了一个让人跌破眼镜的方案——加装着舰钩,让鹞 III 可以象其它舰载机一样拦阻着舰,以机翼的升力弥补发动机推力升力的不足。
