
BTZ“蜣螂”方案的模型
“豆象”是轻型环翼攻击机和战斗机,也是兹博罗夫斯基博士最雄心勃勃的设计。“豆象”进化自“象虫”方案,整个飞机就是一台大型冲压发动机,环翼就是冲压发动机的外壁,从而大大降低了重量。冲压发动机的推力比同时代的涡喷发动机大得多,可以大幅提高飞机的速度和爬升性能,但冲压发动机因为没有机械压气机,所以需要一定的初始速度才能进行进气压缩和点火燃烧,并且在1.5马赫的速度下运转效率不高。所以安装冲压发动机的飞行器必须依靠助推手段才能达到冲压发动机的启动速度。
为此兹博罗夫斯基博士想出了独辟蹊径的解决方案,那就是在“豆象”机身内再安装一台带加力燃烧室的“阿塔”涡喷发动机,从座舱后方的环形进气口进气,在飞机起降时提供动力并负责把飞机推进至1440千米/时的超音速。然后冲压发动机点火,使“豆象”维持超音速巡航飞行。同时代的诺德N1500“鹰狮”和勒杜克O22冲压动力验证机都采用了这种混合式发动机布置。“豆象”的座舱有两种布局,一种飞行员呈立姿(卧姿),另一种就是传统的坐姿,后一种布局的机身直径要大一些。“豆象”机高8.23米,环翼直径2.74米。
斯奈克玛的野望
1945年法国土地神罗纳发动机公司进行了国有化,成为法国国营航空发动机研究制造公司(SNECMA,斯奈克玛),虽然刚刚成立但在涡喷发动机方面却拥有雄厚的技术实力,因为在二战结束时瑞士边境的里肯巴赫BMW003工厂就在法军占领区内,斯奈克玛获得了全套涡喷发动机的生产设备和德国技术人才。1946年斯奈克玛在法国中部罗亚河畔的德西兹成立了里肯巴赫航空工作室,缩写为“阿塔”(Atar),在BMW003基础上开始了法国涡喷发动机的研制。
斯奈克玛的野心不仅在发动机方面,还想涉足飞机制造。五十年代初北约对垂直起降战斗机的需求与日俱增,1952年1月在法国和德国政府的小额资助下,斯奈克玛与BTZ合作开始了2马赫立式垂直起降截击机的研制,斯奈克玛收购了博士的专利,兹博罗夫斯基也成为斯奈克玛垂直起降飞机技术部门的负责人。
斯奈克玛最初的两个方案并没有采用兹博罗夫斯基博士的环翼设计,看起来就像是改用涡喷发动机的XFY-1和XFV-1。经过反复的论证后,斯奈克玛最终还是决定在“豆象”的基础上设计新机,这就是C 450方案。该机取消了复杂的冲压发动机,安装一台“阿塔”101发动机,单座座舱具有传统的战斗机式样的风挡与座舱盖,飞行员为坐姿。C 450有两种进气方案,分别是机头进气和两侧进气。凭借环翼带来的重量优势,兹博罗夫斯基博士预计C 450能在两分钟内爬升到15000米。1952年12月C 450模型在戛纳通过了风洞测试。


斯奈克玛最初的方案没有采用环翼,与XFY-1和XFV-1很相似-1
立式垂直起降飞机的研制难点在于垂直起降时需要进行精确三轴控制,才能纠正因阵风、发动机扭矩和其他因素引起的姿态变化。为此斯奈克玛在1953年制造了“螯虾”动力模型,该机自重30千克,安装一台推力40千克的脉冲发动机,这种发动机没有旋转部件,所以运转时不产生扭矩。斯奈克玛在喷管偏流技术上颇有心得,他们在“螯虾”发动机尾喷管末端安装了偏流板,可提供最直接的矢量推力进行姿态控制。
1954年3月“螯虾”在距巴黎48千米默伦-维拉罗什机场的斯奈克玛研究中心进行了系留试飞,对矢量喷管进行了验证,证明了喷管的实用性。
“阿塔飞行器”
五十年代中期斯奈克玛在发动机领域获得重大突破,先是在1954年研制出了能产生2900千克推力的“阿塔”101D,然后又在该型号的基础上研制出了适合立式垂直起降飞机使用的“阿塔”101DV,为垂直姿态运转进行了优化,并配备了偏流板矢量喷管。

“阿塔飞行器”结构图
1955年1月斯奈克玛制造了一个被称为“阿塔飞行器”的垂直起降测试台,编号C400 P1。C400 P1基本上就是一个安装“阿塔”101DV发动机的直筒,内部安装了遥控装置、自动驾驶仪,底部安装了四轮起落架,在重心位置围绕发动机的环形油箱,载油500千克,可供该机飞行4分钟。

C400 P1,注意机身的一圈平移喷嘴
“阿塔”101DV的矢量喷管只能解决测试台的纵轴控制,因发动机扭矩产生的滚转怎么解决呢?斯奈克玛决定在C400 P1下方增加四组十字形布置的滚转控制喷嘴,每组两个喷嘴沿着起落架伸出,分别面向相反方向。喷嘴从“阿塔”101的压气机引出高压空气喷出即可控制滚转,同向喷嘴全开时可消耗掉压气机进气量的4%。为了实现悬停状态的平移,C400 P1的直筒中部还安装了一圈平移喷嘴,同样从压气机引气。C400 P1自重2500千克,“阿塔”101DV最大推力2900千克,推重比达1.16。

C400 P2的滚转喷嘴
C400 P1没有飞行员,依靠遥控装置控制发动机的油门与平移喷嘴,实现爬升、悬停、平移与下降。姿态控制全交给自动驾驶仪,根据陀螺给出的姿态数据,向水平喷嘴的电磁液压阀和矢量喷管发出控制信号,以此来保持飞机三轴姿态上的稳定。
C400 P1先是测试了改进型燃油系统,1955年2月开始测试高温燃气对地面的影响,3月开始测试矢量喷管,5月该机转移到垂直起降试验场准备进行系留试飞。为了确保安全,斯纳克玛在试验场搭建了35米高的人字形支架,支架顶部垂下一根钢缆系住C400 P1的顶部。原理类似于攀岩运动的保险绳,万一C400 P1在试飞中失去平衡,或者发动机熄火,也不会坠毁。
