像鸟儿一样腾飞（下）——人类垂直起降飞行的梦想

　　比升力风扇上更“优美”的是所谓引射增升（ejector）。引射是贝努力原理的一个应用，如果对文丘里管（背对背的喇叭口）吹入高速气流，在文丘里管的喉部会产生低压，这个低压会拉动文丘里管外上游的空气，和吹入气流混合，一起喷出文丘里管，最后文丘里管出口的气流流量大于吹入的气流。工业上常用这个原理，将大型容器内的气体抽吸出来。理论和实验证明，拉动气流和吹入气流之比可以达到 1.5-2：1，如果在机身或机翼上安装引射装置，就可以用较少的喷气发动机引出高压气流，产生较大的直接升力，这就是引射增升的基本道理。和直接采用旋翼/螺旋桨/风扇的方案相比，引射增升容易和机体气动外形实现保形，减小正常飞行时的气动阻力；引射装置的布置比较灵活；引射的排气和周围的冷空气混合，温度、速度大大降低，对跑道或甲板的烧蚀较小，发动机吸入废气的影响也小一些。70 年代时，由于越南战争的拖累，加上传统的大甲板航母的采购和运行实在太贵，在时任海军作战部长 Elmo Zumwalt 海军上将（最新的“21 世纪驱逐舰”DDG21 就是用他的名字命名的）的倡导下，美国开始研究“海上控制舰”（Sea Control Ship）概念，意图用较小的（一到两万吨）的直通甲板小型航母，运载较少但仍有足够战斗力的垂直/段距起落飞机，补充大甲板航母的作战，美国海军开始对垂直起落战斗机认真起来。美国海军和工业界研究了众多方案，Part14 里的最后一幅变形金刚也是当时的一个方案，目的是结合当时在阿波罗飞船上获得成功的空中对接技术，用重型吊车把垂直起落飞机吊到舷侧，然后点燃发动机，炽热的喷气流直接射向海面，不损伤甲板，着陆时把顺序反过来。类似的还有在“鹞”式战斗机背上吊挂的方案，但最后选定的是采用引射增升的罗克韦尔 XFV-12 方案。

　　XFV-12 采用美国战斗机中不常见的鸭式布局，鸭翼低置，主翼为上单翼，翼尖设垂尾，总体布局比较前卫，但最前卫的当然是在机翼内和鸭翼内的引射增升装置。发动机为 F401，这是本打算用于 F-14B 的海军型的 F100 发动机，F-14A 的 TF-30 发动机发动机一直有动力不足和可靠性低下的问题，海军一直就是把 F-14A 作为过渡型战斗机，采用和 F-15 的 F100 发动机大量共享的 F401 发动机的 F-14B 才是海军心目中的理想战斗机，但 F100 和 F-15 的发动机进气道匹配问题及 F100 本身的可靠性问题，在 F-15 服役的前几年，差不多使任何时候至少有一半的 F-15“永久性”地趴窝，海军的 F-14A 也就变成“永久性”的，直到装 F110 的 F-14D 的出现，但那已经为时太晚，不过这扯远了。对于 XFV-12 来说，F401 的可靠性还没有成为问题，自身的基本设计已经问题多多。XFV-12 的前后左右的引射增升装置控制俯仰和横滚，引射增升装置下方下洗气流中的控制面控制偏航。考虑到实际气动损失和不完全混合，实验室规模的 XFV-12 引射系统可以达到 55% 的增升率，也就是说，1 份吹气可以拉动 0.55 份环境空气，但实际试飞时，主翼的引射装置只达到可怜的 19% 的增升率，鸭翼只达到几乎可以忽略不计的 6%，远远没有达到设计要求。在计划大大超时超支后，海军的战略也转为“向大甲板航母一边倒”，XFV-12 就此下马了。

洛克希德XV-4A“蜂鸟”是首先探索引射增升概念的研究机，XV-4A已经开始显现引射用于增升在理论效益和实际效果上的差异

平飞中的 XV-4A，引射装置关闭，以减小阻力

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

　　比用引射产生升力更科幻的是所谓 Coanda 效应。Henri Coanda 是一个罗马尼亚物理学家，他在著名工程师 Gustav Effel（就是设计埃菲尔铁塔和纽约自由女神结构的那个 Effel）的支持下，开始研究流体力学，发现了所谓“边界层吸附效应”（boundary layer attachment，也称射流效应），通常也称 Coanda 效应（所以也有直译为康达效应的）。Coanda 效应指出，如果平顺地流动的流体经过具有一定弯度的凸表面的时候，有向凸表面吸附的趋向。开自来水的时候，如果手指碰到水柱，水会沿着手臂的下侧往下淌，而不是按重力方向从龙头直接往下流。

Coanda 效应，注意水柱足够接近调羹表面后，会“抵抗”重力的作用而吸附到调羹表面，沿表面运动

　　利用 Coanda 效应，可以有意识地诱导空气气流，在机翼上表面产生比飞机和空气相对速度更大的气流速度，提高升力。70 年代时，美国空军已经意识到 C-130 在速度、航程和载重上的局限，希望用喷气式中型战术运输机取代，这就是“先进中型短距起落运输机”（Advanced Medium STOL Transport）计划的由来。经过 60 年代的无功而返，美国空军已经不再强调垂直起落，所以 AMST 只要求短距起落。波音和麦道的 AMST 方案分别入选，参加对比试飞。波音的方案 YC-14 利用 Coanda 效应，发动机置于机翼前缘上方，喷流直接吹拂由于襟翼放下而弯度大增的机翼上表面，不光直接产生 Coanda 效应，还诱导周边的气流，一同产生增升效果。YC-14 的试飞是成功的，但这时国防部采购政策正在助理国防部长 David Packard 手里大刀阔斧地改革，AMST 计划最终被取消了。波音 YC-14 的“上表面吹气增升”（Upper Surface Blowing，简称 USB，不是计算机上的那个 USB 啊）最终墙里开花墙外香，被安东诺夫用到安-72 上，后者成为第一架采用 USB 的量产型飞机。