作者:男兒重危行
垂直／短距起降飛機因其獨特的性能而備受各國軍方的青睞。但其技術複雜，目前只有美英等極少數 國家才有獨立研發的能力。這裡有一種相對簡單的、以氣動升力風扇為基礎而描繪的中國未來垂直／短距起降飛機之構想，有興趣的網友不妨與我一起探討其技術可行性。
　　首先大致介紹一下各國垂直／短距飛機升力系統的結構以及氣動升力風扇的基本情況。英國著名的“鷂”式及其改型AV-8設有4個轉向噴管，通過調節噴管的方向可以實現飛機的垂直升降與平飛；俄國的雅克－38採用的是複合升力結構，由一台垂直安裝於飛行座艙後的專用噴氣升力發動機與主發動機一起構成垂直升力系統；美國的JSF在性能上是最為先進。以洛克希德公司X-35為例，其垂直升力系統是由一組升力風扇和一台噴管可轉向主發動機共同構成。升力風扇垂直安裝於飛行座艙後部，為二級正反轉結構，由主發動機通過傳動軸驅動。風扇的直徑為1.27米，最大空氣流量為227千克／秒，可產生81.8千牛(約8噸)的推力。在垂直升降過程中，主發動機噴口下轉90°與升力風扇共同工作，兩者相加的垂直上升推力約為16噸，可保證總重14噸飛機垂直升降。

　　與上述系統相比，氣動升力風扇要簡單得多。所謂氣動風扇就是由小型噴氣裝置為驅動動力的風扇。其工作原理是：在風扇的外圍設置若幹個以過氧化氫為燃料的單組元小型噴氣裝置，當這些噴氣裝置工作時便會驅動風扇高速旋轉，從而產生強大的推力。現在與這種氣動風扇相類似的系統已在實際試驗當中，如美國有一種名為“旋子”的單級重複使用火箭就是利用氣動旋翼垂直着陸回收的。這種火箭的頭部安裝有從直升機上移植的四葉旋翼，當火箭再入大氣層時先用展開的旋翼以自旋的方式控制落速與落點，快接近地面時位於翼尖上的過氧化氫噴氣裝置啟動，推動槳葉快速旋轉從而使火箭象直升機那樣平緩地垂直着陸。這種氣動旋翼的效率很高，目前噴氣裝置以640公斤的推力驅動螺旋槳可使4.5噸的火箭樣機上升到4000米高空，將來適當增加噴氣裝置的功率還可以保證重達15噸重火箭實體安全着陸。若氣動升力風扇的直徑為1米左右、噴氣裝置的功率適當，則其推力也有望達到5－10噸左右。很明顯，與傳統的機械發動機和機械傳動系統相比，氣動風扇系統要簡單得多、重量也要輕得多；不過氣動風扇缺點也很突出：燃料消耗太大，只可短時間使用。所幸的是垂直／短距起降飛機的升力發動機工作時間很短，只有幾分鐘，這就為氣動升力風扇的實際應用提供了可能。

　　下面就以氣動風扇為基礎，對中國未來垂直短距起降飛機的情況作些描畫。

1.垂直起降型，暫稱殲－10X。殲－10X的升力布局與美國JSF／X－35基本相同，由一台噴管可轉向主發動機與一組氣動升力風扇共同提供垂直升力。殲－10X的氣動風扇也為兩級正反轉結構並垂直安裝於飛行座艙後部，其直徑為1米左右，推力在5～10噸之間。殲－10X與X－35的區別僅在於：X－35的風扇是由主發動機通過傳動軸驅動，而殲－10X的風扇是由噴氣裝置直接驅動。殲－10X的氣動風扇不僅技術更簡單、更輕巧，而且它的推力有更大的增長空間：因為它不受主發動功率的制約，理論上只要增加噴氣裝置的功率就可增加氣動風扇的推力，而且噴氣裝置噴出的高速氣體經筒壁折射後會高速衝擊風扇葉面，這也會產生相應的附加升力，直至於和主發動機最大推力相等(X－35的風扇推力最大只能是主發動機的1／2)。這就為發展全載重垂直起降飛機提供了可能！儘管氣動風扇優點顯著，但其缺點上面已經提過：燃料消耗太大。以過氧化氫噴氣裝置為例，若其推力為640公斤，按1700米／秒的比沖計算，1秒鐘就要消耗近4公斤過氧化氫，5分鐘就是1200公斤。所以除非必要，殲－10X最好是採用滑跑起飛－垂直着陸的方式進行起降作業。雖然若用過氧化氫／航空煤油之類雙組元噴氣系統則會相應減少燃料消耗，但是這會增加系統的複雜性。不過有一種方案更能節省燃料，並且有更佳的實用性能這就是──

　　2.超短矩起降飛機，暫稱殲－12X。殲－１２Ｘ的動力系統由一台或兩台主發動機與一組帶伸縮式矢量噴管的升力發動機構成。主發動機不要求具備矢量轉向噴管，殲－１２Ｘ的重點是氣動風扇。此型氣動風扇的

　　結構與殲－１０Ｘ相同，只是多了個伸縮式矢量噴管。當氣動風扇工作時噴管放出並可作前後９０度擺動，不工作時則收於機腹之中。下面來以殲－１２Ｘ的起飛、降落過程具體展示其動力系統的運作。

　　1)起飛過程：飛行員將氣動風扇的噴管後轉90°，使之與主發動機噴管呈平行狀態，接着讓主發動機和氣動風扇以最大推力工作、松剎車；飛機滑出40～50米後飛行員拉杆，氣動風扇的噴管便隨之轉向與地面成近乎垂直狀態(60°～80°)。在氣動風扇強大的垂直推力的作用下機頭快速抬起；待機頭角度達到一定值時飛行員回杆，氣動風扇噴管回位至一定角度，在保持飛機既定攻角的同時與主發動機形成一股強大的上升合力，飛機瞬間便可立地而起；等飛機速度達到安全值時飛行員關閉氣動風扇並收起風扇噴管和起落架，起飛過程完成。2)降落過程：飛行員駕機以下滑曲線飛向跑道。當速度低於200～240公里／小時、機翼升力不足或快要消失時啟動氣動風扇；對主發動機推力和氣動風扇的推力進行調節(氣動風扇的垂直推力主要是通過改變噴管的角度實現的)，使之形成一股大小、角度適當的升力並以此抵消飛機的下沉作用，最後使飛機以幾十公里／小時低速度着陸，快速將氣動風扇噴管向前偏轉90°，強大的反推作用使飛機在幾十米內的距離內停住。

從殲－12X起降過程的演示可以看出其性能的卓越：①近乎於垂直起降。幾十米的起飛、降落距離和幾十公里／小時的起飛、着陸速度是普通飛機根本無法比擬的。②氣動風扇工作時間短，起降總耗時只有2分鐘左右，可以節省大量燃料。③不要求主發動機和氣動風扇的推力均衡，因而可以讓主發動機以最大加力狀態工作，可增加其起飛載彈量／載油量。④極適合在航母上使用。若從航母滑路起飛，殲－12X可以攜帶更多的燃油和彈藥，即便飛機離艦速度很低、即便飛機的推重比可能小於1，但這也沒有什麼關係：因為氣動風扇的強大推力抵消了飛機的沉降作用，使得主發動機可以從容地給飛機加速。由於降落速度小，飛機幾乎不需要攔阻索，即便使用也會使攔阻過載大大降低。

　　為實現超短距起降，相應的技術條件則是必不可少的。首先，氣動風扇與主發動機的合力要大於飛機的起飛重量，即飛機的起飛推重比要大於1(如果是滑躍起飛，推重比可以適當降低)；其次，氣動風扇的推力要足夠大，要具備讓飛機原地抬頭的能力；再次，要有可靠、完善的電傳操作系統，因為殲－12X的操縱面和操作要素很多，僅靠飛行員手工無法完成，只能藉助於高度自動化的電傳系統；另外，矢量噴管的控制要很靈活。因為風扇的垂直推力大小主要是通過改變噴管角度來實現的；還有，飛機不適宜採用機腹進氣布局，最好是採用兩側進氣。

　　除了在上述有人駕駛垂直／短距起降飛機上應用外，氣動風扇還可用來發展無人型垂直／短距起降飛機。無人機在未來高技術戰爭中將占有極為重要的地位，而垂直起落型無人機則更是各國發展的重點。無人機成本低廉，若中國打算發展氣動風扇技術的話可以先從無人型垂直起落飛機入手，待相關技術成熟、可靠之後再移植到有人垂直／短距起降飛機上。氣動風扇還可作為一種短時增升／增力設備為某些特種飛機所選用。

　　若上述各型垂直／短距起降飛機研發成功的話，其積極意義將無需多言：中國又增加了一柄克敵制勝的利劍；將這些裝備輸出到國外不僅可以獲取高額利潤，還可給廣大中小國家對抗強權提供了一種有力的保證：垂直起降飛機對機場依賴不大，不會被一舉消滅在機場；垂直短距起降飛機還將大幅降低航母的技術門檻，為中國規模化地發展航母作戰群創造更加有利的條件……總之，前景一片美好！但是，以上僅是美好的展望，這一切均建立在這樣一個前提：氣動風扇的技術可行且可以投入實用！
存在疑點：氣動風扇技術!