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F35借鉴雅克141技术?实际上是苏联抄了美国设计

  • 时间:2017-10-18 17:53:11

熟悉F-35系列隐身战机的童鞋们知道,F-35B是三个型号中唯一一种具备短距垂直起降能力的。该机短垂系统的核心是位于其机尾的“三轴承旋转喷管”(简称3BSD),网上曾流传这一技术是美国从俄罗斯的雅克-141战机借鉴而来,实际上美研发这一技术比(苏)俄早了20年,本文就此解读。

3BSD喷管的作用是将F135涡扇发动机的推力矢量从平飞时的向后变为垂直起降时的向下。这种喷管的优点是能在不改变发动机运行状态的情况下,平滑下折95度,还能在悬停及过渡飞行(悬停与平飞间过渡)状态时进行偏航控制。图中展示了F-35B的3BSD从平飞转为悬停模式的连续镜头。

3BSD喷管技术的起源可追溯到20世纪60年代中期,正值美苏冷战高峰,当时北约阵营希望研发一种具备短垂起降(VTOL)能力的新型战机,以备在前线机场跑道遭苏军空袭瘫痪后仍能起飞作战。图为洛克希德当时提出的在F-104基础上改进的CL-704短垂战机想象图。

为满足这一需求,当时美国国内的各大发动机厂商都在研发为新型VTOL战机配备3BSD喷管。其中由普拉特·惠特尼(简称普惠)研发并测试出了世界上第一台3BSD喷管,图为1967年该公司提出的喷管设计细节图。

如图所示,3BSD喷管分为三部分,接面都呈一定角度,通过三个密封圆形轴承连接起来。外部电机通过驱动旋转段上的齿轮来让尾喷管向下弯曲,在这个过程中前段和后段保持不动,只是中段旋转180度。最前端的轴承负责偏航控制,可以在垂直起降模式中对喷管进行横向偏摆。

同时期美海军也在考虑为“制海舰”(一种只搭载短垂战机和直升机的低成本小型航母,造价仅为尼米兹级核航母的八分之一)研发一种新型短垂战机,这种战机不仅能满载弹药垂直起降,而且还能作为常规舰载战机部署到大型航母上,因此必须配备带加力燃烧室的发动机。图为通用动力康维尔分部提出的Model 200短垂战机方案设想图,注意独特的升力发动机布置方式,可看作是后来雅克-141和F-35B的鼻祖。

在这个于1972年6月提出的方案中,Model 200的机尾上安装了一台加装了普惠3BSD喷管的PW401加力涡喷发动机,另外在座舱后侧的机身中以串列方式垂直安装2台升力发动机,产生的升力足以平衡3BSD喷管向下的喷气推力。红圈标出的为升力发动机部分。

该方案经过模型风洞测试和台架测试后,证实具有很高的技术可行性,图为Model 200进行模型台架测试资料图。

遗憾的是,康维尔Model 200最终落败并胎死腹中,美海军后来选择了技术成熟度不高的罗克韦尔XFV-12短垂起降试验机,该机采用了引射式增升技术(用折流屏将发动机喷流导向主翼面以提供升力)实现垂直起降。结果XFV-12证明了仅凭发动机的气流引射是无法产生足够升力的,甚至无法自行实现垂直起飞,最终该项目于1981年被取消。

6年后的1987年,苏联第一种兼具具备短垂起降和超音速飞行能力的雅克-141成功首飞。从这张仰拍图可直观看出,雅克-141采用了与当年美国康维尔Model 200相同的发动机布置方式(2台升力发动机在前,一台配备3BSD喷管的主发动机在后),而且也借鉴了惠普的3BSD喷管技术。而此时距离惠普公司测试3BSD喷管,已经过去了20年时间。

1993年,美国防部启动了代号“联合先进攻击技术”(JAST)的计划,该计划实际就是日后F-35“联合攻击战斗机”(JSF)的前身。在JAST项目初期,洛马公司人员曾随美政府官员参观了俄罗斯雅克夫列夫设计局。巧合的是当时正值苏联解体不久,雅克设计局正在寻找资金维持雅克-141项目。洛克希德公司用少量资金就换取到了雅克-141的性能数据和部分设计数据。但实际在这次访问前,洛克希德就已完成了X-35B的3BSN隐身喷管设计工作。

新闻标签:美军F35发动机

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