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似曾相识,美德联合研制的垂直起降战机,咋跟四号任务这么像?

  说起垂直短距起降战机,可能很多人知道"鹞"、AV8B、F35B,甚至雅克38、雅克141。其实,为了不依赖跑道就能让固定翼战机起降,在上个世纪,各个国家都进行了很多尝试,方案五花八门,几乎穷尽了人类的想象力。比如在上个世纪60年代,美国和德国就联合进行了一种垂直起降战斗机的研究——HFB/瑞安530。
  美国和德国联合研制的垂直起降战机
  原型机
  这个垂直起降方案一看就明白,即在战机机身两侧,安装4组共8台升力风扇,以"八抬大轿"的形式抬起飞机,而且风扇还可以折叠,所有的动力均来自两台GE J85涡喷发动机,它既为飞机提供推力,也驱动8台风扇提供升力。
  风扇可以折叠
  这不就是"八抬大轿"?
  其实,看到这个方案,不能不让人想起我国在上世纪60年代末提出的"四号任务"垂直短距起降战机研制方案。当时我国也是计划在歼6固定翼战机的机身两侧安装升力风扇,不过数量只有4台,起飞后也不折叠,而是直接抛弃,这样可以避免影响歼6的飞行性能。
  四号任务
  方案与HFB/瑞安530类似
  "四号任务"曝光之后,很多人都认为它是异想天开,根本不具有可行性。实际上,现在根据HFB/瑞安530的设计思想,它是有实现的可能的。当然,受制于当时我国航空工业制造的水平和发动机瓶颈,要想在上世纪六七十年代将"四号任务"变成现实,还是面临极大困难。
  原来风扇是挂在飞机腹部
  实际上,即使以美国和德国的航空技术,在当时要想将HFB/瑞安530或者"四号任务"变成现实,也不太可能。因为直到F35B的出现,才算是有了真正靠谱的升力风扇。而且F35B的升力风扇也不是美国或者洛马搞定的,而是求助于英国罗罗公司。
  F35B的升力风扇是英国罗罗公司研制的
  F35B的升力风扇采用了整体叶盘,并用摩擦焊把风扇叶片焊接在轮毂上。这个摩擦焊常用于航空航天器制造,其原理顾名思义,就是将两个部件高速摩擦生热,使工件在压力作用下产生塑性变形,通过界面的分子扩散和再结晶而实现固态焊接,其焊接质量稳定、焊件尺寸精度高,适于焊接异种钢和异种金属。
  整体叶盘
  虽然摩擦焊接的起源最早可追溯到公元1891年,但是真正能满足航空和航天产品焊接的需求,也就是最近几十年的事情,所以在上个世纪六七十年代,要想发展垂直起降战机的升力风扇,仅焊接这一关就很难过。更别说那时候的技术,能否满足超轻材料、齿轮系统、风扇转速这些更为关键指标的需求了。
  F35B的升力风扇
  不仅如此,F35B从F135-PW-600发动机到升力风扇之间,由一根传动轴带动,它的功率相当于一艘驱逐舰的传动轴,达到28000马力。而更为关键的离合器,截面积只有脸盆大小,却因为要同时和主轴、风扇结合,两者之间存在极大的速度差,在接合瞬间会产生极高的温度,这对材料又提出了极高的要求。据说研制团队采用了一种特别耐磨的碳材料,才解决这个问题。
  F35B的离合器
  说了这么多,意思就是垂直起降战斗机想到用升力风扇很容易,但是工程实现起来很难,不然苏联和英国也不会不顾热流,直接用升力发动机和引射喷流。当然,如果放在今天,这些问题解决起来就简单得多,因为随着电传操控系统和电机的发展,根本就不需要这根传动轴了。
  F35B的传动轴堪比驱逐舰的传动轴
  换成现在,会有更好的设计

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