中国垂降战机，成飞专利 王亚男航空说_风闻

中国垂降战机有动静了，成飞双发重型机方案，发动机一前一后布置王亚男航空说

2023-05-26 15:38海南《航空知识》主编,中国科协航空科技文化普及首席科学传播专家,中国航空学会科普工作委员会委员,知名科普专家,优质军事领域创作者,优质军事领域创作者,活力创作者（网友“NIL+”畅想的中国短垂战机“歼-26”，总体布局类似歼-20和F-35的结合体）

075型两栖攻击舰横空出世之后，我们是否发展国产垂直/短距起降战斗机就成为外界关注焦点，这么大的两栖舰，如果不参照美国发展F-35B这样的垂直/短距起降战机，似乎有些浪费，而且辽宁舰和山东舰也很适合这类战机。

实际上垂直/短距起降战斗机的探索和研发，国内相关院所一直都没放弃。最近成飞的一款垂直起降战机专利亮相，在圈子里引发了不小的轰动，连国外网友都在谈论这款垂直起降战机。

（网友“大包”根据专利中的设计简图，绘制还原的成飞短垂战机CG图）

从专利描述上看，我们此前网友“脑洞”的一些飞行器方案，当时觉得很科幻，现在和成飞的方案一比还是太保守，不够大胆，格局小了。成飞这个设计布局，光从动力系统上看，就相当大胆和超前。

（成飞专利授权公告日是5月23日）

成飞这款专利，具有四大特点：隐身重型机、双发串联布置、两种模式下双发全程工作、矢量喷口提供高机动性。其中每一个特点，都意味着与全球其他垂直起降战机的极大不同，合在一起就是一次巨大的突破。

（成飞这款战机，看上去复杂的设计方案，实际很巧妙，我们后文会逐一解读）

【重型+双发】此前我们比较熟悉的、成熟的垂直起降战机，无非是鹞式、雅克38、雅克141和F-35B这几款，这些机型的起飞重量都比较小，大部分不超过20吨，只有F-35B摸到了重型机的门槛。重型战机意味着更大的载弹量、航程和作战半径。之所以上述战机都不是重型，自然是因为动力上无法满足垂直起降的需求。

（世界几款主要的垂直起降战机，个头都不大，全是因为因为动力限制了梦想）

从动力方式上看，国外有共用型和组合型之分。

共用型就是一台主发动机实现升力和推力两种功能，例如英国的鹞式战机，它采用的飞马发动机通过推力矢量喷管和引流管来实现垂直起飞和平飞。这种模式的优点是只需要一台发动机就能解决两种需求，结构重量低，设计相对简单。缺点就是发动机布置在机身中部，挤占了大量空间，而且这种设计严重限制了超音速飞行能力。

（鹞式战机不靠空中加油其实根本飞不远，只能变成一种短腿的攻击机）

组合型就是让升力和推力由不同的发动机来实现，例如苏联雅克-38和雅克-141战斗机的设计，除了有安装了推力矢量喷管的主发动机外，还有额外的升力发动机。这种模式的优点就是对气动布局的限制比较小，超音速飞行能力可以得到保证。缺点就是升力发动机同样会挤占机身中部空间，同时在平飞中还会成为无法工作的结构死重。

（雅克141在设计上已经是相当成功的一款短垂战机，但未能继续发展）

F-35B的动力模式依然是组合发动机，但相比雅克141更进一步，将“吹热风”的升力发动机换成了“吹冷风”的升力风扇，风扇的动力源依然是F135这台大推力涡扇发动机，通过一根特殊的传动轴，将一部分动力传输给前面的升力风扇。这种动力模式获得了和雅克141那样的垂直起飞能力和超音速飞行能力，但同时升力风扇又比升力发动机轻不少，而且降低了高温下洗气流的危害。

F-35B的模式依然存在短板，那就是升力风扇在平飞中还是无法提供推力的死重，同时一台F-135发动机在起飞过程中要多处出力，对起飞功率的要求极高，大大提高了研制门槛。

（F-35B的升力风扇设计非常精巧）

无论是哪种设计，都让战机需要面对推力与重量的协调问题，因为发动机推重比是有限的，为了避免水多加面、面多加水，这些战机只能设计的比较小，从而带来性能上的一些缺陷。 最明显的就是航程小，飞行速度慢。

比如海鹞作战半径只有不到400公里，而一般战机都是800-1000公里左右，作战半径这点只有F-35B能够达到。垂降战机的飞行速度也普遍不高，雅克-141和F-35B虽然解决了超音速难题，但最大飞行速度依然只有1.4马赫左右。

（作战半径方面，F-35靠先进发动机，数据看上去不错，但代价是没有高速能力）

雅克38、雅克141使用组合发动机，也有多台发动机，为何还有航程和速度问题？这就是之前提到的水多加面、面多加水。

雅克38和雅克141，为了解决起飞问题，在前方竖着安装了两台升力发动机，起飞后就没用了。于是浪费了宝贵的机体空间，导致油料也更少，F-35B也有这个问题，只是不明显。所以，一方面死重增大，一方面空间和油料减少，自然大幅影响战机性能。

（雅克-141（左上）、雅克-38（右上）和F-35B垂直起飞的差异性）

【无死重，发动机是真动力】成飞的双发设计，比较巧妙的通过两台发动机，解决了垂直起飞和平飞的矛盾，并且最大程度上避免了平飞阶段一台出力一台成为死重的尴尬，从而为优化后续各种问题，打开了局面。

回到成飞设计方案，这是一种串联布置的动力模式。前一台发动机体积较小推力也较低，布置在了驾驶舱后部的机背位置，进气口也设计为机背进气，同时高温燃气通过一个分叉式涵道，从翼根处的喷口排出。后一台发动机也是主动力，布置位置与常见的战斗机类似，通过机腹进气，它拥有一个和雅克141、F-35B类似的三轴推力矢量喷管，能够向正下方偏转。

（2台发动机3个喷口的设计，解决了死重问题，也解决了垂直起降时力臂问题）

通过这种设计，两台发动机+三个喷口，来完成垂直起降。前置发动机在升空后依然可以正常工作，通过两个翼下喷口的栅格叶偏转方向，可以将向下的推力，转化为向后的推力，从而参与平飞中的推进。同时这两个翼下喷口还能参与战机姿态的调整，也相当于是两个推力矢量喷口，用来提高战斗机的机动性。所有发动机全程都在输出动力，发动机死重也就不存在了。

（两台发动机的相对位置和进气、喷气模式）

【发动机结构简单】看前置发动机的设计布局，有些人可能已经发现，这不与鹞式的“飞马”发动机大差不差吗？看在垂降中的工作模式确实类似，不过这种设计对发动机要求比较低，而飞马发动机则非常复杂。

飞马发动机确实很巧妙，通过引出不同部位的气流，实现推力分配。前方两个喷口直接喷吸入的空气，后方两个喷口喷射发动机燃烧后的燃气，一前一后四个喷口，解决了力臂问题，也没有死重。但是这个设计让发动机结构复杂，很难在较大波动的工况下工作。