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免费彩金:垂直起降的“甲虫”——法国斯奈克玛C 450环翼机研制始末

发布时间:2013-05-07  原作者:Armstrong   点击数:

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  二十世纪五十年代冷战铁幕将欧洲一分为二,华约奉行咄咄逼人的先发制人打击战略,在下一场全球性冲突中,西欧的军事基地和机场将不可避免地在华约的第一次突袭中灰飞烟灭。北约需要应对这一现实问题,才能在未来战争中保存空军的装备和有生力量。北约多国于是开展了垂直起降飞机的研制,这种飞机无需固定的基地,在一小段公路、一小块场地上就能起降。其中最为怪异和有趣的就是法国立式垂直起降环翼机了,这种飞机垂直升空后转换成水平姿态飞行,完成任务后再垂直降落。其实立式垂直起降并不是法国人的专利,二战期间德国人就提出了这一新奇的概念。

立式垂直起降

  二战末期德国本土遭受盟军战略轰炸,已千疮百孔,急需先进的本土防空战斗机。除了喷气式战斗机外,德国人还准备发展垂直起飞的点防御战斗机。巴赫姆提出了Ba 349火箭动力战斗机、福克•沃尔夫提出了Triebflügel(推力翼)、亨克尔提出了“黄蜂”和“云雀”方案参与竞争。

  Ba 349的起飞方式类似于火箭发射,飞机沿垂直发射架起飞,接近轰炸机编队后发射机头的空对空火箭弹,然后脱离,火箭燃料耗尽后飞机伞降着陆。

Ba 349火箭动力战斗机

  “推力翼”在机身中部安装有小型冲压发动机驱动的三片变距旋翼,起飞时先启动沃尔特火箭发动机推动旋翼旋转,飞机像直升机那样上空。速度达到300千米/时后,冲压发动机开始点火,飞机转入巡航模式。

从左至右:“云雀”、“黄蜂”、推力翼立式垂直起降战斗机

  “黄蜂”和“云雀”是环形翼布局,机身内安装一台涡桨发动机,螺旋桨安装在环形翼内部,与推力翼方案相比更加现实。

  由于福克•沃尔夫和亨克尔的方案无法满足进度要求,最后只有Ba 349投产,但也未能参加实战。

  二战后的1948年,美国海军提出研制能从军舰甲板上垂直起降的战斗机,洛克希德和康维尔分别提出了XFV-1和XFY-1方案,都安装艾利森YT40涡桨发动机,驱动两幅寇蒂斯反转螺旋桨,不过XFV-1是平直翼和“X”型尾翼布局,XFY-1是无尾三角翼布局。两家公司都制造了一架原型机进行试飞,成功实现了垂直起降,但最终因性能落后以及危险重重的垂直降落过程而被取消。

XFV-1 与 XFY-1

  1953年瑞恩航空获得美国空军的合同研制X-13喷气式垂直起降飞机。X-13是无尾三角翼布局,安装一台4500千克推力的罗•罗“阿汶”涡喷发动机。该机没有传统的起落架,依靠头部的钩子挂在吊杆上,在1957年进行了成功的垂直起降演示。

X-13采用独特的挂壁式起降

兹博罗夫斯基博士的“金龟子”

  奥地利人赫尔穆特•冯•兹博罗夫斯基博士在二战时曾担任过德军佩内明德基地和BMW的工程师,1950年在法国创立了兹博罗夫斯基技术局(BTZ),致力于立式垂直起降环翼机的研究。

  环形翼可看做是翼尖相连并经过圆整的双翼,升力高于双翼,并且不存在横滚稳定性问题,非常适合立式垂直起降飞机,并且环形翼还具有结构重量轻、高速特性好、以及易于安排立式飞机的起落架等优点。兹博罗夫斯基博士设计了一系列的环翼机,并统统按鞘翅目甲虫(法语单词是Coléoptére,该词后来成为了立式垂直起降环翼机的专有名词)的名称为这些方案命名。

环翼机转换飞行时的受力分析图

  兹博罗夫斯基博士的“甲虫”方案不光有战斗机,还有运输机、侦察机、观光机,用途十分广泛。其中第一款“金龟子”1S,这是一种小型单座立式环翼机,机身上半部分是覆盖有大面积风挡玻璃的单座座舱,飞行员呈直立姿势站立(升空后转入水平飞行时就变成俯卧姿势了),起降时的视界极佳,这种风格的座舱也被后来的BTZ“甲虫”所继承。“金龟子”1S机身的下半部固定在环翼的中心,环翼两侧是两个流线型涡轴发动机舱,驱动环翼内的两副对转螺旋桨。环翼底部有4片用于姿态控制的副翼,发动机舱底部兼做起落架,与另两个流线型起落架鼓包一起呈十字形分布在环翼底部。“金龟子”1S奠定了“甲虫”家族的基本气动布局。

  BTZ 511-05“金龟子”III是五座观光机,座位全为坐姿,机身下方(平飞姿态时)安装两台透博梅卡“马可杜”II涡轴发动机,驱动环翼内的两副三叶对转螺旋桨。预计该机在5000米高度的速度为650千米/时,最大航程1200千米,最大起飞重量2400千克。该机机高7米,环翼直径3.3米。“金龟子”III简化了起落架,外形类似于桌子腿,每条“腿”外侧还有一片三角形十字舵。

“金龟子”III方案的模型,已经具备了可前倾座椅

  “金龟子”IIIA的座位增加到六个,飞行员与“金龟子”1S一样为立姿,解决了“金龟子”III起降时的视界问题。该机更换了功率更大的“阿都斯特”涡轴发动机,飞机高5米,环翼直径4.2米,最大起飞重量增加到2600千克,最大航程增加到2400千米。因为飞行员在垂直降落时无法直接看见降落场地,所以该机安装了高度计和电子降落报警系统(类似于汽车的倒车雷达)。

  BTZ 511-16“蜣螂”是第一种作战型号,用于探索“甲虫”进行反潜及近距空中支援的可行性。该机安装四台1000马力的透博梅卡“特莫”IV或GE T58涡轴发动机,每两台发动机驱动一副螺旋桨。乘员坐在可翻转90度的座椅上,可以始终保持坐姿。该机环翼底部安装了可收放起落架。预计该机的最大起飞重量7300千克,可挂载500千克的武器,最大速度600千米/时,续航时间6小时。

BTZ“蜣螂”方案的模型

  “豆象”是轻型环翼攻击机和战斗机,也是兹博罗夫斯基博士最雄心勃勃的设计。“豆象”进化自“象虫”方案,整个飞机就是一台大型冲压发动机,环翼就是冲压发动机的外壁,从而大大降低了重量。冲压发动机的推力比同时代的涡喷发动机大得多,可以大幅提高飞机的速度和爬升性能,但冲压发动机因为没有机械压气机,所以需要一定的初始速度才能进行进气压缩和点火燃烧,并且在1.5马赫的速度下运转效率不高。所以安装冲压发动机的飞行器必须依靠助推手段才能达到冲压发动机的启动速度。

  为此兹博罗夫斯基博士想出了独辟蹊径的解决方案,那就是在“豆象”机身内再安装一台带加力燃烧室的“阿塔”涡喷发动机,从座舱后方的环形进气口进气,在飞机起降时提供动力并负责把飞机推进至1440千米/时的超音速。然后冲压发动机点火,使“豆象”维持超音速巡航飞行。同时代的诺德N1500“鹰狮”和勒杜克O22冲压动力验证机都采用了这种混合式发动机布置。“豆象”的座舱有两种布局,一种飞行员呈立姿(卧姿),另一种就是传统的坐姿,后一种布局的机身直径要大一些。“豆象”机高8.23米,环翼直径2.74米。

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