像鸟儿一样腾飞（3）-人类垂直起降飞行的梦想[90P]
水平的涵道本身可以产生升力，但倾转过程中，涵道唇部会出现失速
Doak VZ-4 从起飞到平飞的转换过程
贝尔 X-22 又是一个三军联合的项目
由于采用涵道风扇，没有不对称升力和后行桨叶失速的问题，可以放心采用刚性桨叶
四个大水桶一样的涵道风扇在空中翻转，也是一景
法国的 Nord（后并入 Aerospatiale）也研制了 Nord 500 Cadet，发动机推力和涵道出口的菱形导流片提供悬停状态下的姿态控制
如果不倾转涵道风扇，而是把涵道风扇固定在机翼或机身内重心附近，用于在垂直起落时提供升力，在平飞的时候覆盖起来，减少阻力，这就是升力风扇的方案了。升力风扇方案并不新颖，二战后期纳粹德国热衷于一剑定乾坤的秘密武器，垂直起落战斗机是其中的一部分，升力风扇就是以研制号称二战中德国最优秀战斗机 FW 190 战斗机著名的 Focke-Wulf 的方案。但首先实现这个概念的，还是 Vanguard Omniplane。Vanguard 是由 Piasecki 分出来的一些人建立的，Omniplane 时运不佳，完成系留试验后，机械可靠性的问题就早早终止了 Omniplane 的生涯。不久，制造航空发动机出生的通用电气希望涉足垂直起落领域，和 Ryan 合作，研制了 XV-5 研究机。XV-5 比 Omniplane 要接近实用化多了，升力风扇依然埋在机翼里，但在平飞的时候，可以由盖板盖起来，减小阻力。上盖板是背对背打开的两个半圆形，下盖板是百叶窗形，打开时用作悬停状态下的偏航控制。机首有一个由百叶窗遮盖的小型升力风扇，用于俯仰控制。XV-5 的升力风扇有 31% 的剩余功率。XV-5 暴露了升力风扇的一些问题：升力风扇占用体积过大，载油和机载设备很受限制。另外飞行控制响应不灵敏，悬停到平飞的转换只有很小的操作窗口，越界的话，容易失事。由于机翼内的风扇使机翼很厚，XV-5 遇到很大的阻力问题，尽管是喷气式飞机，实际平飞速度不比二战时的螺旋桨飞机快。XV-5 在 70 年代头上就下马了。不过升力风扇在 90 年代再现辉煌，入选的洛克希德 F-35 采用的就是升力风扇。F-35 的故事容后再述。
Focke-Wulf 的升力风扇方案
二战后期，德国秘密武器研制计划中，Focke-Wulf 就有用升力风扇实现垂直起落的想法，但真正实现这一概念的，还是 Vanguard Omniplane
其机翼中巨大的胜利风扇提供垂直起落时的升力，机尾的推进涵道螺旋桨提供推力，涵道后的气动控制面提供飞行控制
机翼实际上还是符合气动升力的要求的，就是特别肥厚了一点
通用电气是制造航空发动机的公司，但在 50-60 年代的垂直起落大潮中，也来赶了一回时髦，和 Ryan 联手，研制了 XV-5 垂直起落研究机，机翼上的盖板可以打开，暴露出机翼内的升力风扇
XV-5 在悬停中，可以看到机翼上向上折起的风扇盖板，机翼下表面另有百叶窗式的盖板
这张图可以看到一点机翼下表面百叶窗
这里可以清楚地看到打开盖板后机翼里的升力风扇，注意机首还有一个关闭的“百叶窗”，下面是另一个较小的升力风扇，用于控制俯仰
平飞时，机翼上下表面的风扇盖板板关闭，减小机翼阻力
XV-5 的风扇有点创意，是通过对翼尖吹气驱动的，即所谓 tip turbine
比升力风扇上更“优美”的是所谓引射增升（ejector）。引射是贝努力原理的一个应用，如果对文丘里管（背对背的喇叭口）吹入高速气流，在文丘里管的喉部会产生低压，这个低压会拉动文丘里管外上游的空气，和吹入气流混合，一起喷出文丘里管，最后文丘里管出口的气流流量大于吹入的气流。工业上常用这个原理，将大型容器内的气体抽吸出来。理论和实验证明，拉动气流和吹入气流之比可以达到 1.5-2：1，如果在机身或机翼上安装引射装置，就可以用较少的喷气发动机引出高压气流，产生较大的直接升力，这就是引射增升的基本道理。和直接采用旋翼/螺旋桨/风扇的方案相比，引射增升容易和机体气动外形实现保形，减小正常飞行时的气动阻力；引射装置的布置比较灵活；引射的排气和周围的冷空气混合，温度、速度大大降低，对跑道或甲板的烧蚀较小，发动机吸入废气的影响也小一些。70 年代时，由于越南战争的拖累，加上传统的大甲板航母的采购和运行实在太贵，在时任海军作战部长 Elmo Zumwalt 海军上将（最新的“21 世纪驱逐舰”DDG21 就是用他的名字命名的）的倡导下，美国开始研究“海上控制舰”（Sea Control Ship）概念，意图用较小的（一到两万吨）的直通甲板小型航母，运载较少但仍有足够战斗力的垂直/段距起落飞机，补充大甲板航母的作战，美国海军开始对垂直起落战斗机认真起来。美国海军和工业界研究了众多方案，Part14 里的最后一幅变形金刚也是当时的一个方案，目的是结合当时在阿波罗飞船上获得成功的空中对接技术，用重型吊车把垂直起落飞机吊到舷侧，然后点燃发动机，炽热的喷气流直接射向海面，不损伤甲板，着陆时把顺序反过来。类似的还有在“鹞”式战斗机背上吊挂的方案，但最后选定的是采用引射增升的罗克韦尔 XFV-12 方案。
XFV-12 采用美国战斗机中不常见的鸭式布局，鸭翼低置，主翼为上单翼，翼尖设垂尾，总体布局比较前卫，但最前卫的当然是在机翼内和鸭翼内的引射增升装置。发动机为 F401，这是本打算用于 F-14B 的海军型的 F100 发动机，F-14A 的 TF-30 发动机发动机一直有动力不足和可靠性低下的问题，海军一直就是把 F-14A 作为过渡型战斗机，采用和 F-15 的 F100 发动机大量共享的 F401 发动机的 F-14B 才是海军心目中的理想战斗机，但 F100 和 F-15 的发动机进气道匹配问题及 F100 本身的可靠性问题，在 F-15 服役的前几年，差不多使任何时候至少有一半的 F-15“永久性”地趴窝，海军的 F-14A 也就变成“永久性”的，直到装 F110 的 F-14D 的出现，但那已经为时太晚，不过这扯远了。对于 XFV-12 来说，F401 的可靠性还没有成为问题，自身的基本设计已经问题多多。XFV-12 的前后左右的引射增升装置控制俯仰和横滚，引射增升装置下方下洗气流中的控制面控制偏航。考虑到实际气动损失和不完全混合，实验室规模的 XFV-12 引射系统可以达到 55% 的增升率，也就是说，1 份吹气可以拉动 0.55 份环境空气，但实际试飞时，主翼的引射装置只达到可怜的 19% 的增升率，鸭翼只达到几乎可以忽略不计的 6%，远远没有达到设计要求。在计划大大超时超支后，海军的战略也转为“向大甲板航母一边倒”，XFV-12 就此下马了。
洛克希德XV-4A“蜂鸟”是首先探索引射增升概念的研究机，XV-4A已经开始显现引射用于增升在理论效益和实际效果上的差异
平飞中的 XV-4A，引射装置关闭，以减小阻力
在 JSF 之前，罗克韦尔 XFV-12 是美国最接近实用的垂直/短距起落战斗机
罗克韦尔 XFV-12 本来是准备成为海军的主力垂直起落战斗机的
机翼和鸭翼上的百叶窗打开后，引射增生装置就可以工作了，前后左右的引射装置及下面的导流片控制俯仰、横滚和偏航
两架 XFV-12 样机在装配中
这是已经装配好的两架样机
鸭翼上打开的百叶窗和喷气导管清晰可见
机尾的“塞”式喷管，在垂直起落状态下，主喷管关闭，喷气流通过导管导向机翼和鸭翼内的引射增升装置
XFV-12 正在准备系留试验
XFV-12 完成了系留状态下的悬停试验，但还没有进入到自由飞状态下的悬停试验，就下马了
比用引射产生升力更科幻的是所谓 Coanda 效应。Henri Coanda 是一个罗马尼亚物理学家，他在著名工程师 Gustav Effel（就是设计埃菲尔铁塔和纽约自由女神结构的那个 Effel）的支持下，开始研究流体力学，发现了所谓“边界层吸附效应”（boundary layer attachment，也称射流效应），通常也称 Coanda 效应（所以也有直译为康达效应的）。Coanda 效应指出，如果平顺地流动的流体经过具有一定弯度的凸表面的时候，有向凸表面吸附的趋向。开自来水的时候，如果手指碰到水柱，水会沿着手臂的下侧往下淌，而不是按重力方向从龙头直接往下流。
Coanda 效应，注意水柱足够接近调羹表面后，会“抵抗”重力的作用而吸附到调羹表面，沿表面运动
利用 Coanda 效应，可以有意识地诱导空气气流，在机翼上表面产生比飞机和空气相对速度更大的气流速度，提高升力。70 年代时，美国空军已经意识到 C-130 在速度、航程和载重上的局限，希望用喷气式中型战术运输机取代，这就是“先进中型短距起落运输机”（Advanced Medium STOL Transport）计划的由来。经过 60 年代的无功而返，美国空军已经不再强调垂直起落，所以 AMST 只要求短距起落。波音和麦道的 AMST 方案分别入选，参加对比试飞。波音的方案 YC-14 利用 Coanda 效应，发动机置于机翼前缘上方，喷流直接吹拂由于襟翼放下而弯度大增的机翼上表面，不光直接产生 Coanda 效应，还诱导周边的气流，一同产生增升效果。YC-14 的试飞是成功的，但这时国防部采购政策正在助理国防部长 David Packard 手里大刀阔斧地改革，AMST 计划最终被取消了。波音 YC-14 的“上表面吹气增升”（Upper Surface Blowing，简称 USB，不是计算机上的那个 USB 啊）最终墙里开花墙外香，被安东诺夫用到安-72 上，后者成为第一架采用 USB 的量产型飞机。
波音 YC-14 用所谓“上表面吹气增升”，用喷气气流加速上翼面的气流流速（实际上就是 Coanda 效应），实现短距起落
YC-14 在德国海德堡空军基地演示的时候，发动机强大的吸力，把地上的水吸溜进发动机去了
安-72 是第一架利用 Coanda 效应的量产型飞机
安-72 的起落距离很短，但炽热的发动机喷流对机翼上表面的烧蚀严重，平飞中喷流依然流经机翼上表面，损失推进效率，油耗高
不过 Coanda 效应不是只能用于短距起落飞机的。用好了，Coanda 效应可以实现垂直起落，这其中的佼佼者就是加拿大 Avro 的 Avrocar。关于飞碟的传说很多，最后大多被证明只是人们的想象，但 Avrocar 确实很像飞碟，这大概是最接近传奇式的飞碟的飞行器了。Avrocar 就像一个上面圆浑的大碟子，中间是进气的圆孔，周边是一圈小喷嘴。发动机产生高压排气，通过周边的喷嘴喷出，拉动上方气流，沿上表面高速从中心向周边流动，在飞行器静止的时候就可以形成升力，达到垂直起飞。垂直起飞后，重新调整周边喷嘴的气流分布，就可以实现喷气推进，一旦达到一定速度，飞碟本身的形状就可以产生气动升力，这时转入正常飞行。Avrocar 是美国陆军 VZ 系列垂直起落研究机中的一个，在试飞中演示了垂直起落能力，但无法飞出地效高度，一进入无地效飞行，飞行控制就显得力不从心，飞行稳定性没法解决，最后下马了，留下一段飞碟的佳话。
加拿大 Avro 公司（就是曾经研制下马了的 CF-105 Avro Arrow 的那个公司）研制过涵道风扇达成 Coanda 效应产生升力的 Avrocar
Avrocar 是历史上最接近传奇式的飞碟的飞行器了，采用中央的涵道风扇进气，喷气从碟的周边喷出，拉动上表面气流，在上表面形成 Coanda 效应，产生升力，达到垂直起飞。在加速实现气动升力后，爬升并转入正常飞行
Avrocar 离地飘行。尽管“飞碟”在理论上可以飞起来，实际上，Avrocar 从来没有真正飞起来过，离开地效后，飞行稳定性问题没法解决
但是 Avrocar 引发了很多关于飞碟和外星人的联想 。实际上，出资 Avrocar 的美国军方对飞碟的应用是很实际的
飞碟之类的太过离奇，更实际的还是在普通布局的固定翼飞机上做文章。倾转发动机、倾转机翼、倾转机身都太兴师动众，不是只要把推力矢量转一个向就成了吗？这就是推力偏转（deflected slipstream，也称升力襟翼，因为特大的襟翼是垂直起落升力的主要来源）的概念。实现起来，把特大号的襟翼放下来，螺旋桨或喷气发动机对着猛吹，襟翼就把推力矢量向下偏转。由于发动机直接向襟翼吹气，也有把这叫做喷气襟翼，但在英文里和吹气襟翼是一个词，都是 blown flap，不过这和通常所说的吹气襟翼不是一回事。仔细分别的话，前者是翼下吹气襟翼（under-the-wing blown flap），后者是翼上吹气襟翼（over-the-wing blown flap）。要注意的是，推力偏转不是向量推力（vectored thrust），发动机喷口并不转动，推力偏转是通过襟翼完成的。Ryan 92 VZ-3 是这方面的先驱。螺旋桨时代，推力矢量比较“散”，这也是利用 Coanda 效应的上表面吹气增升很难在螺旋桨飞机上实现的道理，所以 Ryan 要用异常巨大的襟翼和翼尖包围的垂板，来实现升力襟翼。Fairchild VZ-5 比 Ryan 更进一步，使机头往上抬起 30 度，利用地效进一步增加升力襟翼的增升作用，这已经接近 Freewing 的概念了。法国布雷盖（后并入达索）的 941 型短距起落客机是第一个在量产飞机上使用升力襟翼技术的，美国的美国航空公司（American Airlines）等研究过将布雷盖 941 用于美国国内城际通勤航线，由于种种原因，最后没有实现。第一个将升力襟翼用于喷气飞机的是麦克唐纳 YC-15，这是和波音 YC-14 竞争 AMST 计划的麦克唐纳方案。由于喷气发动机的喷流均匀一致，从襟翼向下偏转的喷流还对机翼上表面的气流起到一定的 Coanda 效应，进一步增加升力。AMST 下马后，波音没有对“上表面吹气增升”进一步研究，但麦克唐纳把升力襟翼用于 C-17，使升力襟翼终成正果。不过不管是 YC-15 还是 C-17，重点都不再是垂直起落，而是短距起落。
Ryan 92 VZ-3 是采用升力襟翼的先驱
Fairchild 224 VZ-5 更进一步，前机身有一个自然的 30 度上仰，进一步增强增升效果，T 形尾顶端后有一个小螺旋桨，用于悬停是辅佐姿态控制
但是实用型的升力襟翼还是法国人先走一步，借助升力襟翼技术，布雷盖 941 已能够在特别窄小的场地起落著称
在美国，美航（American Airlines）也对把布雷盖 941 用于市中心机场到市中心机场的中短途航线很感兴趣
麦道 YC-15 用“喷气襟翼”增升，说白了，就是用特大号的襟翼，有发动机喷气流对着直接吹，产生向下的偏转，达到增升
YC-15 和波音的 YC-14 一起，竞争取代 C-130 的“先进中型短距起落运输机”（Advanced Medium Short Take off and Landing Transport，简称 AMST）计划
这里容易看到特大襟翼打开时的情景。AMST 计划最后取消了，YC-14 和 YC-15 都没有投产，但YC-15的喷气襟翼技术日后用到 C-17 上
从前机轮离地的角度，就可以对 YC-15 短距起飞的能力有所领略
YC-15 的升力襟翼在 C-17 上开花结果了，C-17 也可以用特大号的襟翼实现短距起落，不过考虑到 C-17 造价不菲，C-17 用于前线野战机场的机会恐怕不多
C-17 也可以玩“吸水”的把戏
推力偏转可以实现垂直起落，但很费劲，难怪 YC-15、C-17 只用推力偏转实现短距起落而不是垂直起落，一个是空军的要求降低了，最主要的还是垂直起落比短距起落难好几个数量级。但垂直起落毕竟是航空人孜孜以求的。最彻底的推力偏转莫过于把发动机直接对着地面，但水平飞行的时候，发动机还是要水平才是，那何不打破飞机水平起飞的常规，让飞机竖立起来，尾巴坐在地上垂直起飞，起飞后再改平呢？由于起飞、着陆时飞机都是机尾冲地，所以称为“坐地”式（tail sitter）。以 FW 190 战斗机出名的 Focke-Wulf 在二战后期众多的秘密武器研究计划中，就有一个 tail sitter 的方案 Triebflugel，用冲压式发动机驱动三叶宽弦大弯度刚性旋翼，旋翼和机身通过滑环连接。从道理上讲，这样的战斗机没有理由为什么不能升空，尽管有很多技术细节的问题，诸如滑环的可靠性问题。如果战争再晚几年结束，没准 Triebflugel 真能服役。实际性能不说，那挥舞的机翼像耍把式的恶汉，没准就把敌人给吓着了。战后，根据战时的经验，美国海军对减少对护航航母的依赖，在民船上分散部署可以垂直起落的护航战斗机很感兴趣，tail sitter 在技术上的风险最小，成为首选。洛克希德和康维尔分别推出 XFV-1 和 XFY-1。两者都用巨大的机头同轴反转螺旋桨驱动，用下洗气流作用下的机翼上的气动控制面控制垂直起落和平飞阶段的飞行。试飞结果表明，垂直起飞和向平飞的转换十分容易，但着陆是一个大难题。着陆时，由于剩余的前进速度，飞机不光头朝上，还稍有一点尾冲前的姿态，由于飞行员是仰面朝天的姿态，习惯的参照物像地平线、地标等全都看不见，对估计飞机在下降过程中的前进速度、下降速度、高度、位置都带来极大的困难。Tail sitter 在经过初期的乐观后，很快消失了。Tail sitter 的主要问题是着陆时飞行员的控制问题，但无人机就没有这个问题，所以波音在近年重又捡起 tail sitter 的概念，用于 Heliwing 无人机上，现在仍在接受军方的评估。
德国人疯狂起来真是吃不消，这不是哈德分子的狂想，而是 Focke-Wulf Triebflugel 的设计方案，如果战争再延长几年，没准会投入战斗的。这样用机翼作旋翼，在道理上是可行的，不过和机身相连的滑环要求很高
这样挥舞着机翼迎击敌人，像飞舞着巨锤的妖怪，心理脆弱一点的敌人，还不掉头就逃？
战后，Focke-Wulf 没有放弃 tail sitter 的概念，这是喷气式 FW 860 tail sitter 的方案
在地面中奇怪的支架支撑
起飞时，可以先短滑跑，然后支架把飞机猛地竖起来（这就是图中的 erection，不要有联想哦！），然后像 tail sitter 一样垂直起飞，着陆时顺序反过来
洛克希德 XFV-1
康维尔 XFY-1 Pogo
康维尔 XFY-1 在平飞中
进入喷气时代了，Tail Sitter 也要与时俱进，Ryan 研制了用喷气发动机的 X-13
Vertijet 也可以从倾斜导轨上起飞
Tail sitter 作为有人驾驶战斗机已经是一个过时的概念了，但用于无人机，还是不错的，波音的 Heliwing 就是一个例子
Tail sitter 不光在美国引起很大的兴趣，在法国同样得到很大的重视。SNECMA 是制造航空发动机的，但 SNECMA 在 50-60 年代也卷入了对垂直起落飞机的研究，推出 Coleoptere 系列的 tail sitter 研究机。Coleoptere 和美国海军的 tail sitter 还不同，不光采用喷气发动机，还采用了罕见的环形翼（annular wing）。环形翼可以看作圆整后的上下双翼，而且上下双翼之间还用翼梢小翼连接起来。在同样翼展情况下，环形翼可以产生比水平翼更高的升力。环形翼没有横滚稳定性的问题，滚到哪个角度对机翼都是一样的，尽管机舱里的人可能已经颠三倒四了。当然，环形翼在气动分析和制造上比较麻烦，用于水平起飞时，前起落架必须出奇地高，但用于 tail sitter，这就不成问题。SNACMA 的 Coleoptere 发展到 C450，这时 tail sitter 的着陆困难问题已经很显眼，法国空军的作战要求也已经改变，仅仅能作垂直起落不再足够，tail sitter 和常规战斗机的性能相差甚远，法国空军的兴趣也挥发了。
法国对 Tail Sitter 的概念很感兴趣，SNECMA 设计了这个采用奇特的环形翼的 C450 Coleoptere 研究机
C450 在起飞
这个角度可以清楚地看到环形翼，从某种意义上说，这就是翼梢小翼走向了极端，或者说双翼机的双翼用圆环完整地连到一起
法国对 Tail Sitter 是很认真的，曾考虑过采用 Tail Sitter 概念的 JCM88 战斗机
采用各种增升手段实现垂直起落，在理论上效率可以比直接喷气产生更大的升力，但在实用中问题多多，常常不能实现理论上的优越性。相反，直接用喷气发动机产生升力，既不取巧，也不用担心理论和实际的匹配问题，至少是踏实的。50 年代时，体积小、推力大的喷气发动机技术为航空界吹入了一股新鲜空气，罗尔斯.罗伊斯一马当先，推动专用的升力发动机的发展。从航空发动机公司的角度，研制专用的升力发动机十分有利。从技术上说，升力发动机要求推重比大，但工作条件简单，工作时间不长，用专用的升力发动机，容易对这一特定的工作条件最优化，用较简单的技术，实现很高的性能和可靠性。从生意的角度，一架飞机同时采用升力发动机（尤其是多台升力发动机）和推力发动机，这一笔生意就做出两笔的钱来，何乐而不为呢？罗尔斯.罗伊斯的策略是研制小巧的专用升力发动机，所以一架飞机上可以用多台升力发动机，便于在气动上平衡，也便于的结构上安装，还可以根据飞机的重量增减升力发动机的数量。1954 年英国的 Short 飞机公司首先将 4 台罗.罗 RB108 升力发动机垂直安装在中机身重心周围，另外再水平安装一台 RB108 在机尾，用作推进发动机。
Short SC-1 研究机，世界上第一架喷气式垂直起落飞机
图中可以看到机背上四台升力发动机的进气门，和机尾垂尾根部的推进发动机进气口
同期，法国也在紧锣密鼓地研制自己的垂直起落战斗机，以幻影 III 为基础，把 8 台 RB108 两列分组纵向布置在加宽的中机身，前后由主起落架隔开，左右由推进发动机的进气道隔开，两个一组以加强可靠性，每组共用进气门和排气门。飞机被命名为巴尔扎克 V（V 指 vertical，垂直），或许是看着它比较胖吧（作家巴尔扎克是一个胖子）。巴尔扎克尽管胖，这是第一架超音速垂直起落飞机。面对冷战威胁，北约上下的共同认识是，固定机场的优质混凝土跑道靠不住，新一代空军必须在不依靠机场跑道的分散部署、灵活出动上下功夫。在接下来的北约垂直起落战斗机竟标中，法国的幻影 III V 和英国的 P.1154 共同得标。但北约并不拨款，进一步的研发还是要靠东道国。法国继续使用罗尔斯.罗伊斯的升力发动机，这次换用更先进的 RB162，推重比达到 16：1！推进发动机加 SNECMA 的 TF104 加力涡喷（后先后改用 TF109 和美国的普拉特.惠特尼 TF30 涡扇），垂直起落和悬停中的飞行控制改用首尾和翼尖的姿态控制喷嘴。幻影 III V 在 65 年 2 月首飞，66 年 3 月首次完成垂直起落到水平飞行的转换，在以后的试飞中，最高速度达到 M2.04，至今仍然是垂直起落飞机的最高速度纪录。巴尔扎克 V 和幻影I II V 证明了一点：任何飞机只要安装足够多的升力发动机，总可以实现垂直起落，问题是这些升力发动机占用了大量机内体积，燃油和武备就没有地方了。在一次试飞中，来自美国空军的一个试飞员在低空悬停和机动动作中，动作正在兴头上，燃油耗尽，被迫弹射逃生，飞机报销。
胖胖的巴尔扎克 V 升空了，不知道那位 MM 在试验场地做什么？和巴尔扎克调情？
不大的巴尔扎克机体内塞满了升力发动机，根本不给燃油和机载设备留下多少空间
幻影 III V 在悬停中，可以清楚地看到机背打开的进气门
幻影 III V 试过两种升力发动机的进气门：开门式（前图）和勺式（本图）
洛克希德 XV-4B 研究机是在引射增升失败后，安装升力发动机的产物，还没有来得及做悬停，就在一次常规飞行中失事
意大利在现代航空界中不大起眼。作为北约内部分工，意大利在 50 年代受命设计轻型攻击机，其结果就是 Fiat G.91。G.91 轻巧、灵活，曾作为北约标准攻击机，装备意大利、西德和其它北约国家，但到了 50 年代末，已经过时。在北约大规模核报复战略指导下，意大利也开始研究可以垂直起落的 G.91 的替代飞机，代号 G.95。在研制过程中，方案摇摆幅度很大，从高亚音速攻击机到超音速战斗机，一应俱全，但都采用专用的升力发动机，其中 G.95/4 还做了台架试验。最后 G.95 计划和西德的 VAK-191 合并。
在现代航空界中并不起眼的意大利，在 60 年代也研究过垂直起落战斗机。意大利的目标是研制 Fiat G.91 的替代，代号为 G.95
G.91 到 G.95 的研制思路的演变，其中 G.95/6 可以达到两倍音速，最后方案定在 G.95/4，采用 4 台专用的升力发动机，巡航发动机后置，进气道从升力发动机两侧绕道
G.95/3 的方案比较有意思，除了机身内前后的升力发动机外，机身两侧的升力-巡航发动机索性和机身平行，不和升力发动机抢地方，垂直起落时，升力-巡航发动机的主喷管关闭，喷气从中间就向下偏转，产生升力
G.95/4做了台架试验
苏联对垂直/短距起落战斗机具有和西方同样浓烈的兴趣，除了雅科夫列夫设计局专职设计垂直起落战斗机外，米格设计局和苏霍伊设计局也对量产战斗机设计了垂直/短距起落的型号。为了最大限度地简化设计，并利用现有机体，米格和苏霍伊都在现役主力战斗机座舱后机体重心处，增加一截机体，其中安排 2-4 台升力发动机，但主要目的不是垂直起落，而是短距起落。
米格-21PD，升力发动机在机背的进气门和机腹的排气门已经打开。可以看到，机翼后的襟翼已经放下，说明这是在做短距起落，看样子这是在着陆
可以看出，机首进气道在升力发动机出分叉绕道，对主发动机的工作也有一定的影响
向上打开的“勺”形进气口（scoop intake）在前飞时增加升力发动机的进气效率
米格-23PD 也是类似的短距起落型号
甚至 3 倍音速的米格-25 也有类似的设想，其一前一后的机背进气口很有意思
苏-15VD 不光可以短距起落，还可以垂直起落
不过米格的 PD 和苏霍伊的 VD 最终都只停留在研究机阶段，没有实用化，主要问题和幻影 III V 一样，升力发动机不光有死重，而且占用机内体积太多，没有地方装燃油了
升力发动机不光引起军方的强烈兴趣，也引起了民航的巨大兴趣。60 年代欧洲经济快速复苏，美国的 Baby Boomer 一代也开始成形，城市间交通需求急剧增长，各国民航界急需可以从市中心小机场甚至楼宇间的空旷场地起落的客机，对垂直起落客机的要求应运而生，英国、德国对此特别起劲。英国航空工业在美国的压力下，越来越感到力不从心，急于另辟蹊径，开拓新战场，摆脱被动。德国航空工业在战争中受到彻底的破坏，战后初期也由于种种限制和人才流失，陷于假死状态，同样急于抓住机会，走出困境。采用专用分立的升力发动机的布局在技术上相对简单，可以通过增减升力发动机的数量适应不同重量级的客机，也可以在不易布置常规发动机的位置安装升力发动机，适应气动设计的需要，英、德不约而同地从这里入手，研制垂直起落中短程客机。但大量的升力发动机造成巨大的噪音问题，给垂直起落客机在人烟密集地点起落带来很大的环境问题。大量的升力发动机的油耗也是民航不能接受的。民航客机比军用飞机的安全性要求要苛刻很多，垂直起落阶段，一旦个别升力发动机故障，立刻影响飞机的平衡和控制，非常容易失事。Short SC-1 在设计时就考虑到这个问题，特别设计了 50 年代还很罕见的三余度陀螺自动增稳系统，但在试飞中三个陀螺都出故障，还是坠毁了，这对民航客机是不容许的。采用专用升力发动机的垂直起落客机的种种技术和经济难关，最终使各国放弃了在市中心使用垂直起落客机的计划。
HS.141 初看并没有太大的特别，但是采用 16 台升力发动机加两台推进发动机
VFW VC-180 采用类似的概念
不过将十台升力发动机从翼根移到翼尖，改善了悬停状态的控制，也把重量移到翼尖，为机翼卸载
多尼尔 Do.231 是 Do.31 的发展型
也是很猛，12 台升力发动机，比 HS.141 进步的地方在于，升力发动机不仅用于提供升力，还兼做姿态控制
模型的底部可以清楚地看到升力发动机的排气门
意大利的 Fiat G.222 是为了满足意大利空军垂直/短距起落战术运输机要求而设计的，由垂直起落型（2x4 台升力发动机），短距起落型（2x2 台升力发动机）和常规起落型（无升力发动机），图为垂直起落型
最后常规起落型投产
洛克希德按许可证生产，作为 C-130 下一级的补充，美军编号 C-27“斯巴达人”
单独的升力发动机在设计上简单，升力发动机在巡航时不工作，又占用机内体积，这是死重。减少或消除死重是垂直起落飞机一个急需解决的问题。将升力和巡航发动机合二为一，当然就消除了专用升力发动机的死重。巡航和升力发动机合二为一的最直接的方法，莫过于倾转喷气发动机，把发动机直接对着地面吹，当然就产生直接的升力。这么简单的道理，为什么不是垂直起落飞机的首选呢？首先，倾转发动机对发动机在飞机上的位置带来很大的限制，不光机翼、发动机的位置必须和飞机的重心一致，也基本上只有翼下或翼尖位置，这样，一旦部分升力发动机故障或瞬时出力不足，非对称升力容易引起灾难性的事故。倾转旋翼用同步轴解决这个问题，倾转喷气发动机就基本不可能在一侧发动机失效时，由另一侧发动机补偿。再说，发动机本身十分沉重，倾转机构谈何容易。还有，发动机对进气的要求很高，否则发动机效率直线下降，但发动机在倾转过程中，进气的条件很难保证。另外，垂直起落要求在短时间内产生大量的推力，巡航要求工作时间长但推力远远要不了那么多，两者之间在设计上很难协调。由发动机直接产生升力，没法取巧。从极端情况来说，滑跑起飞、用机翼产生升力，只需要很少的推力；但用喷气动力垂直起飞，至少需要 1：1 的推重比，动力要求高得多。用引射增升、Coanda 效应什么的，至少在理论上可以四两拨一斤，小本大利。在发动机推力不足的年代，采用种种“巧”办法还是很有吸引力的。但是，从另一方面来说，直接产生的升力毕竟直接，不容易受到外界非理想条件的限制，理论计算和实际情况之间不会出太大的意外。
美国的贝尔 65 型研究机最先对倾转喷气发动机进行研究。在“制海舰”还热火朝天的年代，格鲁曼为替代弹射起飞的 S-3，推出用倾转喷气发动机的 698 型方案，作为 XFV-12 战斗机的补充。高亚音速的“鹞”式战斗机之后，英国一直意图推出超音速垂直起落战斗机，Hawker Siddely 并入 BAe 后，推出 P.103 方案，也是采用倾转喷气发动机。不过 P.103 放弃了垂直起落，而是采用超短滑跑起飞/垂直降落的所谓 STOVL 模式，对发动机的要求大大降低，对实际作战灵活性又没有太大的损失，一度差一点被美英军方选中。
贝尔 65 是倾转喷气发动机的先驱，但发动机置于翼下，进气是不是会受到阻碍？
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本帖最后由 zxzhu 于 2016-5-28 12:16 编辑 ]
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