未来的垂直起降战斗机

【美国《大众科学》杂志文章】题：下一代“跃升”式喷气机（作者比尔·斯威特曼）时代骄子
航空工程师们正在研制一种新型战斗机，这种战斗机能从小型舰艇或几百英尺长的路面上起飞，可以悬停并垂直降落。
军事家们预计，２１世纪第一个１０年对战斗机的需求将转向这种新型战斗机。
这种新型战斗机是不是与著名的鹞式战斗机有许多相似之处呢？鹞式战斗机是英国研制的“跃升”式喷气机，它可以在短距离跃升，并准备战斗。
的确，这种新型战斗机的设计与鹞式战斗机有许多相似之处，但是它与鹞式战斗机又有许多重要区别，它速度快，灵活性强，并运用了隐形技术。
尽管美国海军陆战队和英国武装部队使用的ＡＶ—８Ｂ型鹞式战斗机具有近距离空战和攻击地面的能力，但是这种飞机机型宽大，因此它们只能以亚音速的速度飞行。
而下一代先进的短距离起飞和垂直降落战斗机（ＡＳＴＯＶＬ）用面向下的升力风扇取代了鹞式战斗机的直接推力系统，并把升力风扇嵌入机身，因此它提高了悬停效果。
其支持短距离起飞和垂直降落战斗机的人甚至说，这种战斗机的速度、航程和隐身性能堪与大多数常规战斗机相媲美。
一个由洛克希德先进技术开发公司牵头、另一个由麦克唐奈一道格拉斯航空航天设备制造公司牵头的两个科研小组，将根据合同试验急速推进和升力系统，这是短距离起飞和垂直降落战斗机的核心。
大约在１９９６年，将选择其中一个科研小组制造的战斗机样机。样机大概将在１９９８年开始飞行。
到那时，飞行试验将显示短距离起飞和垂直降落战斗机能做什么，不能做什么。
短距离起飞和垂直降落战斗机计划由高级研究项目局（原国防高级研究项目局）负责。
政府把研制这种先进的“跃升”式垂直起降喷气式战斗机视为一项风险很大的实验，不会很快投入生产。
麦克唐奈一道格拉斯公司的设计是使用通用电气公司的推进系统，它是用一台单鼓风式喷气发动机推动升力风扇的。
升力风扇和发动机之间没有直接的机械连接。洛克希德公司与普拉特—惠特尼飞机制造集团、阿利森公司、罗尔斯—罗伊斯有限公司等三家发动机制造公司通力合作，研制一种通过轴和齿轮箱从发动机向升力风扇传递动力的系统。
尽管两个小组都声称自己的系统在重量、寿命和性能方面优于对方，但是两种方案实际上共同点多，差别少。攻克难关
几十年来，研制悬停式战斗机的问题一直是对工程师们的挑战。
大多数战斗机的发动机能够产生超过飞机重量的推力，因此在理论上是可以使飞机悬停和垂直降落的。
方法是使喷气推力向下，以便能够使这种推力和飞机的重量相抵。
英国鹞式战斗机的发明者们采取的解决办法，是在鹞式战斗机上安装４个旋转式排气喷管，排气喷管可以转变为方向朝下，以便垂直升降，而向前飞行时，它们的方向朝后。
鹞式战斗机使用单高内外涵式涡轮风扇发动机，一台安装在发动机前部的大型风扇可以产生大量推力。
４个排气喷管中有２个用以引导旁路空气，而另外２个则控制涡轮发动机排出的热气流。
尽管发动机直径很大，引起很大阻力，使飞机不能以超音速飞行，但是它基本上还是被安装在飞机中部机翼的下方。
推力转向问题解决后，设计师们还面临着更多技术上的难题。
一个重大的问题是，确保飞机在悬停时，发动机不会因为过多地吸入自身排出的含氧量稀少的废气而突然失去动力。另一出乎意料的讨厌的事情发生在早期鹞式战斗机的试验过程中：当飞机的废气撞击到地面时，废气向外膨胀，回旋形成一股高速风，风力之强足以掀去驾驶室的入口盖。优势明显
美国海军和海军陆战队是推动短距离起飞和垂直降落战斗机计划的主要力量。
美国海军陆战队的大约３００架鹞式战斗机的设计使用寿命是２０年，这意味着到２１世纪初，许多战斗机需要更新。
同时，美国海军正在考虑最终用短距离起飞和垂直降落战斗机取代其Ｆ／Ａ—１８型大黄蜂舰载战斗机。
短距离起飞和垂直降落战斗机之所以引起人们的关注，在一定程度上是由于英国驾驶员的经历。
１９８２年，在福克兰群岛冲突中，英国驾驶员证明，与常规航空母舰舰基战斗机相比，鹞式舰载战斗机的操作比较容易和安全。
这种“跃升”式喷气机能够在美国海军战斗机无法飞行的气候条件下飞行。它们能靠成行的标志灯的指引，在浓雾中发现己方的航空母舰。
鹞式战斗机的最佳性能之一是，它能够在数百英尺长的甲板、公路或跑道上，依靠机翼的升力和发动机的直接推力相结合，在短距离内起飞。如果是向前滑行起飞，而不是垂直起飞，鹞式战斗机可以搭载大得多的载重量。未来的短距离起飞和垂直降落战斗机将具备相同的优点。
它起飞时不需要使用弹射装置，降落时能轻轻落在甲板上。
按照高级研究项目局的规格设计的作战型短距离起飞和垂直降落战斗机的最大速度可能达１．８马赫，作战半径为３４５英里。
飞机在拦截敌机的途中，能够以超音速的速度飞行。
在执行地面攻击任务时，它的作战半径达６３０英里，并携带两枚１０００磅重的炸弹。
在海湾战争期间，盟军飞机为了躲避炮火和小型地对空导弹，被迫在１５０００英尺以上的高空飞行。
根据这种经验，高级研究项目局制定的攻击任务之一是，要求短距离起飞和垂直降落战斗机在同一高度进入攻击状态，同时以略略超过音速的速度飞行。在执行搜索任务时，飞机的速度必须能达到１．２马赫，并能超低空飞行。
预计短距离起飞和垂直降落战斗机将有“部分隐形”设计。
它将在一个隐形内舱中装载４枚空对空导弹或２颗激光制导炸弹。另外的武器和油箱可能挂在机外，当然，这会减少飞机的隐形性。
在制造样机前，短距离起飞和垂直降落战斗机的两种设计将先在美国国家航空航天局加利福尼亚埃姆斯研究中心接受试验。大型有动力装置的样机将进行悬停试验，并在长１２０英尺、宽８０英尺的大风洞中以低空前飞的速度进行试验。较小型的有动力装置的样机装有由压缩空气驱动的小型发动机，它将用于研究飞机周围的空气流量和空气与地面相互作用的方式。试验结束后将建造两架短距离起飞和垂直降落战斗机的样机，一架装有升力风扇，另一架则没有这种风扇。显然，高级研究项目局正在寻求一种新方案，以取代为美国海军和空军建造完全不同的战斗机这一耗资巨大的长期做法。