战后德国垂直起降飞机研发史

万磁王

作者：Armstrong  
来自空翼

　　在阴云密布的冷战年代，核战争一旦爆发，没有哪个国家会遭受比西德更严重的破坏。
　　西德在全面冲突中将成为主战场，被北约和华约的军队轰个稀烂。
　　北约指挥官预测战争开始后，西德境内的北约空军基地很快就会灰飞烟灭。1967年6月以色列空军对阿拉伯空军基地的突袭已经证明了传统机场在敌人精心策划的突袭下有多么脆弱。
　　在中欧战场，由飞机、巡航导弹、地地导弹、火炮发射的战术核弹又进一步削弱了空军基地的生存能力。雪上加霜的是西德境内作战纵深不足。
　　为了获得一些缓冲区，西德把军用机场都设置在国土西侧，尽量远离戒备森严的两德边境。但由于国土狭小，最近的西德空军基地距离边境线仅130公里。对于战斗机来说，这是一个转瞬即至的距离。

冷战期间美国空军在西德的空军基地

　　为了提高空军基地的生存能力，西德人想尽了各种办法，从加强机场防空火力、强化飞机掩体，到缩短飞机的起降滑跑距离、提高跑道维修效率。
　　但最好的办法是降低飞机对机场跑道的依赖程度，甚至完全不使用机场跑道。这意味着西德空军在战时要把战斗机分散到无铺装简易跑道甚至是高速公路上去。
　　对于西德空军来说，终极目标是装备能像直升机一样垂直起降的作战飞机，从此完全不依赖于任何跑道。

万磁王

F-104零长度起飞
　　西德空军在20世纪60年代初期从美国洛克希德公司手中购买了大批F-104“星式战斗机”。
　　这种号称“人操火箭”的高速战斗机在西德空军承担着一系列战术任务，其中最重要的是对华约目标实施核打击。华约军用机场位列目标清单最顶部。
　　F-104需要在一条维护良好的长跑道上起降，这种跑道在战争中极易遭受破坏。即使放出减速伞，F-104也要滑跑1600米才能停下来。西德空军装备了这么多“星式战斗机”，如何才能实现分撒作战呢？
　　为了解决这个问题，西德空军和洛克希德公司联合研发了一套名为“零长度发射”（ZELL）的系统，基本上就是一个倾斜的发射架。从理论上讲，架在ZELL上的F-104仅凭自己的J79涡喷发动机和一个安装在机身下方的固体燃料火箭发动机就能升空。
　　按照设想，西德空军会在整个西德境内部署几十个ZELL发射架，用于发射挂载了核武器的F-104。发射架可以隐藏在森林边缘或谷仓中。
　　接下来的问题就是F-104执行完任务后如何降落。由于大部分跑道此时应该已被破坏，西德空军设想让这些F-104降落在安装了拦阻索的临时跑道上，如高速公路。
　　西德在ZELL项目上花费了超过2500万美元的资金，在美国加州爱德华兹空军基地和巴伐利亚州进行的测试表明起飞发射很顺利，但飞机最后还是要依赖具有拦阻设备的跑道降落，实用性欠佳，所以西德空军在1966年放弃了该项目。

从理论上讲，架在ZELL上的F-104仅凭自己的J79涡喷发动机和一个安装在机身下方的固体燃料火箭发动机就能升空

按照设想，西德空军会在整个西德境内部署几十个ZELL发射架，用于发射挂载了核武器的F-104。发射架可以隐藏在森林边缘或谷仓中

万磁王

垂直起降战斗机的首次尝试
　　在第二次世界大战期间，德国飞机设计师就提出了一系列垂直起降飞机概念，其中大多数是尾座式，也就是说飞机机鼻朝天直立起降，但这种设计并不实用，存在着当时无法解决的许多技术难题。

福克-沃尔夫公司在二战中提出的翼推进（Triebflügel）垂直起降战斗机概念

　　1957年，在战争中幸存下来的亨克尔公司开始研究一种尾坐垂直起降战斗机，但像其他尾座飞机一样，该方案过于蠢笨，不切实际。所以很快设计师就把兴趣转移到了倾转发动机吊舱设计上，在飞机翼尖安装可倾转发动机吊舱来以实现垂直起降。
　　在当时，倾转发动机吊舱概念已得到美国贝尔飞机公司Model 65  ATV垂直起降验证机的成功验证。贝尔用滑翔机的机身、小型飞机的机翼和直升机的滑撬拼凑成了这架验证机，然后在两侧翼下各安装一台可倾转的费尔柴尔德J44涡喷发动机，单台推力450千克。该机机身内还有一台透博梅卡“Palouste”辅助动力装置用于驱动翼尖和机尾的压缩空气喷嘴，在悬停中控制姿态。

Model 65 ATV从垂直起飞过渡到平飞的发动机短舱姿态

Model 65 ATV三面图

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　　ATV在1954年11月16日首飞，虽然这次飞行持续时间很短，但成功验证了倾转发动机设计的可行性，导致美国空军和海军联合授予贝尔公司D-188A垂直起降战斗机的研制合同。
　　D-188A的前机身内垂直安装两台无加力J85涡喷发动机，翼尖倾转吊舱内安装4台J85发动机，后机身还安装两台用于巡航飞行的J85，形成了夸张的6发布局。如果D-188A能服役的话，该机将会被赋予F-109的编号。

贝尔D-188A垂直起降战斗机想象图

翼尖倾转吊舱内安装4台J85发动机，后机身还安装两台用于巡航飞行的J85，形成了夸张的6发布局

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　　但这种倾转喷气战斗机从未离开过绘图板，反而启发了亨克尔公司在1958年设计了He 231方案。
　　He 231采用鸭式布局，鸭翼和主翼的翼尖都安装了一个倾转发动机吊舱。

He 231的实体模型

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　　西德政府对垂直起降飞机的兴趣也开始与日俱增，在政府主导下，亨克尔公司与博尔科和梅塞施密特公司合作成立了EWR（南方研发集团）公司，在1959年开始了VJ  101垂直起降战斗机的研究，其中“VJ”是德语“战斗机研究机”之意。
　　EWR的工程师们去英国考察了当时世界上最先进的垂直起降验证机——肖特SC.1，还参观了罗尔斯·罗伊斯飞机发动机公司，对该公司专门为垂直起降战斗机研制的升力发动机表现出浓厚兴趣，这种发动机能短时间内爆发出很大推力。

英国的肖特SC.1垂直起降验证机

肖特SC.1的5发布局，其中4台式升力发动机

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　　工程师们研究了各种方案，第一种设计方案VJ 101A是鸭式布局，主翼翼尖安装两台倾转双发吊舱，鸭翼翼尖安装两台倾转单发吊舱。第二种VJ  101B是传统有尾三角翼布局，所有发动机都安装在机身内部，后机身的两台主发动机的尾喷管在起降时可向下偏转产生垂直升力，座舱后方还有两台垂直安装的升力发动机。

VJ 101A沿袭了He 231的基本设计

VJ 101B是传统有尾三角翼布局，所有发动机都安装在机身内部

万磁王

　　经过一系列迭代研究后，最终布局在VJ  101C上冻结。该方案采用传统布局，主翼翼尖安装两台倾转双发动机吊舱，布局类似于贝尔XF-109，只是用前机身的两台垂直升力发动机取代了XF-109后机身中的两台升力/巡航发动机，这虽然增加了死重，但避免了采用结构复杂的矢量喷管。VJ  101C在悬停无需使用喷气喷嘴进行操纵，只需略微差动一下发动机舱就行了。西德政府在1960年初决定制造三架架VJ  101C原型机，一架用于亚音速试飞，另一架安装加力发动机后预计能飞到1.2马赫的速度，第三架是双座教练机。

经过一系列迭代研究后，最终布局在VJ 101C上冻结

VJ 101C X3双座教练型

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　　在原型机问世前，EWR公司先制造了两个试验台架来验证VJ  101C的垂直起降设计，所有台架都安装单台最大推力1060千克的罗罗RB.108升力涡喷发动机。

罗罗RB.108升力涡喷发动机

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　　第一个台架被称为“跷跷板”，基本上是一个可绕枢轴上下摆动的悬臂，飞行员座椅后的一端垂直安装一台RB.108发动机，用于测试RB.108发动机的油门响应。由于VJ  101C完全依赖发动机垂直升力悬停在空中，所以RB.108的油门响应必须足够好。“跷跷板”在1960年春天开始测试，主要由熟悉垂直起降飞行的美国试飞员乔治·布莱特操纵。

“跷跷板”测试台架

美国试飞员乔治·布莱特