“阿塔飛行器”

20世紀(jì)50年代中期，斯奈克瑪在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域獲得重大突破。先是在1954年研制出了能產(chǎn)生2900千克力（28.4千牛）推力的“阿塔”101D，然后又在該型號(hào)的基礎(chǔ)上研制出了適合立式垂直起降飛機(jī)使用的“阿塔”101DV，為垂直姿態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行了優(yōu)化，并配備了偏流板矢量噴管。

1955年1月斯奈克瑪制造了一個(gè)被稱為“阿塔飛行器”的垂直起降測(cè)試臺(tái)，編號(hào)C.400 P1。C.400 P1基本上就是一個(gè)安裝“阿塔”101DV發(fā)動(dòng)機(jī)的直筒，內(nèi)部安裝了遙控裝置、自動(dòng)駕駛儀，底部安裝了四輪起落架，在重心位置圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)布置了環(huán)形油箱，載油500千克，可供該機(jī)飛行4分鐘。

“阿塔”101DV的矢量噴管只能解決測(cè)試臺(tái)的縱軸控制，因發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)怎么解決呢？斯奈克瑪決定在C.400 P1下方增加四組十字形布置的滾轉(zhuǎn)控制噴嘴，每組兩個(gè)噴嘴沿著起落架伸出，分別面向相反方向。噴嘴從“阿塔”101的壓氣機(jī)引出高壓空氣噴出即可控制滾轉(zhuǎn)，同向噴嘴全開時(shí)可消耗掉壓氣機(jī)進(jìn)氣量的4%。為了實(shí)現(xiàn)懸停狀態(tài)的平移，C.400 P1的直筒中部還安裝了一圈平移噴嘴，同樣從壓氣機(jī)引氣。C.400 P1自重2500千克，推重比達(dá)1.16。

C.400 P1沒有飛行員，依靠遙控裝置控制發(fā)動(dòng)機(jī)的油門與平移噴嘴，實(shí)現(xiàn)爬升、懸停、平移與下降。姿態(tài)控制全交給自動(dòng)駕駛儀，根據(jù)陀螺給出的姿態(tài)數(shù)據(jù)，向水平噴嘴的電磁液壓閥和矢量噴管發(fā)出控制信號(hào)，以此來保持飛機(jī)三軸姿態(tài)上的穩(wěn)定。

C.400 P1先是測(cè)試了改進(jìn)型燃油系統(tǒng)，1955年2月開始測(cè)試高溫燃?xì)鈱?duì)地面的影響，3月開始測(cè)試矢量噴管，5月該機(jī)轉(zhuǎn)移到垂直起降試驗(yàn)場(chǎng)準(zhǔn)備進(jìn)行系留試飛。為了確保安全，斯納克瑪在試驗(yàn)場(chǎng)搭建了35米高的人字形支架，支架頂部垂下一根鋼纜系住C.400 P1的頂部。原理類似于攀巖運(yùn)動(dòng)的保險(xiǎn)繩，萬一C.400 P1在試飛中失去平衡，或者發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，也不會(huì)墜毀。

1955年10月C.400 P1進(jìn)行了首飛并完成了滾轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)，飛行器如脫韁野馬般劇烈搖晃，振動(dòng)是如此之大以至于有時(shí)中斷了地面遙控車對(duì)飛機(jī)的控制。參加首飛的工程師說：“我們就像初學(xué)自行車一般，在P1著陸之前要竭力保持平衡！”。12月29日法國國防部接手試飛工作。C.400 P1在系留試飛中表現(xiàn)出色，實(shí)現(xiàn)了三軸的自由移動(dòng)。1956年6月13日P1在遙控下進(jìn)行了首次脫離保險(xiǎn)繩的自由飛行。在試飛中“阿塔”101DV表現(xiàn)可靠，高溫燃?xì)鈱?duì)場(chǎng)地的灼燒可忽略不計(jì)。斯納克瑪?shù)墓こ處煱l(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管距地面的距離至少要大于噴管的直徑，才能獲得滿意的初始推力。P1共進(jìn)行了205次試飛，對(duì)陣風(fēng)下的姿態(tài)控制進(jìn)行了深入研究。

接下來的C.400 P2在頂部增加了飛行員的彈射座椅、儀表和操縱桿，可以遙控也可以手動(dòng)操縱，此外還加強(qiáng)了平移噴嘴，從P1的單排噴嘴改為雙排噴嘴。1956年底P2下線，1957年初試飛員奧古斯特·莫雷爾開始在C.400 P2上進(jìn)行地面訓(xùn)練，4月8日C.400 P2進(jìn)行了首次系留遙控試飛。莫雷爾回憶道：“P2離開地面、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)減弱后我才能聽清耳機(jī)中的聲音”。1957年5月14日莫雷爾進(jìn)行了首次有人駕駛自由飛行，6月P2出現(xiàn)在巴黎航展上，莫雷爾駕駛該機(jī)進(jìn)行了懸停和平移的表演，表演中最大傾角達(dá)到了25度，在觀眾中引起了極大的轟動(dòng)。很快莫雷爾就開始抱怨沒有高度表，只能憑發(fā)動(dòng)機(jī)聲音的變化來判斷飛行器的高度。最后斯奈克瑪?shù)墓こ處熢跈C(jī)身上安裝了光學(xué)高度表系統(tǒng)，該系統(tǒng)向下投射一束強(qiáng)光，通過測(cè)量著陸場(chǎng)反射的光斑強(qiáng)度來計(jì)算出高度。到1958年春，P2已經(jīng)完成了123次自由飛行。

1957年夏完工的C.400 P3是地面測(cè)試機(jī)，換裝了3500千克力（34.3千牛）推力的“阿塔”101E發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)身不再是個(gè)直筒，機(jī)頭有了封閉式座艙的外觀和兩側(cè)進(jìn)氣口。在測(cè)試中，P3被尾部朝前倒置平放在一輛軌道車上，然后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，軌道車在拖車的帶動(dòng)下保持40～80千米/小時(shí)的速度，用以研究快速下降過程中發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣對(duì)周圍氣流的影響。

斯奈克瑪?shù)摹凹紫x”

在“阿塔飛行器”完成測(cè)試后，斯奈克瑪要開始制造一架正直能飛的C.450環(huán)翼機(jī)了。制造C.400這樣的直筒容易，制造C.450就麻煩多了。斯奈克瑪沒有飛機(jī)方面的制造經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)與設(shè)備，于是在1958年委托法國國營北方航空（Nord，諾德）制造該機(jī)，并沿襲了茲博羅夫斯基博士的“甲蟲”家族綽號(hào)，將該機(jī)直接稱為“甲蟲”。

C.450“甲蟲”基本上就是增加了環(huán)翼的C.400 P3，整機(jī)采用全金屬半硬殼結(jié)構(gòu)，主要采用高強(qiáng)度鋁合金制造。機(jī)高8.02米，環(huán)翼外徑3.2米，內(nèi)徑2.84米，弦長3米，最大厚度0.18米，等效翼面積18平方米。環(huán)翼內(nèi)有三根環(huán)形翼梁，第一和第二根翼梁間是機(jī)翼整體油箱，可載油700千克。機(jī)身通過十字形支撐結(jié)構(gòu)與環(huán)翼連接。十字形起落架采用油氣減震支柱，底部安裝有小直徑萬向機(jī)輪，輪距2.95米。起落架支柱外側(cè)安裝有四片三角形十字舵面，除此之外沒有環(huán)翼副翼，算上十字舵后該機(jī)的翼展為4.51米。

“甲蟲”安裝一臺(tái)帶偏流板矢量噴管的“阿塔”101E-5V發(fā)動(dòng)機(jī)，油路轉(zhuǎn)為直立運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行了優(yōu)化，最大推力3690千克力（36.2千牛）。飛機(jī)最大起飛重量3000千克，推重比達(dá)1.23。因?yàn)榇笾睆江h(huán)翼可以抵消發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，所以“甲蟲”沒有沿用“阿塔飛行器”復(fù)雜的滾轉(zhuǎn)噴嘴（也有資料指出“甲蟲”沿用了滾轉(zhuǎn)噴嘴，但從現(xiàn)存照片上并沒發(fā)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)噴嘴的安裝跡象）。該機(jī)在垂直起降時(shí)的低速俯仰姿態(tài)控制由矢量噴管負(fù)責(zé)，高速俯仰姿態(tài)控制由十字舵負(fù)責(zé)，兩者共同完成垂直爬升到水平飛行的姿態(tài)轉(zhuǎn)換，此時(shí)機(jī)頭兩側(cè)的可伸縮邊條伸出以增加穩(wěn)定性。

“甲蟲”的機(jī)頭類似于傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機(jī)，兩側(cè)進(jìn)氣口稍稍向下斜切，底部增加了一道輔助進(jìn)氣口，以便在姿態(tài)轉(zhuǎn)換飛行中提供穩(wěn)定的進(jìn)氣。蛤殼式整體座艙蓋包含了單片式風(fēng)擋，這在當(dāng)時(shí)是很先進(jìn)的。該機(jī)的彈射座椅由南方航空研制，在垂直起降時(shí)可自動(dòng)向上傾轉(zhuǎn)55度，并在座艙左側(cè)設(shè)置了第二套輔助飛行儀表，使飛行員由仰臥姿態(tài)變成坐姿，提高了舒適性。此時(shí)座艙兩側(cè)和底部的舷窗可為飛行員提供向下的視界。座艙沒有提供方向踏板，只有一根三軸操縱桿，除了傳統(tǒng)的X、Y軸，操縱桿還可以左右旋轉(zhuǎn)提供Z軸。操縱桿的偏移和旋轉(zhuǎn)幅度被轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，由液壓操縱系統(tǒng)控制矢量噴管和十字舵的運(yùn)動(dòng)，這就是早期的模擬式線傳操縱系統(tǒng)，但沒有自動(dòng)增穩(wěn)系統(tǒng)，全靠飛行員的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)保持飛機(jī)的平衡。斯奈克瑪還為C.450設(shè)計(jì)了專門的運(yùn)輸與發(fā)射專用拖車，自備一個(gè)折疊液壓起豎支架，用于把C.450豎起在發(fā)射場(chǎng)地上，這大大提高了 “甲蟲”的地面機(jī)動(dòng)性。

1958年4月首架原型機(jī)C.450-01交付斯奈克瑪研究中心，在經(jīng)過了漫長的地面測(cè)試后，1959年4月17日奧古斯特·莫雷爾駕駛“甲蟲”進(jìn)行了首次系留試飛。5月11日莫雷爾在默倫-維拉羅什進(jìn)行了首次持續(xù)了3.5分鐘的自由飛行。C.450先是優(yōu)雅地垂直上升到指定高度，又成功完成了小角度傾斜懸停，整個(gè)過程發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)平順。在隨后的試飛中C.450完成了1000米高度的垂直懸停。在第六次試飛中，莫雷爾從870米高度開始下降，突然“甲蟲”開始不受控制地滾轉(zhuǎn)并且迅速掉高度，幸好莫雷爾眼疾手快，及時(shí)加大油門改出，最終安裝降落。從這次試飛后，為了安全起見，斯奈克瑪規(guī)定垂直降落速度不得超過7米/秒的安全值，懸停高度不得超過600米，并在400米和1000米高度設(shè)置兩架“云雀”直升機(jī)伴飛進(jìn)行觀察。

1959年7月25日莫雷爾駕駛C.450進(jìn)行第九次試飛，這次試飛的目的是模擬轉(zhuǎn)換飛行的基本機(jī)動(dòng)。最初的爬升一切順利，然后莫雷爾以36度極限迎角向前平飛了數(shù)秒，然后回到垂直懸停模式并開始下降，成功完成了姿態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)動(dòng)。此時(shí)一架伴飛直升機(jī)通知莫雷爾已經(jīng)超過了高度限制，高度達(dá)到了950米，莫雷爾掃了一眼垂直速度表，發(fā)現(xiàn)下降速度達(dá)到了10米/秒，隨后“甲蟲”失去了平衡，開始滾轉(zhuǎn)并搖擺著快速下降。莫雷爾想這可能是上方伴飛直升機(jī)湍流導(dǎo)致的，呼叫直升機(jī)趕快離開，同時(shí)加大油門使發(fā)動(dòng)機(jī)全功率運(yùn)轉(zhuǎn)，但為時(shí)已晚。飛機(jī)已經(jīng)不受控制，在離地50米、飛機(jī)呈50度迎角姿態(tài)時(shí)莫雷爾彈射，由于高度太小降落傘無法完全打開而身受重傷，最終結(jié)束了飛行員的生涯。莫雷爾彈射后“甲蟲”開始橫飛加速，然后一頭撞向地面爆炸成一團(tuán)火球。

這次事故表明斯奈克瑪“甲蟲”在設(shè)計(jì)上存在嚴(yán)重缺陷，由于沒有滾轉(zhuǎn)噴嘴，在起降時(shí)C.450會(huì)緩慢滾轉(zhuǎn)。該機(jī)的儀表也不夠完善，在一次試飛后，莫雷爾表示垂直速度計(jì)簡直就是擺設(shè)，并抱怨在降落時(shí)無法實(shí)現(xiàn)精確轉(zhuǎn)向。最要命的是“甲蟲”先天穩(wěn)定性不佳，以當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件根本無法解決垂直起降過程的穩(wěn)定性問題，也就無法實(shí)現(xiàn)垂直上升與水平飛行的安全轉(zhuǎn)換。1957年6月14日《飛行雜志》這樣評(píng)價(jià)“甲蟲”：“該機(jī)以最大推力狀態(tài)只能運(yùn)行5分鐘的續(xù)航時(shí)間顯然無法滿足防務(wù)要求，并且在垂直起降時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)一旦出了問題，飛行員就只能彈射了。”

1958年，原西德政府決定為重建的德國空軍采購洛克希德F-104“星”戰(zhàn)斗機(jī)而不是“甲蟲”，這標(biāo)志著北約已經(jīng)失去了對(duì)立式垂直起降飛機(jī)的興趣，轉(zhuǎn)向了更實(shí)用更常規(guī)的垂直起降飛機(jī)，最終催生了一代名機(jī)“鷂”式。在沒有資金來源后斯納克瑪終止了“甲蟲”項(xiàng)目，正在制造中的第二架原型機(jī)永遠(yuǎn)未能完工。

故事的結(jié)尾

茲博羅夫斯基博士在C.450項(xiàng)目終結(jié)后解散了BTZ，回到老東家——西德BMW集團(tuán)工作。他為斯奈克瑪留下了許多稀奇古怪的環(huán)翼機(jī)設(shè)計(jì)方案，其中不僅有立式垂直起降飛機(jī)，也有環(huán)翼導(dǎo)彈，這些方案被歸檔封存，從此湮沒在航空史的長河中。

1953年提出的AP.466截?fù)魴C(jī)方案具有可收放起落架和火箭助推器，座艙可布置為立式或坐式。AP.466分E、G、H三種方案，其中最大型的方案最大起飛重量10噸，預(yù)計(jì)最大速度超過2馬赫，初始爬升率285米/秒，可在35秒爬升到10000米。AP.466機(jī)高從7.46米到9.65米，環(huán)翼直徑3米。AP.466的性能參數(shù)是美好的，但斯奈克瑪卻沒有與之配套的大推力發(fā)動(dòng)機(jī)。

1954年提出的AP.503 G-7是亞聲速方案，安裝一臺(tái)帶加力的“阿塔”101G-32發(fā)動(dòng)機(jī)，最大速度只能達(dá)到0.96馬赫。該方案為對(duì)地攻擊進(jìn)行了優(yōu)化，最大起飛重量3760千克，機(jī)高8.9米，環(huán)翼直徑2.62米。

最先進(jìn)的AP.507E方案為空戰(zhàn)進(jìn)行了優(yōu)化，采用獨(dú)特的半環(huán)形機(jī)腹進(jìn)氣口，機(jī)身細(xì)長以盡量降低阻力，預(yù)計(jì)最大速度達(dá)3馬赫。座艙可布置為立式或坐式，頂部安裝有潛望鏡使飛行員能看到前方。環(huán)翼外側(cè)掛載兩枚空空導(dǎo)彈。機(jī)頭處有一對(duì)小鴨翼，用以在轉(zhuǎn)換飛行時(shí)保持穩(wěn)定性。預(yù)計(jì)該機(jī)最大航程900千米。

但隨著“甲蟲”的墜毀，上述方案都再也沒有離開繪圖板。20世紀(jì)50年代末，美國希勒直升機(jī)公司在“甲蟲”的啟發(fā)下提出研制VXT-8，也僅僅發(fā)展到全尺寸模型階段。斯奈克瑪C.450“甲蟲”迄今為止仍然是航空史上唯一進(jìn)行了飛行的立式垂直起降環(huán)翼機(jī)。