子寧

如今，F(xiàn)-35B垂直/短距起降（V/STOL）戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)服役，在它之前，AV-8B“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)也曾在海灣戰(zhàn)爭中賣力拼殺。這些V/STOL飛行器能有今天的發(fā)展，得益于過去幾十年人類在該領(lǐng)域的不懈研究，VZ-9“阿弗羅”碟形飛車、貝爾65型傾轉(zhuǎn)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、X-14驗(yàn)證機(jī)、肖特SC.1飛機(jī)、德國EWR VJ 101、洛克希德XV-4“蜂鳥”，以及文章的主角——瑞安（Ryan）XV-5升力風(fēng)扇飛機(jī)。它們就像生物進(jìn)化一樣，將有用基因不斷積累，才有了今天較為成熟的、先進(jìn)的F-35B戰(zhàn)斗機(jī)。

XV-5A試飛時(shí)墜毀 ? ? 格里·伍德（Gerry Wood）/繪

為實(shí)現(xiàn)飛行器垂直起降功能，人們首先想到、并付諸實(shí)踐的是——升力風(fēng)扇，利用風(fēng)扇推力直接將飛行器垂直推舉起來，XV-5就是如此。

1961年11月，通用電氣（GE）公司贏得了美國陸軍的合同，開發(fā)一款能夠?yàn)轱w行器提供垂直起降功能的動(dòng)力系統(tǒng)，飛行器的設(shè)計(jì)、制造以及測試分包給了瑞安公司，GE保留對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)和飛行器集成性的測試任務(wù)。而在此之前的1958年，美國陸軍就與GE公司簽下合同，共同研發(fā)一款由氣體發(fā)生器提供動(dòng)力的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)方案，以此驗(yàn)證垂直升力/常規(guī)推力動(dòng)力系統(tǒng)的潛在價(jià)值。

美國陸軍將研發(fā)測試工作分別交由瑞安和洛克希德兩家公司，它們各自啟動(dòng)了VZ-11-RY和VZ-10“蜂鳥”垂直起降飛行器的研發(fā)工作，這兩個(gè)型號(hào)在1962年被重新命名為XV-5和XV-4，“X”為美國研發(fā)的技術(shù)驗(yàn)證型飛機(jī)代號(hào)，“V”則是“垂直”（vertical）的英文首字母。

XV-5飛行器的垂直起降方案原理十分簡單，主翼上2臺(tái)直徑62.5英寸（約1.59米）的GE X353-5升力風(fēng)扇為XV-5提供主要升力，駕駛艙前側(cè)機(jī)鼻處安裝一臺(tái)直徑36英寸（0.91米）的同型號(hào)升力風(fēng)扇，用以配平與控制俯仰。為升力風(fēng)扇提供動(dòng)力的則是2臺(tái)GE J85-GE-5型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)推力11.82千牛。升力風(fēng)扇由渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的高速尾氣經(jīng)管道引導(dǎo)至風(fēng)扇外環(huán)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，主翼上的單臺(tái)升力風(fēng)扇推力達(dá)33千牛，前部風(fēng)扇推力約為5.2千牛，這使XV-5的最大升力推力達(dá)到71.2千牛，約為水平推力的3倍。為增加安全裕度，XV-5的升力風(fēng)扇引氣管道采用交叉供氣，即一臺(tái)J85發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣可同時(shí)供給左右2臺(tái)升力風(fēng)扇，這使XV-5在即使失去一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，也可以安全平穩(wěn)地著陸。有趣的是，當(dāng)XV-5損失一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，其損失的垂直升力僅為40%，而非50%，這歸功于風(fēng)扇的功率吸收特性。

垂直起降飛行器的控制從來都是難點(diǎn)，XV-5也不例外。機(jī)鼻的小型升力風(fēng)扇十分重要，垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)整機(jī)的俯仰力矩全部由它提供，它同時(shí)還決定著XV-5改變飛行狀態(tài)時(shí)的姿態(tài)控制。滾轉(zhuǎn)與偏航則是通過主風(fēng)扇下方百葉窗葉片角度的差動(dòng)變化。垂直運(yùn)動(dòng)的XV-5操控方式與傳統(tǒng)直升機(jī)的控制類似。

由于升力風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過氣流吹動(dòng)風(fēng)扇葉尖，因此升力風(fēng)扇沒有驅(qū)動(dòng)軸、軸軸承、齒輪箱以及滑油冷卻等復(fù)雜系統(tǒng)，其可維護(hù)性較傳統(tǒng)升力風(fēng)扇相比大大提高，安全性也得以提升。升力風(fēng)扇需要關(guān)注的指標(biāo)僅有轉(zhuǎn)速與風(fēng)扇腔體溫度。正因如此，GE X353升力風(fēng)扇可以風(fēng)沙環(huán)境中大膽使用。

XV-5B透視圖，可清晰看出該機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)。

XV-5A一共建造了2架。1964年5月25日，第一架XV-5A成功進(jìn)行了常規(guī)形式的起降測試，第一次懸停測試在同年6月進(jìn)行。5個(gè)月后，XV-5A又成功進(jìn)行了垂直改平飛的測試。時(shí)至1966年底，共有15名試飛員在兩年間的試飛中對(duì)XV-5A進(jìn)行了全方位的測試，主要評(píng)估了該機(jī)在越南戰(zhàn)場執(zhí)行護(hù)航/救援任務(wù)的可能性。

與許多驗(yàn)證型號(hào)一樣，XV-5在測試期間也經(jīng)歷了不少挫折。1965年4月27日上午，美國愛德華茲空軍基地，一架正在進(jìn)行飛行演示的XV-5A在垂直推力改水平推力階段墜毀在跑道外的鹽湖湖床上，首席工程試飛員盧·艾弗雷特當(dāng)場死亡。當(dāng)時(shí)，2架XV-5A正在展示垂直風(fēng)扇的高、低速飛行性能，艾弗雷特駕駛的飛機(jī)在高速時(shí)轉(zhuǎn)換推力，并將機(jī)頭推低30°，轉(zhuǎn)換失敗。調(diào)查顯示，失事是因?yàn)楫?dāng)時(shí)飛機(jī)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直升力改水平推力飛所限制的轉(zhuǎn)換速度，飛機(jī)未能及時(shí)產(chǎn)生足夠的升力。

另一架XV-5A在1966年10月的一次測試中也發(fā)生了致命事故。當(dāng)時(shí)，這架XV-5A機(jī)身左側(cè)，機(jī)翼前方加裝了一個(gè)救援假人，飛機(jī)在低速飛行時(shí)高度陡降，飛行員試圖穩(wěn)住飛機(jī)并下降高度時(shí)，因?yàn)閾u晃，繩索被機(jī)翼升力風(fēng)扇巨大的吸力吸入風(fēng)扇腔體，導(dǎo)致左發(fā)升力損失，飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn)，飛行員拉動(dòng)彈射座椅，但此時(shí)飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn)嚴(yán)重，座椅彈出方向幾乎與地面平行，飛行員墜地犧牲（題圖所繪）。XV-5A雖然也一同墜地，但損壞程度一般，這架命大的XV-5A隨后被修復(fù)，安裝了重新設(shè)計(jì)的、輪距更大的起落架，升級(jí)了駕駛艙，且移除了推力擾流器，它被重新命名為XV-5B。

吸取了此前的失敗經(jīng)驗(yàn)，XV-5B除修改起落架和駕駛艙外，還修改了穩(wěn)定器與分流閥制動(dòng)器之間的鏈接設(shè)計(jì)與油氣管路系統(tǒng)。XV-5B在1968年6月24日首飛，一個(gè)月后轉(zhuǎn)場至NASA的試飛中心，隨后又進(jìn)行了3年的各種測試。

多年測試后的評(píng)估表明，XV-5A垂直起降飛行器的升力風(fēng)扇設(shè)計(jì)概念是有效的，操作程序簡單，適應(yīng)性較好，但低于15英尺（約4.5米）時(shí)的地效效應(yīng)較差。同時(shí)，XV-5A沒有集成化的垂直升降控制系統(tǒng)，飛行員需要花費(fèi)大量精力控制垂直運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，大大降低了飛行員在潛在威脅情況下的自我處置能力。

XV-5還有一個(gè)致命缺點(diǎn)，垂直改平飛的轉(zhuǎn)換速度區(qū)間太小，垂直風(fēng)扇開啟時(shí)的最大平飛空速約104節(jié)，而常規(guī)噴氣飛行的最小空速約89節(jié)，理想情況下，從傳統(tǒng)噴氣到垂直風(fēng)扇模式轉(zhuǎn)換時(shí)飛行器的空速應(yīng)為95節(jié)，垂直轉(zhuǎn)為平飛空速為88節(jié)，這種近乎苛刻的狹窄操作范圍要求嚴(yán)重限制了XV-5的操作靈活性，飛行員幾乎難以做到。

由于機(jī)翼上安裝了2臺(tái)大型升力風(fēng)扇，以及復(fù)雜的供氣管路，XV-5的內(nèi)部空間也被大大壓縮，被壓縮最嚴(yán)重的就是機(jī)翼油箱空間。與此同時(shí)，風(fēng)扇導(dǎo)致機(jī)翼厚度增加，飛機(jī)最大巡航速度僅為880千米/小時(shí)，這比Me 262等一些二戰(zhàn)時(shí)期的飛機(jī)還慢。種種原因，XV-5最終完成了其“X”型號(hào)的使命——技術(shù)驗(yàn)證，而未走到服役量產(chǎn)的那一天。美國阿拉巴馬州拉克堡的陸軍航空博物館，最終成為了它頤養(yǎng)天年之所。

責(zé)任編輯：陳肖