航概大作業(yè) 垂直課件

011340202劉明茜垂直起降原理簡(jiǎn)析名詞解釋：

垂直起降技術(shù)顧名思義就是飛機(jī)不需要滑跑就可以起飛和著陸的技術(shù)。它是從50年代末期開始發(fā)展的一項(xiàng)航空技術(shù)。簡(jiǎn)介：

這里把飛機(jī)的飛行分為三個(gè)主要階段，即起飛、平飛和降落，其中飛機(jī)實(shí)現(xiàn)起飛和降落的方式就是滑跑方式，所以需要機(jī)場(chǎng)跑道。而垂直起降主要指固定翼飛機(jī)可以不用借助跑道而在原地就能垂直起飛和垂直降落，可以不用機(jī)場(chǎng)跑道，所以一直是航空人士追求的一個(gè)目標(biāo)。一般像直升飛機(jī)、氣球等的飛行不作為垂直起降來考慮。誕生背景：

垂直起降技術(shù)的誕生主要是因?yàn)轱w機(jī)滑跑起飛方式的不足，特別是在歷次戰(zhàn)爭(zhēng)中的表現(xiàn)，讓飛機(jī)的垂直起降進(jìn)入人們的視線。二戰(zhàn)及中東戰(zhàn)爭(zhēng)等戰(zhàn)爭(zhēng)直接對(duì)敵方機(jī)場(chǎng)的襲擊讓人們感受到了需要跑道的滑跑式飛機(jī)的不足之處，而冷戰(zhàn)則是垂直起降技術(shù)的催化劑。二戰(zhàn)后的五六十年代，在極有可能爆發(fā)核戰(zhàn)爭(zhēng)的陰影下，人們擔(dān)心出現(xiàn)核大戰(zhàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)造成破壞、常規(guī)飛機(jī)無法出動(dòng)的局面，所以催生了固定翼飛機(jī)的垂直起降技術(shù)。垂直起降飛機(jī)減少或基本擺脫了對(duì)跑道的依賴，只需要很小的平地就可以拔地而起和垂直著陸，所以在戰(zhàn)爭(zhēng)中飛機(jī)可以分散配置，便于靈活出擊、轉(zhuǎn)移和偽裝隱蔽，不易被敵方發(fā)現(xiàn)，出勤率也大幅提高，并且對(duì)敵方的打擊具有很高的突然性，大大提高了飛機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存率。

另外，具有垂直起降能力的飛機(jī)不需要專門的機(jī)場(chǎng)和跑道，這樣就省去了昂貴的機(jī)場(chǎng)建設(shè)費(fèi)用，不用驅(qū)鳥了，也能在惡劣氣象條件下起降，好處太多，降低了使用成本，所以飛機(jī)的垂直起降成了航空發(fā)展的一個(gè)方向。

基本原理：

要研究垂直起降技術(shù)是怎樣實(shí)現(xiàn)的，就要知道比空氣重的飛機(jī)是如何飛行的。飛機(jī)飛行需要克服兩種力—重力和阻力。重力是由飛機(jī)的氣動(dòng)面，即機(jī)翼和尾翼產(chǎn)生的垂直升力平衡的；阻力則是由發(fā)動(dòng)機(jī)提供的水平推力克服的。正常飛機(jī)的起飛過程就是飛機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)下，在跑道上克服阻力向前滑跑，機(jī)翼在空氣中直線平移運(yùn)動(dòng)，利用特定翼型和飛行狀態(tài)產(chǎn)生的空氣壓差獲取升力。隨著速度的加快，升力也越來越大，當(dāng)滑跑速度足夠大到使機(jī)翼產(chǎn)生的升力大于飛機(jī)的重量時(shí)，飛機(jī)就可以離開地面升空飛行了。由于在一定的條件下飛行的阻力遠(yuǎn)小于飛機(jī)的重量，所以飛機(jī)的飛行可以實(shí)現(xiàn)以小推力托起大重量，也就是推重比小于1，是一種省力的飛行方式。

從上面可以看出，飛機(jī)要想飛行必須克服重力，而垂直起落飛機(jī)由于不需要滑跑，就不可能由機(jī)翼產(chǎn)生克服重力的升力。那到底如何才能實(shí)現(xiàn)在原地的垂直起降呢？只能有兩種方法，一種是噴氣反作用力，一種是利用空氣動(dòng)力。噴氣反作用力：

噴氣反作用力，就是由發(fā)動(dòng)機(jī)向下噴氣產(chǎn)生的反作用力升力來克服重力實(shí)現(xiàn)垂直起降的。辦法有三個(gè)，一個(gè)是偏轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管（如英國(guó)的鷂式），第二種是直接使用升力發(fā)動(dòng)機(jī)提供升力，第三個(gè)是前兩種辦法的組合，同時(shí)使用升力發(fā)動(dòng)機(jī)和主發(fā)動(dòng)機(jī)（如前蘇聯(lián)的雅克）。根據(jù)牛頓第三定律，作用力與反作用力大小相等，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)的的推力與升力相等，那么垂直起降時(shí)的推重比就得大于1才能垂直起降，與推重比小于1的飛機(jī)的飛行相比，這種反作用力升力并不省力，耗能太多，不實(shí)用，因此很難推廣。利用空氣動(dòng)力：

空氣動(dòng)力垂直起降，就是在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩力作用下能利用空氣動(dòng)力的裝置，比如風(fēng)扇等，像美國(guó)的F-35B的升力風(fēng)扇就是一種。

但這種傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式的升力風(fēng)扇還是問題多多，所以還要對(duì)傳統(tǒng)風(fēng)扇進(jìn)行改進(jìn)，比如多環(huán)分級(jí)升力風(fēng)扇，使風(fēng)扇超薄，強(qiáng)力，堅(jiān)固。由于旋轉(zhuǎn)式的本質(zhì)缺點(diǎn)不能改變，所以把扇葉由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變成平移運(yùn)動(dòng)，這種風(fēng)扇的效能就提高了，并且矩形也利于安裝，也許是將來飛機(jī)垂直起降的一個(gè)方向。

風(fēng)扇由于是利用與空氣的相互作用力（主要是大氣壓力差，其次反作用力）為垂直起降的升力的，埋植在機(jī)翼中，與空氣的接觸面積大，所以升力強(qiáng)大，油耗較小，是個(gè)有前途的發(fā)展方向。主要類型：

到目前為止，垂直起降飛機(jī)先后研制過五大類型：尾座式，傾轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置式，推力轉(zhuǎn)向式，專用升力動(dòng)力裝置式和上述后三類的混合配置式。

下介紹最為簡(jiǎn)單易懂的尾座式。

尾座式，這種設(shè)想最直截了當(dāng)，飛機(jī)停在地面上即機(jī)頭朝天，垂直放置。飛機(jī)用普通布局，但有幾個(gè)輪子裝在水平尾翼和垂直尾翼后端翼尖上作為起落架。起飛時(shí)拉力超過它的重量即可垂直上天，然后操縱飛機(jī)下俯，轉(zhuǎn)為平飛姿態(tài)。著陸前飛機(jī)也要從平飛轉(zhuǎn)為垂直向天姿態(tài)，然后減少功率或推力緩慢垂直降落。垂直起降技術(shù)的不足：

正如前面提到的，使用垂直起降技術(shù)的飛機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，具有常規(guī)飛機(jī)無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有許多重大的缺點(diǎn)。首先是航程短，由于要實(shí)現(xiàn)垂直起降，飛機(jī)的起飛重量只能是發(fā)動(dòng)機(jī)推力的83%-85%，這就使飛機(jī)的有效載荷大大受到限制，影響了飛機(jī)的載油量和航程。同時(shí)，飛機(jī)垂直起飛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最大狀態(tài)，耗油量極大，也限制了飛機(jī)的作戰(zhàn)半徑。例如“鷂”式飛機(jī)的載重量為1060千克時(shí)，作戰(zhàn)半徑只有92公里。所以在實(shí)際使用中，“鷂”式飛機(jī)盡量使用短距起飛的方式，以延長(zhǎng)飛機(jī)的航程。因此，垂直起落飛機(jī)又稱為垂直/短距起落飛機(jī)。另外，由于垂直起落飛機(jī)在實(shí)戰(zhàn)中，經(jīng)常需要分散在野外，所以它的維護(hù)也非常的困難。名機(jī)簡(jiǎn)介：

英國(guó)“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)“鷂式”簡(jiǎn)介：

“鷂”是一種主要為低空對(duì)地攻擊使用而設(shè)計(jì)的亞音速單座垂直－短距起落攻擊機(jī)。它實(shí)現(xiàn)垂直－短距起落的基本原理在于采用一臺(tái)4個(gè)可旋轉(zhuǎn)噴口的“飛馬”渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)來提供起落時(shí)所需的升力以及過渡飛行和正常飛行所需的推力。兩對(duì)噴口對(duì)稱于飛機(jī)重心，分置機(jī)身兩側(cè)，通過噴口操縱系統(tǒng)的操縱桿和發(fā)動(dòng)機(jī)油門桿，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量的控制(改變推力的大小和方向)。機(jī)頭、機(jī)身和翼梢裝有從發(fā)動(dòng)機(jī)引氣的噴氣反作用操縱系統(tǒng)，用以控制垂直、短距起落或懸停時(shí)的飛行姿態(tài)，在正常飛行中也可用以改善失速時(shí)的操縱性?！苞_”的推重比較大，在使用試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，若在前飛中使用推力轉(zhuǎn)向，可使飛機(jī)具有獨(dú)特的中、低空機(jī)動(dòng)性和空戰(zhàn)能力。因此，除主要用作直接空中支援和戰(zhàn)術(shù)偵察外，也可用于局部防空。殲十八殲十八：

傳說中的殲十八“紅鷹”戰(zhàn)斗機(jī)是我國(guó)目前研制的第一款垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)。這款戰(zhàn)斗機(jī)具有良好的超隱身特性，而且短距離起降更是它的強(qiáng)項(xiàng)之一。殲十八可