可转向航空发动机有何利弊？

科幻电影《终结者2》是一部1991年的老电影，但即使在今天，它的酷景依然令人惊叹。电影中的香港猎人机器人有一个强大的可操纵引擎(术语是矢量喷管)，令人印象深刻。尽管与固定发动机相比，这种可操纵发动机相对较少，但它已经在喷气式飞机上得到应用。它可以被描述为垂直/短距起落固定翼飞机的标准。最典型的代表是英国的鹞式战斗机和美国的F-35B战斗机。

电影中的香港猎人

1960年10月首次飞行的鹞式战斗机是世界实用垂直/短距起落战斗机的起源。它配备了高性能升力巡航“飞马座”MK104可控涡轮风扇发动机。发动机前后各有两个喷嘴，可同时旋转0-98.5度，为飞机提供垂直向上和水平向前两个方向的推力。具体来说，当飞机垂直起飞时，发动机的四个喷嘴垂直向下转动，喷气产生的反作用力推动飞机垂直上升。当短距离起飞时，喷管将水平向后转动，类似于普通的固定发动机，推动飞机加速滑行起飞。

鹞式战斗机

正是因为可操纵引擎可以使飞机垂直起飞，从而消除了传统滑行跑道的需要。这不仅节省了地面空间，而且大大提高了作战反应速度，综合了直升机和固定翼战斗机的优点。同时，由于飞机可以更方便地起飞和降落，它可以随时降落在屋顶或地面上进行战场伪装，从而提高战场的存活率。此外，可控发动机还能使飞机具有普通飞机所不具备的特殊功能，如在空中悬停、原地转弯甚至倒飞等高难度动作，这也能提高紧急情况下的存活率。特别是对于航空母舰来说，垂直/短距起落飞机的优势更加明显，可以大大节省航空母舰的甲板空间，增加航空母舰的数量。

前苏联在上个世纪专门为航空母舰研制了雅克-38垂直起降飞机，但在1991年它只服役了10年多。鹞式战斗机也于2013年从英国空军退役。据统计，自1971年美国军方推出“鹞”战斗机以来，仅在非战斗状态就发生了300多起事故和900多起危险情况，导致45名飞行员丧生。说到这，我们不得不说转向发动机的缺点。

首先，飞机发动机对起飞环境有很高的要求。当垂直起飞和降落时，发动机可能会吸入从地面升起的异物，如砾石和石头碎片，造成严重的叶片损坏，并威胁到起飞和降落的安全。其次，垂直起飞和着陆还会导致从尾喷管排出的高温气体被吸入进气口，导致燃烧效率和推力降低。第三，与普通机型相比，可操纵发动机复杂且维护费用昂贵，飞行员需要更高的操作技能来实现精确和准确的发动机角度变化，因此在战时紧张的气氛中容易出错。此外，为了推动重型飞机垂直上升，仅在起飞阶段就要消耗近30%的总燃料，而且也是在有效载荷减少的情况下，因此垂直/短距离起降飞机的航程一般较短，实际作战能力较差。

F-35B战斗机(注意它的喷嘴垂直向下)

美国的F-35B战斗机是目前最先进的垂直/短距起落战斗机，装备有一个两级反向旋转升力风扇和一个可操纵喷管的主发动机。作为世界上唯一服役的第五代战斗机F-35的衍生物，F-35B克服了部分转向发动机的缺点。例如，F-35B有一个单独放置在机身上部的升力风扇。在吸入冷空气向下喷射以提供升力的同时，它还在喷嘴和进气通道之间形成气体屏障，以防止发动机吸入高温废气。F-35B还配有一台F119-PW6-11发动机，推力为34000磅，提高了飞机的有效载荷和有效载荷，大大提高了飞行速度。尽管如此，由于安装了升力风扇，F-35B的作战半径仍然有限，并且需要一段时间才能使发动机的转弯距离技术完全成熟。

备注:磅是英国和美国常见的重量单位，1磅≈0.45359公斤。

参考:

1.袁新礼。“鹞式”垂直/短距起落战斗机[M。北京:航空工业出版社，2014。

2.、谭、陈海生。垂直/短距起落喷气飞机及其升力推进技术的研究综述[[]。中国工程热物理学会热机动力学学术会议论文，2006，第729-737页。

3.红亮。垂直起落飞机排气喷管性能的研究[[]。南京航空航天大学论文，2012。

4.陈涛、孟林、李楠、叶永强。[飞机垂直短距起落技术研究。现代电子技术，2014，37 (23): 110-114。