F35B如何垂直起降?從英國航母上撲通一聲跳進水,出了啥問題?

11月17日,一架F-35B刚刚从英国航母上起飞后不久,就“扑通”一声掉进了地中海,大概位置在接近塞浦路斯南部的黎凡特海约1600米深的海底。此次事故让英国损失超过1亿英镑,那么作为现代唯一具备隐身能力的垂直短距起降战机,F-35B到底有多牛,它又是如何实现垂直起降的呢?

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F35B是如何实现垂直起降的?

整个F-35家族包括三个型号,分别是空军型的F-35A、垂直短距起降型的F-35B和海军型的F-35C,它们都采用了普惠公司的F-135发动机,使用寿命8000小时,推重比11.47,最大推力超过20吨,比F-22使用的F-119发动机还要大4吨多,同时也是目前世界上推力最大的战机用涡扇发动机,没有之一。

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加力爬升中的F35

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F-135发动机

而F-35B使用的发动机具体型号为F135-PW-600,它主要是在F-35A的F135-PW-100的基础上,加装了垂直短距起降组件,包括三轴承旋转喷管、两级对转升力风扇和两个引流喷嘴,这是F-35B能够垂直短距起降的关键所在。

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这是F35B垂直起降的关键之处

我们先说它的三轴承旋转喷管,很多观点都认为F-35B发动机的这一设计,来源于俄罗斯的雅克141,甚至是直接购买雅克141的技术。而从许多动图展示来看,F-35B的三轴承旋转喷管,也就是3BSD喷管,与雅克141的设计的确比较相似。

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雅克141的矢量喷口

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F35B的矢量喷口

但实际上,它真正的技术来源是上世纪70年代通用动力公司康维尔分部的Model 200方案,这是一型未能从图纸走向现实的舰载垂直起降战机,计划装备两台艾里逊XJ99升力发动机,主发动机则是一台装备了3BSD喷管的普惠PW401,动力布置看起来和雅克141一模一样,但它最早提出方案的时间是1972年,而雅克141的研制时间是1975年到1987年,谁先谁后,一目了然。

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康维尔Model 200的设计

当然,在苏联解体之后,洛克希德公司的确派人参观了雅克141的设计单位雅克列夫设计局,并且用少量的美金就换走了雅克141的性能数据和部分设计数据,应该说这是洛克希德在博采众长,而不是直接仿制雅克141的矢量喷口,况且美国人买走的数据,更多是工程应用方面的。

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雅克141都沦落到这种地步了

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F 35B发动机、风扇和进气道布局

至于F-35B实现垂直起降的另一大部件,两级对转升力风扇,它的设计和制造是由罗罗公司负责的,而且与雅克141采用两台RD41升力发动机不同,F-35B升力风扇喷出的是冷风,降低了对载舰甲板的要求,这也是它在JSF阶段能够战胜波音X-32技术验证机的原因之一。

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罗罗公司制造的风扇叶片

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F35B升力风扇整体

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F35B风扇排气口

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F35B风扇透视

不过,光靠一前一后的升力风扇和矢量喷口,可抬不动20多吨的F-35B,它还在机翼两侧,各设计了一个引射喷口,功率不需要很大,能够帮助实现飞机垂直起降过程中的平衡就行了。而F-35B这一设计,与上一代的“鹞”、AV-8B差不多。

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两边支出的就是引射喷口

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F35B发动机整体透视

于是在这四个点的共同作用下,F-35B就像“四抬大轿”一样,缓缓升空,稳稳下降。不过在使用过程中,F-35B更多采用的是短距起飞,垂直降落的方式,甚至要像英国航母一样,加上滑跃甲板,主要是为了提高舰载机的负载能力,增加航程。

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就是这样抬起来的

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这个更直观

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尾喷口还可以左右摇摆

可是,和所有的垂直起降飞机一样,在垂直起降和平飞两个阶段的转换过程中,飞机的状态并不稳定,有时候发动机已经转入平飞状态了,但是机翼却可能没有产生足够的升力,于是就会导致飞机坠毁。无论是俄罗斯的雅克36/38,还是英国的“鹞”,美国的AV8B,都因此造成不少的事故,而此次F-35B坠毁,事故原因可能也是这样,垂直短距起降战机表面上看起来风光,但实际使用起来,却有着各种难言之隐。