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P1121“红隼”FGA1垂直起降战斗机一代传奇的开始

时间: 2024-07-30 06:17:01    来源:齐发    作者:齐发国际(中国)首页

  “红隼”FGA.1垂直起降战斗机是由英国霍克飞机公司和布里斯托尔航空发动机公司联合研制的一款试验型垂直起降战斗机,后期改进型“鹞”式是世界上第一种实用型垂直/短距起降战斗机,可携带导弹、炸弹、火箭和机炮等多种武器,主要执行海上巡逻、舰队防空、攻击海上目标、侦察和反潜等任务。

  朝鲜战争结束后,欧美航空公司吸取战争教训开始着力研发无需跑道即可起降的垂直起降战斗机。特别是从1950年开始,随着喷气发动机技术的快速的提升,民用飞机领域开始研究各种缩短起飞距离的方法,其中一些技术被认为能重新适应新型飞机的设计需求。

  1957 年英国布里斯托尔发动机公司的喷气发动机工程师“斯坦利·胡克”(1907-1984)会见了 霍克公司的空气动力学工程师 “西德尼·卡姆”(1893 年~1966),宣布双方正在通过将 Orpheus 喷气发动机与 Olympus 喷气发动机相结合来开发能够转向的发动机。此时,豪客航空正在开发 P.1121用于取代自 1954 年以来部署的“豪客猎人”战斗机。两家公司试图向英国政府提出建议将这两个单独推进的项目合并起来,但英国国防部实际上想研制的是导弹而不是下一代战斗机,因此在1957年英国发表了一份国防白皮书取消了 P.1121 计划。

  但随着P.1121计划的取消,手有余力的霍克将飞马发动机投入到北约公布的以性能和有效载荷为重点的新型战斗机项目中,以取代意大利菲亚特的G.91,决定继续针对新型轻型战术支援战斗机的要求做开发。

  与发动机制造商 “布里斯托尔” 密切合作的 “霍克航空” 在工程师 “霍伯” (1926~) 的领导下,开始设计搭载“飞马”发动机的飞机,并将其命名为 P.1127。该设计采用双管尾管和旋转喷嘴,在起飞时向下喷射热量使飞机能够垂直起飞。P.1127 的开发费用完全由霍克承担,并尽可能以最简单的形式进行开发,是因为设计越精细越复杂,就可能因为技术成本上升问题导致开发滞后或暂停。1958年“霍克航空”研制出了搭载飞马发动机垂直起降的飞机,北约也表现出对垂直起降战斗机的兴趣并支持鼓励飞机的快速发展。

  不过在P.1127研发的时候,英国国防部正进行大规模的国防预算削减,因此霍克试图从私营部门筹集资金来继续研发,并且有一笔相当大的资金在美国用于发动机研发。此外,由于通过美国政府与美国宇航局相关联,因此能使用设置在美国宇航局兰利研究中心的风洞试验设施进行 P.1127 的简化模型飞行特性数据的收集。应 NASA 的要求,“霍克” 派出试飞员 “休·梅雷韦瑟”(1924-2006 年)到 NASA 参加 Bell X-14 VTOL 测试飞机的试飞任务。

  霍克-西德利在 1959 年 2 月完成了所有设计工作并开始做生产,并于 1959 年 4 月与英国供应部签订了开发 P.1127 原型机的合同。然而,皇家空军内部对 P.1127 项目存在不同意见,首先是最令人反感的是亚音速。尽管如此,由于这是一个已完成了所有准备工作的项目,P.1127 于 1959 年 7 月 23 日签订了正式合同并开始组装飞机。P.1127 的第一架原型机于 1960 年 7 月 15 日完成,并被移交到 “邓斯福德”基地进行静态发动机测试,分配编号 为XP831,随后进行了几次试飞帮助飞行员适应悬停飞行的技术。

  从1961年中开始,增加了新组装的第二架飞机(XP836),在重复正常起飞和悬停的同时缩减了两种飞行模式之间的差距,VTOL(垂直起降)技术得以循序渐进。

  北约在 1961 年 1 月要求对 100 架 P.1127 的潜在产量做评估,如果继续像霍克那样成功地开发和测试 P.1127,它将吸引更多国家对垂直起降飞机的兴趣。

  1960 年 11 月 2 日英国军械部订购了四架原型机,并要求在包括机翼与发动机在内的几个维度进行改进,以使这种“原型机”更接近于“真正的战斗机”,接到这份订单后“霍克航空”开发并安装了一台 15,000 磅的飞马 3 发动机。1963年“霍克·西德利”在皇家海军“皇家方舟号航空母舰”上进行了P.1127原型机的垂直起降测试,这次的P.1127安装了下垂尾翼。P.1127 的最后一架飞机 XP984 配备了 飞马 5 发动机,输出功率为 15,000 磅,并在应用后掠翼后被命名为“红隼”。

  可惜到 1961 年底,霍克-西德利完全超出了皇家空军 (RAF) 的预算,几乎得不到英国政府的支持。在此形势下,1962年英国航空部对红隼的研制伸出了援手,订购了9架标准生产型飞机,全部在位于西雷纳姆的中央战斗机总部来测试和评估,英国政府还询问美国和西德政府是否愿意在分担生产量产飞机的成本的同时引进红隼。

  由于参与国均未量产采购这种“试验性”垂直起降战机,项目也就此搁浅。然而,霍克-西德自费承担的这次风险所获得的数据,促成了“鹞式”垂直起降飞机的诞生。

  P.1127 (或“红隼”)是一种短距垂直起降测试机,它是“鹞”战斗机的先驱机型,后者后来成为垂直起降战斗机的代名词。冷战刚结束,世界各国就对垂直起降产生了浓厚的兴趣,并以各种方式对其进行了研究,而这款“红隼”是英国第一个成果,尤其是红隼研发过程中出现的“飞马”涡扇发动机,是通过倾斜涡轮扇叶实现水平和垂直推进的创新产品。

  垂直起降是一种无需使用跑道滑行特定距离即可让战斗机原地起飞和降落的技术,受到世界上许多用有先进的技术国家的青睐,垂直起降的好处是消除了飞机必须始终有一定距离或更长距离的跑道才能起飞的限制,并且允许多架战斗机立即起飞并应对敌人的攻击。

  随着“飞马”涡轮风扇发动机的发展,垂直起降存在的技术问题在很大程度上得到了解决。霍克·西德利在开发初期研究了 V/STOL (垂直短距起落)的很多方法,首先排除了倾转旋翼或螺旋桨推进方式因为它会降低飞机速度,因此安装了喷气发动机。垂直起飞的推力远大于巡航所需的推力,如果垂直起飞装两台发动机,在飞机巡航的时候就得一直背负着起飞后闲置的发动机从而出现自重问题,未解决这个问题,方法是通过仅旋转发动机的喷嘴来偏转喷气发动机的推力。随着这种解决办法的出现,飞机的飞行和起飞不再需要单独安装发动机,并且为负载创造了额外的空间。

  “飞马” 发动机总共配备了六个推进器,机身两侧各有两个“冷”推进器,在垂直起飞时向下喷射气流。用于水平飞行的“热”推进器被设计为安装在机身后部并向后方辐射热量,前喷嘴由钢制成,后推进器由“尼莫尼克”(是一种由 50% 的铜、20% 的铬、钛和铝混合制成的金属,可承受 650 度的喷射热量) 制成。机身两侧的垂直起降喷口最大可旋转98.5度,发动机位于“红隼”机身的中部,由于这个发动机尴尬的位置,若需要分离发动机做维修则必须将双翼分离而且耗时长8个多小时。

  红隼主翼的造型也有些与众不同,整体来说前部大幅内收外形宽大,让人联想到三角翼,而为实现空气平衡尾翼又像后来的 F-4 鬼怪一样向下垂。

  “红隼”在飞行中使用正常的飞行控制管理系统飞行,但在低速垂直起降时压缩机会增加向发动机氧气进气口的供氧量以避免失速。红隼还配备了自动平衡控制管理系统,在从垂直起飞切换到水平起飞时自动平衡飞机。

  由于“红隼”是为了测试而制造的,所以它没有内置机炮,但由于安装了挂载点便有了一个英国制造的30毫米ADEN炮吊舱,挂载点可挂载450公斤炸弹,或根据自身的需求安装增压罐。“红隼”的垂直尾翼后面安装了一个小型风力发电机,以在发动机出现故障时提供一些应急电力。

  霍克·西德利之所以冒着巨亏风险自掏腰包研发包括P.1127在内的垂直起降飞机,是因为二战后航空市场迅速萎缩。“霍克·西德利” 试图在迅速萎缩的航空航天业中利用新技术开辟新的市场。

  “红隼” FGA.1 是 P.1127 的升级型,同时由英国、美国和西德共同引进并部署,,1964 年 10 月 15 日三方评估中队 (TES)在西雷纳姆基地建立并部署,西雷纳姆基地被作为母基地。为进行试飞评估,分别来自英国、美国和西德的试飞员齐聚一堂,在登上“红隼”之前,他们都在布里斯托尔的地面训练设施接受了为期一周的训练,并在邓斯福德再次接受地面训练后完成了3 小时模型更改培训。该中队的任务是验证垂直/短距起降战斗机的作战能力,确定垂直起降的优缺点,制定垂直起降飞机的飞行操作程序,评估仪表夜间操作能力。

  到试验结束时,因事故损失了1台,剩下的8台中的5台交付给美军3台交付给德国。美国陆军将这架飞机更名为XV-6 Kestrel后,美国陆军、空军和海军分别进行了测试,其中四架由美国空军作为试验机使用。与此同时英国皇家空军运营的两架飞机中,其中一架被分配到盲着陆实验装置(BLEU),另一架换装飞马6发动机继续运行试飞,这架飞机后来被改装为 “鹞” 式的预生产原型机,“鹞”式是另一种基于 P.1127 平台研发的垂直起降战斗机。