短距/垂直起降機(jī)（英文：Vertical and/or Short Take-Off and Landing，簡稱VTOL）是一種能夠垂直或在很短距離內(nèi)起飛和著陸，甚至可以在狹小場地垂直起降，并能快速飛行、具有典型固定翼飛機(jī)特征的一類飛行器的總稱。飛機(jī)駕駛員通過偏轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)的噴管或者直接使用升力發(fā)動機(jī)提供升力，實現(xiàn)飛機(jī)的短距/垂直起降。
短距/垂直起降機(jī)兼具固定翼戰(zhàn)斗機(jī)和直升機(jī)兩種航空器的特點。一方面，可以像固定翼戰(zhàn)斗機(jī)一樣飛行速度很快、載彈量大、航程遠(yuǎn)；另一方面，也可以跟直升機(jī)一樣，能在空中自如地前后向飛行，或側(cè)飛，或空中懸停。總之，短距/垂直起降機(jī)擁有部署靈活、機(jī)動性強(qiáng)、敏捷性高等優(yōu)點。
短距/垂直起降技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代末期，雖然起步相對較早，但受制于飛控、發(fā)動機(jī)動力、材料等多種因素導(dǎo)致成功服役的戰(zhàn)斗機(jī)相對較少。英國、美國、俄羅斯/蘇聯(lián)在這項技術(shù)上擁有一定的優(yōu)勢，英國研制的鷂式戰(zhàn)斗機(jī)是世界上第一種實用型垂直/短距起降戰(zhàn)斗機(jī)。美國的F-35B戰(zhàn)斗機(jī)、俄羅斯/蘇聯(lián)的雅克-36等機(jī)型也是發(fā)展比較快速的短距/垂直起降飛機(jī)之一。
發(fā)展歷程
研制背景
理論研究突破
短距/垂直起降飛機(jī)的誕生，最關(guān)鍵的理論突破是“噴氣式升力"概念的確立。20世紀(jì)20年代，英國著名發(fā)動機(jī)公司羅羅公司在該理論上進(jìn)行了研究論證。不過，真正成為“噴氣式升力”概念之父的卻是范堡羅皇家航空研究中心的創(chuàng)始人——艾倫?阿諾德?格里菲思博士。格里菲思博士率先提出了垂直起落的概念，并通過實際運用促進(jìn)了這一概念的發(fā)展。
就在格里菲思對燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)展開研究的同時，英國學(xué)者弗蘭克?惠特爾也開始在一領(lǐng)域進(jìn)行研究。弗蘭克·惠特爾認(rèn)識到了驅(qū)動螺旋槳的活塞式發(fā)動機(jī)具有很大的局限性。他認(rèn)為活塞式發(fā)動機(jī)受到吸入空氣量的限制，當(dāng)飛機(jī)爬升時，隨著空氣密度的減小，高速運轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)肯定會受到不利影響，而且螺旋槳隨著轉(zhuǎn)速的提高，效率會變得相當(dāng)?shù)?。對于這些局限性，惠特爾給出了解決方案。1929年，惠特爾以《飛機(jī)設(shè)計的未來發(fā)展》為題發(fā)表了一篇論文，在論文中他提到如果要提高飛機(jī)的效率，那么一種燃?xì)鉁u輪驅(qū)動的螺旋槳發(fā)動機(jī)，甚至火箭發(fā)動機(jī)將是更好的選擇。
直升機(jī)的缺陷
1939年9月14日，美國設(shè)計師伊戈爾·伊萬諾維奇·西科爾斯基研制出VS-300直升機(jī)，標(biāo)志著人類第一架成功飛行的直升機(jī)誕生。
VS-300的誕生給飛機(jī)的發(fā)展史帶來了濃墨重彩的一筆，尤其是從20世紀(jì)50年代開始，包括直升機(jī)在內(nèi)的機(jī)型開始逐漸換裝效率渦輪軸發(fā)動機(jī)。另外，在直升機(jī)構(gòu)造上極為重要的旋翼材料結(jié)構(gòu)技術(shù)也發(fā)生了巨大的改進(jìn)，由最初的金屬木翼混合結(jié)構(gòu)改為了金屬結(jié)構(gòu)。可以說，在20世紀(jì)50年代后期，直升機(jī)給軍用或者是民用都帶來了極大的幫助。不過，隨著時代的不斷發(fā)展，直升機(jī)也慢慢暴露出了一些缺陷，比如在激烈的戰(zhàn)場情況下生存能力比較低、作戰(zhàn)烈度低。同時，直升機(jī)的載荷很有限，無法給前線帶來充足的火力支持。在此情況下，更先進(jìn)的飛行器呼之欲出。
戰(zhàn)爭催生技術(shù)
短距/垂直起降技術(shù)的發(fā)展在相當(dāng)程度上是戰(zhàn)爭催生的結(jié)果。第二次世界大戰(zhàn)期間，同盟國陣營對德國的縱深地帶實施大范圍轟炸，各大工業(yè)城市遭到了嚴(yán)重破壞，包括軍事機(jī)場在內(nèi)的重要軍事設(shè)施在不同程度上都處于癱瘓或半癱瘓狀態(tài)，德國處于奄奄一息的狀態(tài)。因此，德軍急需一種不需要多長跑道，起飛更加便捷的戰(zhàn)斗機(jī)，對付盟軍的進(jìn)攻。德國軍方的要求是設(shè)計出一種起飛快速、且性能優(yōu)異的戰(zhàn)斗機(jī)。按照設(shè)想，德軍打算當(dāng)盟軍轟炸機(jī)群經(jīng)過時，這種戰(zhàn)斗機(jī)能快速起飛攔截。當(dāng)然，也不僅僅是德國有這種需求，在二戰(zhàn)中后期英國、美國以及蘇聯(lián)都在做相關(guān)理論的研究和試驗。第二次世界大戰(zhàn)的經(jīng)驗讓它們意識到，一旦爆發(fā)戰(zhàn)爭，軍用機(jī)場最容易受到攻擊。而有了垂直和短距起落飛機(jī)，可以在相當(dāng)程度上減少戰(zhàn)斗機(jī)對于機(jī)場跑道的依賴。
研制歷程
英國
世界上第一次短距/垂直起降技術(shù)試驗，源于英國的“飛行床架"(Flying bedstead)試驗。1954 年8月3日，英國羅?羅公司在英格蘭的飛機(jī)測試場進(jìn)行了一項史無前例的飛行試驗。當(dāng)天，羅羅的首席試飛員謝菲爾德駕駛飛機(jī)緩緩地垂直離開了地面，讓現(xiàn)場的觀眾震驚不已。英國羅?羅公司這次“飛行床架"試驗就是短距/垂直飛行器的先驅(qū)。
1957年，布里斯托爾公司和英國霍克飛機(jī)公司在研的推力矢量發(fā)動機(jī)取得了進(jìn)展。所謂的“推力矢量控制”，指的是可以通過改變發(fā)動機(jī)尾噴流的方向，朝多個方向噴射動力。當(dāng)然，此項技術(shù)的發(fā)展也為飛機(jī)實現(xiàn)短距/垂直起降提供了可能。
1959年9月，兩家公司聯(lián)合研制的第一臺試驗發(fā)動機(jī)首次運轉(zhuǎn)，并命名為“飛馬”1?！帮w馬”1發(fā)動機(jī)已經(jīng)可以進(jìn)行簡單的二維矢量偏轉(zhuǎn)，基本上可以滿足飛機(jī)的短距/垂直起飛。
1960年2月，“飛馬”2型發(fā)動機(jī)首次運轉(zhuǎn)。同年10月，搭載“飛馬”發(fā)動機(jī)的戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行了首次試飛。第一架原型機(jī)P.1127 驗證機(jī)也進(jìn)行了懸停試驗和飛行試驗。
1961年9月，第二架原型機(jī)換裝推力為60千牛的“飛馬”發(fā)動機(jī)，并完成了首次全過渡飛行試驗。此次試驗的完成，標(biāo)志著英國對于短距/垂直起降飛機(jī)的研發(fā)進(jìn)入到了一個里程碑的階段。
1961年10月28日，飛機(jī)完成了短距起飛試驗。值此之際，英國對于短距/垂直飛行器的研發(fā)可以說已經(jīng)基本成功， 它能滿足既定的設(shè)計要求。
1961年11月初，英國皇家空軍看到了此前不斷試驗P.1127的價值，于是開始向霍克公司訂購原型機(jī)。此時P.1127已經(jīng)被命名為“雀鷹”（Kestrel）。霍克把“雀鷹”戰(zhàn)斗機(jī)的項目正式呈報給英國軍方，但是英國卻改變主意，要求霍克公司繼續(xù)對“雀鷹”進(jìn)行修改。因為當(dāng)時戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)進(jìn)入了超音速時代，英國軍方要求霍克把P.1127改進(jìn)成超音速，否則不會進(jìn)行采購。在此情況下，霍克對“雀鷹”大動干戈的修改，將戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)身加長，給發(fā)動機(jī)的前轉(zhuǎn)向噴管采用噴管加力燃燒（Plenum Chamber Burning，簡稱PCB）技術(shù)，和主發(fā)動機(jī)的加力推力一起，使飛機(jī)達(dá)到超音速。修改之后的P.1127戰(zhàn)斗機(jī)被改名為P.1154，并正式取名為鷂式。
蘇聯(lián)
蘇聯(lián)于20世紀(jì)50年代開始研制短距/垂直起降技術(shù)，1967 年，蘇聯(lián)雅克福列夫研制出雅克-36 戰(zhàn)斗機(jī)，1970 年7月，雅克-36 戰(zhàn)斗機(jī)成為“基輔”級航母的艦載機(jī)。后來，雅克福列夫設(shè)計局在雅克 -36 基礎(chǔ)上開發(fā)其改良型雅克-36M。雅克-36M于1975年10月24日完成著艦試驗，隨后正式裝備蘇聯(lián)海軍，并更名為雅克-38戰(zhàn)斗機(jī)。雅克-38的技戰(zhàn)術(shù)水平跟當(dāng)時的鷂式戰(zhàn)斗機(jī)不相上下。1974 年，蘇聯(lián)開始研發(fā)后續(xù)機(jī)型雅克-141戰(zhàn)斗機(jī)，并在1989 年完成試飛，成為世界上第一款超聲速的短距/垂直起降機(jī)。不過，蘇聯(lián)解體后雅克-141因為政治、資金等原因研發(fā)被迫停滯，而雅克-38 也已經(jīng)退役，這致使俄羅斯目前沒有現(xiàn)役的短距/垂直戰(zhàn)斗機(jī)。
德國
二戰(zhàn)時期，德軍為了解決機(jī)場跑道被炸的問題開始研制短距/垂直起降技術(shù)。德國巴赫姆公司和?？?沃爾夫公司率先開始研制這種飛行器，并研制出 Ba349 火箭動力截?fù)魴C(jī)，這是世界上第一架短距/垂直起降飛機(jī)。不過還沒有等研制成功投入實戰(zhàn)，第二次世界大戰(zhàn)就已經(jīng)結(jié)束。后來，美蘇冷戰(zhàn)時期，德國又啟動了 S/VTOL 戰(zhàn)斗機(jī)的研究項目，EWR 公司打造的 VJ-101 最終獲選。1963年，VJ-101 完成第一次自由懸停飛行，后來經(jīng)過一系列改進(jìn)，該機(jī)的飛行速度超過了2馬赫。但是， 隨著戰(zhàn)爭思想的進(jìn)一步發(fā)展，J-101型飛行最終也遭到淘汰。
美國
美國對于短距/垂直起降研究始于1947年，應(yīng)美國海軍的要求，美國國防部決定利用二戰(zhàn)后繳獲的德國技術(shù)資料研制新型戰(zhàn)機(jī)。1950年6月，朝鮮戰(zhàn)爭爆發(fā)導(dǎo)致美國軍隊在武器研究上面的費用大增。海軍航空辦公署提出就研究短距/垂直起降飛機(jī)可能性問題進(jìn)行完整地討論，當(dāng)時，共有6家公司提出了8項建議。1951年3月，美海軍挑選兩家公司的方案，一家是康維爾公司的XFY-1項目，另一家是洛克希德公司的XFV-1。康維爾公司接到了三架XFY-1原型機(jī)的合同，機(jī)號138648的用于靜力試驗，138649/50則用于飛行試驗；洛克希德·馬丁公司得到了兩架用于飛行的原型機(jī)的單子：型號先是XFO-1然后改成XFV-1，機(jī)號為138657/138658。但是，美國國內(nèi)公司的研制情況不太樂觀，都沒能發(fā)展下去。
隨后，英國的鷂式戰(zhàn)斗機(jī)的成功讓美國看到了曙光，美國引進(jìn)鷂式戰(zhàn)斗機(jī)，并在該型飛機(jī)的基礎(chǔ)上研制出來了AV-8B、AV-8C。80 年代末，美國提出“先進(jìn)短距起飛/垂直降落飛機(jī)”(ASTOVL)計劃， 90 年代初發(fā)展成為“F-35戰(zhàn)斗機(jī)”(Joint Strike Fighter，美國聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī))計劃。20世紀(jì)末期，洛馬公司的 X-35B項目因技術(shù)成熟，被美軍方選中得到進(jìn)一步發(fā)展，最終成為著名的 美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī) 戰(zhàn)斗機(jī)。
中國
中國在短距/垂直起降技術(shù)這一領(lǐng)域的研究較晚，20世紀(jì)60年代末期中國也曾研制過短距/垂直起降機(jī)，當(dāng)時中蘇邊境發(fā)生了“珍寶島自衛(wèi)反擊戰(zhàn)”，隨后中國開始備戰(zhàn)。此時，林彪指示空軍和三機(jī)部要除了要發(fā)展戰(zhàn)略運輸機(jī)和直升飛機(jī)外，還要盡快研制短距/垂直起降機(jī)，這項任務(wù)也被命名為“四號任務(wù)”。不過，受技術(shù)、材料、發(fā)動機(jī)等諸多因素的限制，研制進(jìn)度非常慢，后來也就不了了之。
總的來說，短距/垂直起降機(jī)歷經(jīng)幾十年的艱難發(fā)展過程，迄今為止，可以單獨研發(fā)這類飛機(jī)的國家很有限。目前，世界上最具有代表性的短距/垂直起降機(jī)主要有三種：英國鷂式戰(zhàn)斗機(jī)、蘇聯(lián)雅克-141戰(zhàn)斗機(jī)和美國美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)合攻擊機(jī)，其中最先進(jìn)的就是美國的F-35B。
技術(shù)途徑
要實現(xiàn)飛機(jī)的短距/垂直起降，需要解決升力問題。目前，綜合各國技術(shù)的發(fā)展情況，主要有三種技術(shù)解決方案。第一種是，改變推力方向，飛機(jī)起落時偏轉(zhuǎn)噴管或襟翼，產(chǎn)生向上的升力；飛機(jī)平飛時，產(chǎn)生向前的推力。第二種是直接使用升力風(fēng)扇/發(fā)動機(jī)提供升力；第三種是前兩種方法的組合使用，同時使用升力風(fēng)扇/發(fā)動機(jī)以及主閥偏轉(zhuǎn)。
英國的鷂式戰(zhàn)斗機(jī)使用的是第一種是方案。鷂式戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)身前后有 4 個可旋轉(zhuǎn) 0°～98.5°的噴氣口，這種大幅度的旋轉(zhuǎn)噴口在自由調(diào)節(jié)的情況下，可以為戰(zhàn)斗機(jī)提供垂直起落和常規(guī)飛行以及戰(zhàn)斗狀態(tài)時所需的動升力和推力。此外，鷂式戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)翼翼尖、機(jī)尾、機(jī)頭都有噴氣反作用噴嘴，可以用來控制飛機(jī)的姿態(tài)和失速性能。
雅克?38采用升力發(fā)動機(jī)與旋轉(zhuǎn)噴口發(fā)動機(jī)結(jié)合的組合方案。它裝備一臺渦輪噴氣發(fā)動機(jī)和兩臺升力發(fā)動機(jī)，主發(fā)動機(jī)噴射系統(tǒng)使用液壓制動的矢量噴管，向下偏轉(zhuǎn)可以提供部分升力，當(dāng)尾噴管與機(jī)身平行時飛機(jī)進(jìn)入巡航模式。同時，升力發(fā)動機(jī)的尾噴管可以偏轉(zhuǎn)一定的角度，不僅可以為飛機(jī)提供升力，還具備控制飛機(jī)加速和減速的能力。
美國的美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)采用了升力風(fēng)扇垂直推力系統(tǒng)。升力風(fēng)扇垂直推力系統(tǒng)將F119-611發(fā)動機(jī)輸出的動力分成了四個部分：第一部分是通過渦輪主軸將動力傳送給位于發(fā)動機(jī)前部的風(fēng)扇裝置，由該裝置產(chǎn)生向下噴出的氣流，從而實現(xiàn)垂直升力；第二部分是通過一個偏轉(zhuǎn)式噴口將發(fā)動機(jī)燃燒室向后噴出的燃?xì)庀蛳缕D(zhuǎn)，實現(xiàn)第二個垂直升力；第三、第四部分是通過兩個導(dǎo)管將發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣分別引至兩側(cè)機(jī)翼，再通過翼尖上的噴口向下噴出，實現(xiàn)垂直升力。
基本特點
優(yōu)點
第一，短距/垂直起降飛機(jī)不需要專門的機(jī)場，作為作戰(zhàn)使用來說，降低了戰(zhàn)爭成本；第二，短距/垂直起降飛機(jī)在整個作戰(zhàn)環(huán)境中可以分散各地，便于隱藏，可以有效地提高戰(zhàn)場生存率；第三，短距/垂直起降飛機(jī)可以在比較簡易的機(jī)場起飛，這在一定程度上可以提高戰(zhàn)斗機(jī)的出勤率，提高打擊效率。
另外，作為特殊的短距/垂直起降艦載機(jī)，還可以在海上執(zhí)行多種作戰(zhàn)任務(wù)。憑借著航母平臺和準(zhǔn)航母平臺的依托，執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時，在地面部隊登陸灘頭陣地后，短距/垂直起降艦載機(jī)還可以隨地面作戰(zhàn)部隊逐步向敵縱深推進(jìn)，并轉(zhuǎn)移到地面簡易機(jī)場上補(bǔ)給。
缺點
短距/垂直起降機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)較好地解決了短距起降問題，但是也產(chǎn)生了一些負(fù)面影響。拿英國的鷂式戰(zhàn)斗機(jī)來說，鷂式戰(zhàn)斗機(jī)在短距/垂直起降時噴出的廢氣會被進(jìn)氣口再次吸入導(dǎo)致升力突然下降，甚至熄火，這會帶來嚴(yán)重的安全隱患。雖然，美國的F-35B已經(jīng)解決了一些問題，比如對于廢氣的處理，F(xiàn)-35的動力系統(tǒng)在設(shè)計的時候做了一個單獨的升力風(fēng)扇，風(fēng)扇置于機(jī)身上側(cè)，吸入冷空氣向下噴射來提供升力，同時在噴管和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口之間形成了一個氣體屏障，避免廢氣的吸入。但是，F(xiàn)?35B安裝升力風(fēng)扇增大了飛機(jī)的起飛重量，而且在飛機(jī)進(jìn)入巡航狀態(tài)時升力風(fēng)扇進(jìn)氣口就關(guān)閉停止工作了，成為了死重。
隨著機(jī)載導(dǎo)彈的廣泛應(yīng)用 ， 用中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈攻擊敵機(jī)時對飛機(jī)本身的機(jī)動性要求并不高 ， 短距/垂直起降機(jī)也能在這樣的作戰(zhàn)環(huán)境中大顯身手。但是，就目前的情況來說，現(xiàn)役的短距/垂直起降機(jī)的作戰(zhàn)能力還有進(jìn)一步加強(qiáng)的空間，美國現(xiàn)在也在繼續(xù)努力改善這型飛機(jī)的作戰(zhàn)能力 。
基本設(shè)計
結(jié)構(gòu)設(shè)計
內(nèi)部空間設(shè)計：相較于常規(guī)固定翼飛機(jī)，短距/垂直起降機(jī)的在設(shè)計上面臨的最大的問題之一就是內(nèi)部空間有效利用問題。一方面，短距/垂直起降機(jī)的動力系統(tǒng)占據(jù)著龐大的空間，因此，在戰(zhàn)機(jī)設(shè)計時需要將戰(zhàn)機(jī)中間寬敞的艙段騰出來，留給動力系統(tǒng)。比如，美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)為了加裝升力風(fēng)扇，只能將主彈艙安置在發(fā)動機(jī)兩側(cè)，進(jìn)氣道改為S型，連一些機(jī)電設(shè)備也盡可能地安裝在不占據(jù)動力系統(tǒng)位置的地方。F-35B戰(zhàn)斗機(jī)的油箱形狀也進(jìn)行了特殊設(shè)計，使其能緊密貼合內(nèi)部構(gòu)造。另一方面，短距/垂直起降機(jī)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計上也要充分考慮整合配套設(shè)備的問題。目前，一些國家已經(jīng)在技術(shù)上實現(xiàn)了突破，可以將短距/垂直起降機(jī)的輔助動力系統(tǒng)和應(yīng)急動力單元做有效整合，從而讓高壓氣瓶通過存儲壓縮氣體直接驅(qū)動動力渦輪實現(xiàn)自啟動，減少了輔助動力生成系統(tǒng)的渦輪數(shù)量，這樣極大地提高了動力系統(tǒng)的工作效率，同時也提升了空間的利用率。
平衡設(shè)計：短距/垂直起降機(jī)要想實現(xiàn)垂直起飛，除了要發(fā)動機(jī)提供足夠大的推力以外，機(jī)身的整體設(shè)計上還要滿足平衡力要求。目前，各國普遍采用“多點平衡”方案來解決這一問題。英國的鷂式戰(zhàn)斗機(jī)就是采用“多點平衡”方案，在機(jī)身兩側(cè)對稱布置可旋轉(zhuǎn)噴口。動力系統(tǒng)開始運作時，四處噴口協(xié)同用力，可以很平穩(wěn)地把戰(zhàn)斗機(jī)抬起來。
氣動布局：多數(shù)固定翼戰(zhàn)斗機(jī)在設(shè)計的時候，都是讓飛機(jī)依靠運動過程中機(jī)翼產(chǎn)生升力來克服重力的。但是，少數(shù)短距/垂直起降機(jī)是在起降階段靠改變氣流方向來產(chǎn)生升力，這種方式就是“升力體”氣動布局。美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)就是采用“升力體”氣動布局。
動力系統(tǒng)
短距/垂直起降機(jī)最關(guān)鍵的技術(shù)，就是其動力系統(tǒng)。與傳統(tǒng)軍機(jī)搭載常規(guī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)和渦噴動力系統(tǒng)不同的是，短距/垂直起降機(jī)的動力系統(tǒng)需要做兩方面的兼顧。一方面，需要為飛機(jī)的戰(zhàn)斗、巡航、爬升、加速等動作提供一定的推力；另一方面還需要為飛機(jī)的短距離起飛和垂直降落提供足夠大的升力。也就是說，在短距/垂直起降機(jī)工作時，升力風(fēng)扇進(jìn)排氣門、主發(fā)動機(jī)輔助進(jìn)氣門、滾轉(zhuǎn)噴管排氣門、主噴管艙門等功能門都要打開，同時，升力風(fēng)扇噴管、滾轉(zhuǎn)噴管以及主噴管向下排氣。由于動力系統(tǒng)的設(shè)計比較復(fù)雜，這就使得對于短距/垂直起降機(jī)動力系統(tǒng)的研發(fā)顯得困難。從英國鷂式戰(zhàn)斗機(jī)、俄羅斯雅克-141戰(zhàn)斗機(jī)以及美國美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)三款戰(zhàn)機(jī)的情況來看，主要應(yīng)用了三款動力系統(tǒng)。一類是共用型，即起降/巡航共同使用 1 臺或多臺發(fā)動機(jī)；二是復(fù)合型，即起降用專門升力發(fā)動機(jī)和升力/巡航發(fā)動機(jī)，巡航用升力/巡航發(fā)動機(jī)；三是增強(qiáng)型，即起降用專門的升力部件和升力/巡航發(fā)動機(jī)，巡航用升力/巡航發(fā)動機(jī)。
鷂式：鷂式系列飛機(jī)采用的動力裝置是“飛馬”系列推力轉(zhuǎn)向噴口渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)。這種推力轉(zhuǎn)向噴氣發(fā)動機(jī)經(jīng)法國人提出之后，由英國人進(jìn)一步發(fā)展?！帮w馬”發(fā)動機(jī)在啟動的時候，通過 4 個排氣噴管產(chǎn)生升力和推力。前面 2 個排氣噴管在機(jī)身腹部，排放風(fēng)扇冷氣流；后面 2 個構(gòu)成尾噴管，排放的是渦輪噴出的全部熱氣流。為控制鷂式戰(zhàn)斗機(jī)懸停時的姿態(tài)， 在機(jī)首、機(jī)尾及翼尖安裝了控制噴管和高壓空氣導(dǎo)管。此外，針對短距/垂直起落的特殊要求“飛馬”發(fā)動機(jī)在設(shè)計時，還采用了排氣噴管可旋轉(zhuǎn)的推力換向方案，可用一臺發(fā)動機(jī)既提供升力又提供推力，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，短距起落性能好。
雅克-141戰(zhàn)斗機(jī)：俄羅斯雅克-141采用的動力裝置是復(fù)合型動力。動力配備方式由一臺型號為P-79的巡航主發(fā)動機(jī)，以及兩臺PД-36噴氣式升力發(fā)動機(jī)前后串列裝于駕駛員座艙之后。主發(fā)動機(jī)裝有推力轉(zhuǎn)向裝置，推力方向最大偏轉(zhuǎn)角95度，可以幫助戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)入機(jī)場時降低速度。當(dāng)飛機(jī)垂直起落時，為了避免進(jìn)氣道吸入地面反射的主發(fā)動機(jī)和升力發(fā)動機(jī)的燃?xì)饬?，還在進(jìn)氣道下部兩側(cè)設(shè)計了兩個水平擋板。
美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)：美國的F-35B采用的是增強(qiáng)型動力裝置。由F119-611發(fā)動機(jī)、軸驅(qū)動升力風(fēng)扇、3 軸承旋轉(zhuǎn)軸對稱主噴管和滾轉(zhuǎn)噴管組成。F-35B戰(zhàn)斗機(jī)后機(jī)身配裝1臺普惠 F135- PW -600型加力渦扇發(fā)動機(jī)，尾噴管可向下轉(zhuǎn)動，在垂直起降中提供部分升力，發(fā)動機(jī)最大推力124. 5 kN，加力推力191. 3kN；座艙后方布置1臺羅·羅公司的升力風(fēng)扇，由發(fā)動機(jī)軸驅(qū)動，最大升力 80 kN; 左、右機(jī)翼下，各布置 1 個 姿態(tài)調(diào)節(jié)噴管 。
航電系統(tǒng)
短距/垂直起降飛機(jī)的航電系統(tǒng)。比如，美國的F-35B型戰(zhàn)機(jī)采用了四大關(guān)鍵機(jī)載電子系統(tǒng)。分別是英航宇系統(tǒng)公司的綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)、洛-馬公司的光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)（EOTS）、諾斯羅普-格魯曼公司的AN/APG-81有源相控陣?yán)走_(dá)和光電分布式孔徑系統(tǒng)（EODAS）。其中，光電分布式孔徑系統(tǒng)的應(yīng)用可以讓F-35B的駕駛員實現(xiàn)360°的環(huán)視。此外，整套航電系統(tǒng)還有對敵方目標(biāo)進(jìn)行精確探測和識別，自動跟蹤、激光指示、測距和激光點跟蹤等功能。
座艙設(shè)計
不同短距/垂直起降飛機(jī)的座艙，都有自己的設(shè)計特色。美國美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)的座艙專門配備了一套控制飛機(jī)進(jìn)行短距起飛／垂直降落(STOVL)的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)讓整個戰(zhàn)機(jī)的座艙顯得十分人性化，無論是胖瘦高矮都能毫無障礙地駕駛F-35B戰(zhàn)斗機(jī)。
鷂式戰(zhàn)斗機(jī)的座艙為增壓座艙，座艙高度較低，但前向視野較好，可以滿足對地攻擊和偵察的要求。同時，也是為了減阻的需要。
典型型號
鷂式系列
總體情況
英國的鷂式短距/垂直飛機(jī)經(jīng)過多年的研制、改善，逐漸發(fā)展出了“海鷂”和“鷂Ⅱ”等系列，成為全世界最為成功的短距/垂直飛機(jī)之一。鷂式飛機(jī)不僅在英國空海軍服役，還出口到美國、西班牙、意大利、泰國、印度，受到各國廣泛歡迎。鷂式系列的經(jīng)典機(jī)型包括鷂式GR7、美國在鷂MK50（即AV-8A）基礎(chǔ)上的改進(jìn)型AV-8B等諸多型號。
性能參數(shù)
實戰(zhàn)應(yīng)用
1982年4月2日，英國和阿根廷馬島戰(zhàn)爭爆發(fā)，英國皇家海軍在這場戰(zhàn)爭中投入了42架“鷂”式和“海鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)。這也是根據(jù)歷史記載人類戰(zhàn)爭史上第一次有短距/垂直飛機(jī)參加實戰(zhàn)。在與阿根廷的作戰(zhàn)中，英國軍隊近乎以零損失的代價打下了21架阿根廷的戰(zhàn)斗機(jī)。從這場戰(zhàn)爭中，不難發(fā)現(xiàn)，英國的“鷂”式和“海鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)在當(dāng)時擁有著絕佳的作戰(zhàn)性能。
另外，美國海軍陸戰(zhàn)隊也是鷂式的最大的海外用戶，特別是AV-8。在1991年的海灣戰(zhàn)爭中，美國軍隊出動了86 架AV-8飛機(jī)參戰(zhàn)，累計投下了 600 萬磅彈藥，總作戰(zhàn)時間高達(dá)4112小時。在1995年波黑和科索沃戰(zhàn)爭、2003年伊拉克戰(zhàn)爭期間，美軍的AV-8飛機(jī)從海軍兩棲攻擊艦起飛后，幫助地面部隊爭奪制空權(quán)并提供火力援助。進(jìn)入21世紀(jì)以來，美軍利用鷂式戰(zhàn)斗機(jī)在中東反恐戰(zhàn)爭中也有很好的表現(xiàn)。
雅克系列
總體情況
蘇聯(lián)雅克系列短距/垂直飛機(jī)主要包括三款：雅克-36、雅克-38戰(zhàn)斗機(jī)和雅克-141戰(zhàn)斗機(jī)。雅克-36是蘇聯(lián)短距/垂直技術(shù)的試驗機(jī)，雖然沒有多大的作戰(zhàn)意義，但是在蘇聯(lián)航空史上意義重大。這款機(jī)型開啟了蘇聯(lián)乃至如今俄羅斯研制短距/垂直飛機(jī)的序幕。在雅克-36的基礎(chǔ)上，蘇聯(lián)又研發(fā)了雅克-38。雅克-38相較于雅克-36的研發(fā)比較順利，這款機(jī)型證明了蘇聯(lián)在聯(lián)短距/垂直技術(shù)上的掌握能力，并提升了海軍的時機(jī)作戰(zhàn)能力。在雅克-38的研發(fā)經(jīng)驗上，蘇聯(lián)又推出了雅克-141型，新一代的短距/垂直飛機(jī)在各項性能指標(biāo)上均處于世界前列，但蘇聯(lián)解體后該項目也失敗了。
性能參數(shù)
實戰(zhàn)應(yīng)用
雅克-38戰(zhàn)斗機(jī)是蘇聯(lián)海軍航空兵唯一一款服役的短距/垂直飛機(jī)，于20世紀(jì)70年代被部署到了1143型航空母艦上。
F-35B
總體情況
在美國的主導(dǎo)、多國參與合作的“F-35戰(zhàn)斗機(jī)”(美國聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī))開發(fā)計劃里，包括三款機(jī)型。分別是空軍型的F-35A、海軍陸戰(zhàn)隊型的F-35B和海軍型的F-35C型戰(zhàn)斗機(jī)。海軍陸戰(zhàn)隊型的F-35B是一款短距/垂直起降型戰(zhàn)斗機(jī)，2007年12月18日，首架F-35B戰(zhàn)斗機(jī)在得克薩斯州沃斯堡工廠下線，2008年6月首飛，2013年F-35B開始批量服役。2015年7月，美國海軍陸戰(zhàn)隊F-35B形成初始作戰(zhàn)能力。據(jù)目前資料顯示，包括英國、意大利等研發(fā)參與國采購美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)以外，日本、韓國等也在陸續(xù)采購F-35B。
性能參數(shù)
實戰(zhàn)應(yīng)用
2018年9月，美國海軍陸戰(zhàn)隊F-35B型“閃電－II”隱形戰(zhàn)斗機(jī)當(dāng)天在阿富汗完成首次實戰(zhàn)空襲。
Ba349
總體情況
鷂式的準(zhǔn)確定位是世界上第一種實用型垂直/短距起降戰(zhàn)斗機(jī)，在它之前，最早的短距/垂直起降型戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計方案是第二次世界大戰(zhàn)后期德國的垂直起飛截?fù)魴C(jī)Ba349。1944年10月4日Ba349制造完成，1945年2月25日，Ba349進(jìn)行了有人垂直發(fā)射試驗，取得成功。德軍在二戰(zhàn)期間一共生產(chǎn)了36架Ba349，不過，由于二戰(zhàn)戰(zhàn)敗，這個項目最后也沒有大規(guī)模量產(chǎn)。
性能參數(shù)
墜機(jī)事故
由于技術(shù)發(fā)展還有需要攻克的地方，短距/垂直起降機(jī)的安全性似乎一直是一個大課題。近些年以來，包括美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)在內(nèi)的戰(zhàn)斗機(jī)頻頻發(fā)生墜機(jī)事故。
2022年12月15日，美國軍隊一架F-35戰(zhàn)斗機(jī)在得克薩斯州福和市海軍航空站聯(lián)合儲備基地發(fā)生墜毀，飛行員安全彈射。
2021年11月17日10時左右，英國皇家海軍“伊麗莎白·亞歷山德拉·瑪麗·溫莎”號航母，上面一架正在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的F-35B“閃電”Ⅱ短距/垂直起降隱身戰(zhàn)斗機(jī)墜入地中海，飛行員彈射出艙并獲救。
2020年，一架F-35B戰(zhàn)機(jī)在空中加油時，撞上了KC-130J加油機(jī)，導(dǎo)致自己直接墜毀。
2016年9月22日下午13時55分，駐日美軍一架“AV-8”鷂式戰(zhàn)斗機(jī)在沖繩縣附近海域執(zhí)行任務(wù)時墜毀，飛行員在事故發(fā)生后獲救。
1974年到1980年間，蘇聯(lián)海軍的115架雅克-38戰(zhàn)斗機(jī)共發(fā)生墜機(jī)事故36起。
發(fā)展趨勢
民用化趨勢
短距/垂直起降機(jī)從誕生到現(xiàn)在經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，應(yīng)用最多的還是軍事領(lǐng)域。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟和發(fā)展，短距/垂直起降技術(shù)應(yīng)該逐漸向民用領(lǐng)域擴(kuò)散。因為，隨著城市化的不斷發(fā)展，導(dǎo)致城市交通運輸、醫(yī)療救援、物流運輸?shù)确矫娑汲霈F(xiàn)了一定的運輸問題。因此，短距/垂直起降機(jī)擁有巨大的民用市場，可以幫助人們提供更多的便捷，將人類的城市交通從傳統(tǒng)的二維平面拉伸為一個立體的三維空間。
2021年3月9日，羅羅公司已經(jīng)就短距/垂直起降機(jī)的商用化開始推進(jìn)了。羅羅公司與英國初創(chuàng)公司垂直航空（Vertical Aerospace）的VA-X4 電動垂直起降（eVTOL）項目可乘坐4名乘客，整個飛機(jī)配備了100kW級電動推進(jìn)裝置、配電和監(jiān)控系統(tǒng)。eVTOL將于2024年完成適航取證。
無人化趨勢
隨著軍用飛行器走向無人化的發(fā)展道路，傳統(tǒng)短距/垂直起降機(jī)也需要向無人化邁進(jìn)。無人機(jī)相較于傳統(tǒng)的有人短距/垂直起降機(jī)來說設(shè)計更加靈活，也能承受更大的技術(shù)風(fēng)險。尤其是更加小型的無人機(jī)， 可以將短距/垂直起降這一技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。另外從實際需求而言，短距/垂直起降機(jī)無人機(jī)可以廣泛應(yīng)用于民用和軍用市場，這將是一個非?；钴S的發(fā)展方向。
目前，波音公司的“幽靈雨燕”、西科斯基飛機(jī)公司的“旋翼下洗機(jī)翼”等產(chǎn)品，都是短距/垂直起降無人機(jī)發(fā)展的一個進(jìn)化方向。
人工智能化
短距/垂直起降機(jī)的安全問題一直飽受爭議，特別是美國美國F35B聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)頻繁出現(xiàn)墜機(jī)事故，讓外界對于短距/垂直起降機(jī)的安全性存在疑慮。而要保障短距/垂直起降機(jī)固有的穩(wěn)定性，必須要通過完善的飛行控制系統(tǒng)實現(xiàn)飛機(jī)的安全飛行，其中就涉及人工智能技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。未來，短距/垂直起降機(jī)的發(fā)展需要緊跟人工智能技術(shù)的發(fā)展并應(yīng)用其中，以此來保障飛行安全。
雖然短距/垂直起降機(jī)有朝向這三個方向發(fā)展的趨勢，但是，歐洲多國聯(lián)合推出的“未來空中作戰(zhàn)系統(tǒng)”方案，以及美國的下一代戰(zhàn)斗機(jī)方案，都將短距/垂直起降技術(shù)排除在外。
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戰(zhàn)機(jī)垂直起降技術(shù)有多復(fù)雜?這篇文章解答你的疑惑.光明網(wǎng)軍事頻道.2023-04-25
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