从台湾称将研制垂直起降战机 看世界垂直起降机发展史

近日，已经多年没有传出新闻的台湾航空工业终于有了新消息。不过，消息的内容却让人大跌眼镜。本月初，台湾媒体报道称，台湾当局已经就台湾军方外购高级教练机一事作出表态。台新任领导人认为，新型教练机不应从国外购买，而应选择自行研制，而其用意竟然是“借此培养研发第三代垂直起降战机的能力”。此消息一出，立刻在岛内外引起轩然大波，台湾空军和台湾军事评论者均表示该发言“缺乏常识”。

图注：台湾空军现役教练机为上世纪70年代研制的AT-3，该机目前不但机体严重老化，而且性能也不符合要求，故台湾岛内一直有替换该机的呼声，然而“通过自行研制教练机培养研制垂直起降战机能力”的意见仍然令外界感到惊讶

垂直起降战斗机一直是作战飞机领域的尖端产品。由于垂直起降战斗机对起降场地要求低、部署机动灵活且可实现海空军通用，故该类型战机曾是主要航空技术拥有国竞相发展的热门机种，但由于研制难度和研制成本过大多个国家先后退出研制行列。迄今为止，包括美国、前苏联/俄罗斯、德国、英国、法国、中国在内的航空技术先进国家均在垂直起降战斗机领域有过研究，其中美国、前苏联、英国的垂直起降战斗机进入过量产阶段，德国、法国的垂直起降战斗机曾经发展过原型机进行飞行测试，中国仅仅进行过方案设计和技术探索。

事实上，虽然垂直起降战斗机直到冷战期间才开始大放异彩，然而实际上早在二战末期垂直起降战斗机就已经进入了相对实用化的发展阶段。1944年盟军开始对德国进行大规模空袭之后，由于空军基地、战斗机部队和战斗机生产线在几乎漫无休止的轰炸中损失殆尽，德国空军逐渐丧失制空权。这种情况下，纳粹德国选择研发火箭动力的Ba349垂直起降截击机，准备将其部署于丛林隐蔽地带的临时基地中用以拦截盟军的轰炸机部队。虽然仅生产了36架，但Ba349仍然成为了世界上第一种进入批量生产的垂直起降战斗机。不过由于Ba349在起飞并完成作战任务后必须抛弃前机身，后机身和飞行员则通过伞降方式回收，故该机称不上是严格意义的垂直起降战斗机。现在看来，Ba349的设计非常“奇葩”——该机起飞时必须将机身垂直于地面，以便火箭发动机能提供足够的推力确保实现垂直起飞。

图注：二战末期纳粹德国研制的Ba349截击机虽然属于“临时抱佛脚”的产物且仅生产了36架，然而该机却是垂直起降战斗机的鼻祖

战后，Ba349的设计思想被美国人所继承。上世纪50年代，按照美国海军的要求，洛克希德公司和康维尔公司分别研制了XFY-1和XFV-1两种垂直起降技术验证机。虽然两者布局不同，但都采用了涡桨动力加较大尺寸的螺旋桨，起飞时其机身与Ba349一样需要垂直于地面（简单来说其起降类似于直升机）。与Ba349相比，XFY-1和XFV-1的最大进步除了采用更加可靠的涡桨发动机以外，就是实现了真正意义上的垂直起降。由于这种布局的飞机在起降时飞行员几乎看不到地面，操作难度和风险极大，因此美军最终并未选择这种布局实现垂直起降。

进入冷战时代后，由于“铁幕”两端都面临着来自对方极其严重的空中安全威胁，故美国、西欧国家和前苏联都曾经钟情于垂直起降战斗机的研发。这其中，尤以联邦德国（西德）为甚。上世纪50年代，西德通过总结纳粹德国空军的作战经验以及对华约国家空中力量造成的威胁进行评估后，选择了发展“垂直空军”的激进路线，其中最引人注目的就是多种垂直起降战斗机方案。虽然西德各航空工业企业提供的垂直起降战斗机方案各不相同，但一般都采用可偏转发动机+专用升力发动机的布局模式，其中VJ-101是技术上最为可行的方案，该机在试飞中表现优异。同一时期，美国也发展了类似VJ-101的XF-109方案。然而由于这种动力系统所需发动机数量过多，不仅在操作上较为复杂、结构上安全冗余度低，而且还挤占了过多的机身空间造成燃油容量和载弹量低下。有鉴于此，西德最终放弃了“垂直空军”的发展思路。

相比之下，英国的“鹞”式和前苏联的雅克-38则明显要成功得多。两者由于采用了偏转喷口设计（但前者完全依赖偏转喷口，后者则保留了升力发动机），其结构复杂性相较以往的垂直起降战斗机大大降低，随之安全性也得到提升，这使得“鹞”式至今仍然是包括美国在内的多个国家所采用的主力机型之一，雅克-38则成为冷战中后期、苏-33服役前苏联海军性能最好早的舰载机。而相对于美苏英德的垂直起降战斗机方案，法国的垂直起降战斗机则要保守得多。法国于上世纪60年代在“幻影”Ⅲ战斗机基础上发展了垂直起降的“巴尔扎克”和“幻影”ⅢV技术验证机，这两种技术验证机并未更改“幻影”Ⅲ的气动布局，仅仅在机身内加装8台罗·罗公司的RB162-1升力发动机，并将主发动机更换为TF104涡扇发动机。试验中，这两种技术验证机均表现良好，但由于两机先后在试飞中坠毁，法国最终取消了垂直起降战斗机的研发计划。与法国类似，前苏联也曾在苏-11截击机和米格-23战斗机机身内加装升力发动机以验证垂直起降技术，但两者也都没有批量生产。究其原因，虽然与其他构形的、采用全新技术的垂直起降战斗机相比这种方式的改装技术风险小、成本较低，然而其各项性能也比较差，故并不是一种理想的垂直起降战机设计方式。

图注：英国的“鹞”式是迄今为止最为成功的垂直起降战斗机，该机不但在研制半个世纪后仍然服役，而且还拥有包括美国在内的多个海外用户

在这一时期，最为特殊的一个垂直起降战斗机方案是中国的“四号任务”。受冷战时期其他国家发展垂直起降战斗机风潮以及中苏关系恶化特别是珍宝岛军事冲突之后中国面临的十分严峻的安全形势，中国空军开始对垂直起降战斗机产生兴趣。从方案上看，“四号计划”所采用的设计既不同于德国、美国的，也不同于前苏联/法国为现役常规起降战斗机增加垂直起降发动机的布局，而是另辟蹊径地为歼-6战斗机在机身下方加装了一个可容纳四个升力风扇的保型吊舱。该机的起降方式也很特别，其起降阶段将升力风扇从吊舱内旋转90°放出，并由发动机提供热燃气进行驱动，升空/落地后再将升力风扇收入吊舱以确保升力风扇不被损坏并减小飞行阻力。虽然表面上看来这个方案基于当时中国空军大量装备的歼-6战斗机的改装，但由于在设计上完全违背了垂直起降战斗机的研发的基本规律，故最终无疾而终。在此之后，中国未再进行任何型号的垂直起降战斗机的研发，这也体现了垂直起降战斗机的研发难度。

到上世纪80年代，研制垂直起降战斗机的国家进一步减少。这一时期除英国和前苏联继续对“鹞”式和雅克-38进行改进之外，唯一继续进行垂直起降战斗机的国家是美国。但实际上，美国于此时期发展的AV-8B与英国共同研发，实质上是英国的“鹞”GR.5及其后续型号的美国版本。故事实上80年代前期在垂直起降战斗机研发上各国基本上在“吃老本”。直到1987年，前苏联的雅克-141超音速垂直起降战斗机试飞成功，这成为80年代垂直起降战斗机研发领域的最大进展，在此之前该机的设计研制工作已经进行了13年。然而这款本来十分有发展潜力的战斗机，最终却因为前苏联解体的影响以及该机在后续试飞工作处出现的一系列失误而失去国内外潜在装备客户，其后续改进型雅克-43和雅克-201也被迫停止于方案设计阶段。除了在1992年的英国范保罗航展上一展英姿以外，雅克-141并没有给外界留下太深的印象。

进入上世纪90年代后，英国和俄罗斯也退出了垂直起降战斗机的研制国家行列。由于前苏联的解体造成北约国家空中安全压力降低、俄罗斯航空工业实力衰退以及美国开始具有垂直起降型号的联合战斗攻击机（JSF）计划的影响，除美国以外各国都不再进行新型垂直起降战斗机的设计。虽然名义上来说波音的X-32B和洛克希德·马丁的X-35B（后发展为目前的F-35B）在动力系统布局上分别继承了“鹞”式和雅克-141的设计，但实则两者核心技术和核心设计完全由美国独自完成，换言之仅有美国在上世纪90年代后仍然坚持发展垂直起降战斗机。虽然外界曾传闻中国和俄罗斯有通过在雅克-141后续型号项目上的合作重归垂直起降战斗机领域，但时至今日这个传闻没有得到过任何证实。

图注：美国的F-35B是进入21世纪后唯一一款新发展的垂直起降战斗机，从研发垂直起降战斗机的国家越来越少不难看出该类型战机的研发难度之高

从技术角度而言，垂直起降战斗机可以认为是当今战术作战飞机方面技术含量最高的一种。除了常规起降作战飞机的必备技术以外，由于垂直起降涉及升力系统与平飞动力系统之间的操控转换、垂直起降时机体需承受高温燃气、发动机推力必须满足同时升力和平飞等特殊问题，其对于材料水准、发动机设计和操控系统都有极高的设计制造要求，这也是半个多世纪以来研制垂直起降战斗机的国家越来越少的原因。台湾曾经具有一定的战斗机设计和生产能力，但其“独立”研发过的性能最好的战斗机IDF“经国号”包括总体气动设计、发动机以及航电、火控和飞控系统的核心技术大部分由美国掌握，甚至于连大部分机身零部件都需要直接从国外进口，由这样的战机来看台湾的航空技术研发水平可想而知。而且在台湾停止生产IDF后，已经近二十年没有过新型战斗机的研制计划，其航空工业技术人员大量外流，在这种情况下想研发新一代常规起降战斗机几乎都是难以完成的任务，更遑论对垂直起降战斗机发起冲击。

作为台湾地区新一届领导人，对于台湾的航空工业水平不可能没有正确认识。而之所以敢于如此口吐狂言，其“刺激台湾航空工业”的目的是假似乎很多人都接受这一看法。然而结合此前美国国内曾传出将美国海军陆战队的二手AV-8B低价甩卖给台湾的消息来看，美方断不可能为台湾提供性能较为先进的战斗机。据此不难看出，台当局在研发垂直起降战斗机方面的聒噪，恐怕最终仍然是竹篮打水一场空。