STOVL型战斗机变循环发动机性能数值模拟

针对短距起飞垂直降落型(STOVL)战斗机的发动机特性进行分析。在常规双轴涡扇发动机性能模拟程序的基础上,添加了升力风扇与滚转控制喷管部件模块,并加入了尾喷管喉道面积、模式选择阀门面积和低压涡轮导向器面积等调节变量,编写了带升力风扇的变循环发动机整机性能数值模拟程序,选取超音速巡航状态设计点,确定设计点各参数,计算分析了带升力风扇的STOVL型变循环发动机在超音速巡航状态、海平面静止状态及STOVL状态的性能参数。研究结果表明:这种创新的变循环推进系统,通过改变发动机有效涵道比,提供了较大的推力增加,同时降低了耗油率。

基于某型发动机发展STOVL动力性能方案研究

短距起飞/垂直降落(STOVL)飞机由于其优越的作战性能,受到了世界航空大国的高度重视。通过借鉴目前最先进的STOVL动力F135-PW-600发动机技术发展思路,研究了基于国内某型发动机改STOVL动力方案时,主发动机与升力风扇之间的匹配和约束关系。研究结果表明:随着升力风扇压比和流量的增加,主发动机升力减小,升力风扇升力增加;同一主发动机状态下,升力风扇流量越大,发动机前后升力平衡的升力风扇压比越小,总升力越大;主发动机性能越高,发动机前后升力平衡的升力风扇压比和流量越大,发动机总升力也越大。

F-35B准备开始STOVL试验

日前，F-35联合攻击战斗机（JSF）项目正在进入其最具挑战性的短距起飞／垂直降落（STOVL）试验阶段。在今后1个月内，制造商洛·马公司将使F-35BSTOVL型飞机推进系统完全处于动力-升力模式下，为该机开始STOVL飞行试验做好准备。

F-35B STOVL型联合攻击战斗机完成首飞

洛克希德·马丁公司领导研制的F-35B短距起飞／垂直降落（STOVL）型联合攻击战斗机于2008年6月11日在洛·马公司的沃斯堡工厂成功完成首飞，首飞的F-35B编号为BF-1，该机在首飞中以常规方式起降，预计其STOVL飞行试验将从明年初开始。

F135 STOVL完成齿轮箱试验

近期,普·惠公司和罗·罗公司在印地安纳州的罗·罗公司设备上成功地完成了F135短距起飞／垂直着陆（STOVL）发动机升力风扇齿轮箱第一阶段的鉴定试验，第二阶段的试验也已开始。

基于常规发动机发展STOVL推进系统的总体性能方案

结合F135-PW-600发动机构型,开展基于常规涡扇发动机发展短距起飞/垂直降落(STOVL)推进系统的总体性能方案研究,分析了影响性能方案的各升力部件参数,完成了针对总升力提升的方案优化。研究结果表明:以提高总升力为目标,升力风扇应选取低功耗、小压比、大流量的参数组合;滚转喷管引气量应由风扇裕度、滚转力及其力矩控制需求共同决定;增加外涵道调节机构和重新设计低压涡轮等措施,可将推进系统总升力最高提升近20%;保持主发动机部件不变,通过多学科优化设计,综合考虑质量等结构参数及耗油率等性能参数影响,可使短垂推进系统净收益提升近20%。

STOVL推进系统模式转换过程建模及分析

在通过对离合器组件的动力学分析建立离合器动态性能计算模型的基础上,根据短距起飞/垂直降落(STOVL)推进系统各部件在不同工作状态下的耦合关系,建立了STOVL推进系统模式转换过程的共同工作方程组,即其动态性能仿真模型,并提出了STOVL推进系统短垂模式与常规模式相互转换的控制策略,对比了不同离合器接合速度下模式转换过程中的性能参数特点。结果表明:建立的仿真模型在模式转换过程中与国外文献数据相比最大误差为3.76%;提出的控制策略可保证模式转换过程中STOVL推进系统无超温、超转现象,且喘振裕度变化在0.1%以内;模式转换过程中离合器接合时间越短,其瞬时摩擦产热量越大,但总产热量越小。

2种构型升推组合推进系统装机后地面效应影响仿真

为了解近地环境下不同构型升推组合推进系统装机后的环境适应性和性能差异性,研究了地面效应对推进系统外流升力损失、内流性能损失和气动稳定性等方面的影响。构建了STOVL飞机+推进系统耦合流场模型,制定了处于同一技术水平的升力发动机和升力风扇2种构型升推组合推进系统方案,对相关参数进行了计算和对比分析。结果表明:推进系统装机后受地面效应影响,在工作环境、性能保持和功能完整性等方面,升力风扇构型明显优于升力发动机构型;相比升力风扇构型,升力发动机构型总升力减小10%,总耗油率提高5%,主发动机压缩部件喘振裕度减小10%;如要保证升力分配比为1.0,总升力同比进一步减小超过23%;为防止推进系统气动失稳,应保证主发动机进气相对温升不超过3.5%、温升率不超过50 K/s。

双喷管STOVL飞行器升力突降动态过程的三维数值模拟

针对双喷管短距/垂直起降(STOVL)飞行器升力突降问题,采用基于雷诺平均的k-ε湍流模型模拟STOVL飞行器气动流场,研究STOVL飞行器吸附力、附加升力对升力突降的影响.获得了稳、动态过程吸附力曲线,研究表明:吸附力由喷管外侧卷吸夹带流动产生的低压区决定,附加升力对升力突降的影响较小.在稳态过程无量纲高度小于3.5,吸附力占飞行器升力10%以上.对比稳、动态过程,发现动态过程吸附力大于稳态过程,在无量纲高度为2时,两者相差最大,为20.6%.主涡的运动和发展迟滞是造成稳、动态过程吸附力差异的原因.

中国发展STOVL战斗机的前景和技术分析

垂直／短距起降（STOVL）战斗机在冷战时期得到了各航空技术强国的广泛关注，西方国家和苏联都投入了很大的力量试图使这个技术实用化，即使是中国也在技术相对薄弱的情况下进行过“四号工程”这样的项目。垂直／短距起降战斗机的早期发展虽然轰轰烈烈但成效却不高，实用化的战斗机只在英国和苏联得到了小规模的应用。目前，装备垂直／短距起降战斗机的国家中，除了英国（空军装备少量“鹞”式）和美国（海军陆战队装备AV-8B）之外，其他使用这类飞机的大都是拥有小型航母和引进“海鹞”（AB-8B）的国家。 航空技术的发展和型号研制成本的迅速提高使现代战斗机的发展更加困难，曾经开发出“鹞”式战斗机的英国目前已经失去独立发展新型垂直／短距起降战斗机的能力，前苏联在垂直／短距起降战斗机发展中辉煌一时的雅克-141现在已经销声匿迹。具备研制垂直／短距起降战斗机实力的国家数量在冷战后迅速萎缩，曾经的强国在技术上的衰弱衬托着美国的JSF计划更加雄心勃勃，以致在垂直／短距起降战斗机型号和技术应用上目前出现了美国一强独大的局面。中国摸索垂直／短距起降战斗机技术的发端是70年代的“四号工程”，80年代与西方关系的缓和也曾使“鹞”式一度接近了中国，但经济和技术上的问题最终使研制和引进的道路均未走通。 目前，海军和海军航空兵在中国国防战略中的地位正迅速增强，随着中国海军对舰载航空兵的重视和远洋海军发展的需要，垂直／短距起降战斗机又一次成为世界关注的热点。前苏联解体后传出中国准备从俄罗斯引进雅克-141的消息虽然已经被证明不实，但垂直／短距起降战斗机对中国国防的发展确实有着特别重要的作用，世界航空技术发展的总体趋势也使中国的航空工业无法忽视垂直／短距起降战斗机。

F-35B没有STOVL

2008月6月11日，首架F-35B完成了首飞，首飞中该机并没有展示被大肆吹捧STOVL。这里自然有出于安全方面的考虑，而实际上该机此时还搭配着一颗并非绝对健康的“心”。

垂直升空技术的探索 美国超音速STOVL战斗机动力装置的发展

垂直／短距起降STOVL战斗机的发展在上世纪60年代出现了高潮，世界主要航空技术国家都开展了相关技术的研究，作为这个阶段型号开发的先行者和成功者，英国和苏联批量生产的“鹞”和雅克-38都达到了装备服役的实用标准。美国航空科研和生产水平从二战后就处于世界领先的地位，

海上战鹰系列之天马行空篇——由AV-8B降落“板凳”谈中国发展STOVL的猜想

这段“AV-8B降落到‘小板凳’上”的视频在网上异常火爆，人们都对“鹞“式／AV-8B战机的这种“特异功能”表示赞叹。更有网友上传了2010年9月，美国海军陆战队利用一堆床垫进行的AV-8B战机无起落架追降试验的照片。虽然图片显示这次试验未获成功．但仍不禁使人联想：是否能够取消垂直起降战机的起落架，这样既能简化飞机设计．还能减轻结构重量．

STOVL超音速战斗机组合动力系统的对比和研究

今年3月20日，中航工业成发与中航空天发动机研究院就“短距起飞／垂再降落飞机推进系统项目”加工合作举行签约仪式，签署了升力风扇部件合作协议。这份协议的签署意味着我国短距起飞／垂直降落战斗机的预研工作已经启动。

中国四代机动力系统探析：中国STOVL动力系统评估

俄罗斯卫星网报道称，有关中国自上世纪60年代末到70年代初以来第二次考虑建造短距起飞／垂直降落飞机的报道，引发中国网友热议。俄罗斯战略与分析中心专家卡申就此指出，这种新型飞机的出现，将大大提高中国空军在太平洋，尤其是在战略上重要的南海区域的作战能力。报道说，此问题再次被考虑这一事实本身，未必让人感到惊讶。成功实施该项目的可能性非常高。众所周知，中国正在研制两栖攻击舰。

中国STOVL舰载机遐想

由于垂直／短距起降（STOVL）飞机能大大降低航母的设计和排水量要求，因此高性能的STOVL战斗机必将成为国际军机市场的抢手货。目前美国推出的F-35B引起了多个国家的采购兴趣．如果中国能推出性价比较高的舰载STOVL战斗机，也能在未来国际舰载机市场上占有重要一席，这对中国航空工业的发展具有重要的战略意义。经过多年的飞速发展，中国航空工业和航空技术已经具备了研制类似雅克-141超音速STOVL战斗机的能力。STOVL飞机在设计上有其特殊性，只要从设计思想上进行一定取舍，现在的中国航空工业就很可能设计出一种能够在主要性能上对抗F-35B，兼顾隐身、远程等性能的垂直／短距战斗机。 根据STOVL战斗机的研制特点和未来战斗机的发展前景，本文对可能出现的中国未来STOVL战斗机进行一些设计细节和特点方面的猜想，希望能给关心中国航空工业建设和海军发展的读者提供一个想象空间。

是雅克-141好还是F-35B好？——军迷谈STOVL战斗机的设计

看到题目，可能大部分读者都会异口同声地说：当然是F-35的巡航发动机驱动升力风扇的设计更为巧妙合理啊!F-35B用主发动机驱动一个直径1．2米的升力风扇，避免了雅克-38要采用两台升力发动机的麻烦，风扇与发动机同轴相联，发动机的转速与风扇的转速比基本上不变，前后升力的产生也更容易达到平衡，升力风扇是低温工作部件，寿命显然要比升力发动机可靠的多!有不少的军迷一致认为，F-35B的设计模式是未来STOVL的典型范例，中国未来的STOVL战斗机非常有必要采用这一动力装置设计，那么这种看法正确吗？下面就让我们从雅克-141和F-35B两种STOVL战斗机的动力装置设计特点来分析一下未来STOVL战斗机的发展趋势吧!

短距起飞/垂直降落飞机外流场特性研究

为探索和研究短距起飞/垂直降落(STOVL)飞机,在垂直降落状态时的外流场特性和热燃气再吸入等飞推一体化关键问题,对STOVL飞机F-35B进行了飞机机身重构和网格划分,利用Fluent软件完成了F-35B外流场的三维数值模拟。研究了垂直降落状态下飞机不同离地高度和不同喷管面积下的热燃气再吸入问题。同时,给出了进气道入口截面、地面和机身的温度分布,直观说明了其升力系统方案的外流场技术特点。结果表明:为防止热燃气再吸入,应合理选择升力风扇喷口与主发动机喷口的面积相对值,并结合实际所需升力比,尽量减小两个喷口的面积比。

短距起飞/垂直降落战斗机发动机发展及关键技术分析

短距起飞/垂直降落战斗机具有独特的技术特点和较好的环境适应性,生存力强,推进系统尤其带升力风扇的发动机是其关键技术之一。综合分析了短距起飞/垂直降落战斗机发动机的发展历程,总结了升力风扇+常规发动机型短距起飞/垂直降落战斗机发动机的4项主要关键技术:发动机总体设计技术、升力风扇设计技术、3轴承偏转喷管设计技术和升力风扇机械系统设计技术。经分析认为,通过一定技术途径突破上述4项关键技术是掌握短距起飞/垂直降落战斗机发动机技术的关键。