成飛垂直起降戰機專利石破天驚，動力布局新穎，美國F35B相形見絀

提起垂直起降戰機，很多人第一反應就是，我國完全沒有研制經驗，別說超越F35B，能不能造都是個問題。然而，自從成飛申請的垂直起降戰機設計專利被曝光后，我們發現，原來垂直起降戰機還可以這么設計，對發動機要求極大降低了，甚至只需要殲35采用的發動機就能滿足要求。最令人振奮的是，已有網友拍的一款疑似成飛垂直起降戰機的試飛照片。為避免泄密，本文不提供原圖，請見諒。

眾所周知，F35B是世界上第一款垂直起降隱身戰機，具備超音速飛行能力。然而，由于設計太復雜，自從交付美軍以來，這款戰機就問題不斷，已出現多次事故。用一句話概括這款戰機就是，F35B是一款用大量領先世界的技術打造的性能平庸、可靠性很差的垂直起降戰機。

如果僅對比飛行性能，那么F35B甚至可以說是一款不合格的戰機。因為它采用了世界上最先進、推力最大的小涵道比渦扇發動機F-135，單臺加力推力超過19噸。還配備了世界最強的對轉升力風扇和超高功率密度傳動系統。整個動力系統很多零部件都是行業領先水平，結果這款垂直起降戰機卻成了雞肋，最大飛行速度僅1.6馬赫，還存在航程短、可靠性差的問題，已經發生多起墜機事故。

據報道，整個F35系列（包含A、B、C三個型號）交付客戶使用以來，共計墜毀12架，其中僅F35B型就墜毀7架，事故發生率是其他型號的2倍以上。本來F35A和F35C的可靠性就已經偏低，美軍甚至一度寧愿繼續購買F15、F18，也不要F35。結果F35B可靠性比F35A和F35C還要差，可見從可靠性角度來看，F35B甚至算不上合格。

為何航空技術整體處于領先水平的美國，卻造不出令人滿意的垂直起降戰機呢？

有時候好的設計比一味堆砌先進技術效果更好。F35B造得這么差，并不是因為美國科技水平差，而是因為美國人對F35系列要求太多，啥都想干，結果啥都不精。總的來說，主要是由兩方造成的。

一是研制指導思想本身就存在很大問題。

當年研制世界首款五代機F22的過程中耗資巨大，導致這款戰機成為史上最昂貴的戰機，美軍不得不將裝備數量一砍再砍。為了與F22高低搭配，美軍決定再研制一款低端五代機，也就是后來的F35系列戰機。而為了避免F35像F22那樣貴得離譜，美軍一方面將其定位成能夠同時滿足美國空軍、海軍陸戰隊、海軍的戰機，另一方面拉來多個盟國共同出資研制，于是就有了F35A、F35B、F35C三款細分型號。

美軍的F35研制指導思想可以概括為，既要滿足美國三個兵種不同需求，還要滿足多個盟友不同需求，又要盡可能降低單機造價。這本身就是自相矛盾的指標，帶來的后果很嚴重，那就是F35被搞成啥都能干，但啥都不精的雞肋，以至于連美軍都嫌棄不已。如果不是沒得選，美軍估計會拋棄這款戰機。

二是F35B型垂直起降型號被逼得削履適屐。

為了盡可能降低單機成本，研制方洛克希德·馬丁公司不得不盡可能提高F35A、F35B、F35C三款細分型號零部件通用比例。

然而垂直起降戰機動力系統與常規固定翼飛機差異很大，為了兼顧零部件通用比例，不得不設計得很復雜。首先是最為關鍵的發動機，為了給F35B提供控制姿態的平衡力，不得不從壓氣機引出左右兩股氣流。這就需要對F-135發動機進行“大手術”。其次，為了產生足夠大的向上升力，F35B還需要在機身前半部分增加一套升級風扇，通過傳動系統與F-135發動機相連，并由F-135發動機驅動。并且F-135本身尾部噴管也要被設計成能夠向下彎曲噴射氣流的可調噴管。

如此設計就帶來了4方面技術難點并增加了不少潛在故障點：一是需要研制超大功率密度對轉風扇；二是需要研制超高功率密度傳動軸；三是超大功率密度傳動齒輪和離合器；四是發動機需要在壓氣機部分進行開口，并增加噴管向下彎曲的調節機構。

以上動力系統4方面零部件任何一處出故障，F35B就會出問題。這也就不難理解為何F35B可靠性這么差。

那么成飛的垂直起降戰機好在哪里呢？

通過成飛申請的設計專利來看，成飛的垂直起降戰機基本可以確定采用雙發串聯設計。這可比F35B那種升級風扇+傳動系統+大推力渦扇發動機的動力系統好太多了。

一是串聯布局省去了升力風扇和傳動系統死重。

成飛的垂直起降戰機動力系統相當于把F35B的前置對轉升力風扇和傳動系統換成了一臺中等推力渦扇發動機，而后置發動機也換成了中等推力渦扇發動機。

假設成飛垂直起降戰機垂直起降時總升力與美國F35B相當，且發動機推重比相當，那么其動力系統可以節省掉升級風扇和傳動系統重量。

以F35B為例，垂直起降時，其最大升力可達176千牛。而平飛時F-135渦扇發動機最大推力可達191千牛。成飛的垂直起降戰機設計方案相當于把一臺推力達191千牛的渦扇發動機，換成2臺推力為90.5千牛的渦扇發動機，而且還不需要升級風扇和傳動系統，研制難度大大降低，結構復雜度也更低，可靠性更高。而且前置發動機引出的2股氣流可以通過管道引導到翼身融合處靠近主翼前緣位置，不必占用機身寶貴空間。不論是平飛還是垂直起降，兩臺發動機都能共同出力，而F35B平飛時，其升力風扇和傳動系統并不參與，只會成為累贅。

二是對發動機單臺推力和功率要求遠低于F-135。

F35B垂直起降時，實際都是靠1臺F-135發動機產生升力，這就對這臺發動機輸出功率和推力提出了很高的要求，以至于F-135推力達到驚人的191千牛。更要命的是，還要對這臺發動機進行改造，從壓氣機引出2股氣流，而且還要對這兩股氣流進行精確控制，同時還要保證發動機自身不會因為氣流變化導致不穩定。這難度可想而知，如果換成其他國家，估計到現在都未必能夠整利索。

成飛垂直起降戰機設計方案采用的是2臺發動機共同出力，對單臺發動機推力要求自然要低很多，而且還不需要從壓氣機引出2股氣流。按照90.5千牛計算，直徑比F-135發動機小得多的中等推力渦扇就能滿足，飛機的機身就可以做得更加細長。即便把內置彈艙考慮進來，也不會像F35B那樣臃腫。從設計角度看，成飛垂直起降戰機設計方案相當于把殲35這種中型機的雙發并列布局改成雙發串聯布局，技術復雜度、難度基本相當。甚至可以直接采用2臺渦扇19一前一后串聯布局。

殲20這種全球領先氣動布局隱身戰機的大獲成功證明，我國科研人員從不缺乏優秀設計。只要工業水平足夠高，我國完全有可能造出全面趕超美國同行的產品。渦扇15已經研制成功也證明我國的工業水平已經達到很高的水平，而歐美紛紛對我國汽車設置反傾銷關稅也說明我國的工業水準已經至少與歐美相當，甚至開始局部趕超！

綜合對比發現，成飛的垂直起降戰機設計方案，動力系統復雜度、研發難度遠低于F35B，潛在故障點也少得多，其雙發串列布局技術難度與雙發并列布局的固定翼飛機沒有本質區別，總體研制難度也遠低于F35B。只要有需求，我國完全有可能在短時間內造出這種垂直起降戰機！