为了垂直起降,发动机倒着装——道尼尔LSK

军心安营扎寨 2024-03-31 21:33:05

“滚回绘图板”被淘汰的飞行器方案304

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道尼尔 LSK 想象图,本人绘制

不依赖机场

冷战期间,作为西方阵营的桥头堡,联邦德国直接面对着华约阵营的百万雄兵。一旦第三次世界大战爆发,西德自身要抗住苏联的钢铁洪流显然并不现实。因此西德空军假定的作战状况盟友有很大不同,他们需要在可能已经是一片焦土的西德领土上作战,没有基地、没有补给、没有跑道。因此在50年代西德全力开发了垂直起降技术(VTOL)以确保在失去全部基地跑道的情况下还有空中支援可用。其中包括VJ-101C超音速战斗机,VAK-191B攻击机和道尼尔Do 31垂直起降运输机。当然由于第一代VTOL的技术缺陷,这三种都止步于原型机。

道尼尔Do 31

LSK

LSK风洞模型

不过德国在此后并没有完全放弃VTOL技术的开发,1972年,曾经开发了Do 31垂直起降运输机的道尼尔研究一种“轻型,可悬停的战斗机”(Leichtes Schwebefähiges Kampfflugzeug)缩写为LSK,作为敌方空中优势条件下武装直升机的替代品。

LSK原理剖视图

LSK和大部分西德空军的轻型项目一样,主要是一个坦克杀手项目。在道尼尔的方案中,采用了一种极不寻常的动力布局,发动机将倒置安装在机身中,从尾部进气,向前排出驱动两个风扇。

LSK三视图

发动机的进气口位于垂尾根部,转向180°向前,给发动机提供进气,发动机仅起到气体发生器的作用尾气向前喷出,被管道引导到两个燃气驱动的大型风扇,推动飞机的动力来自这两个风扇。

风洞模型三视图

在垂直起降阶段,两个风扇的排气被后部的百叶窗转向下方,提供直接升力,类似同一时期霍克西德利、Dynamics和道尼尔共同开发的Aerodyne 无翼侦察机。在头部还有一个较小的垂直风扇,用来提供垂直悬停阶段的俯仰控制力。

Aerodyne测试原型

LSK预计为反坦克攻击直升机提供了另一个选择,在作为直升机使用时候有良好的低速机动性和悬停能力,这一点尤为重要,当时的反坦克导弹需要发射平台具有一定的悬停能力。尺寸方面类似菲亚特G.91,在方案中提供了4个翼下挂架,可以挂载各种反坦克武器。并且能够在分散在固定基地以外的隐蔽处部署,和直升机相比能够达到高亚音速,并具备一定的空战能力。

LSK最初的方案

预期性能

1974年,道尼尔制作了一个风洞测试模型,并在低速范围内进行了研究。对测量结果的评估表明,空气动力学和飞行力学性能均超出预期。在此基础上,LSK项目实施似乎很有希望。

LSK的风洞模型,外接的气体管道替代了发动机

LSK风洞模型

原则上,可以使用通用电气公司提供的用于战斗机的涡轮驱动风扇。同样的风扇被用作瑞安 XV-5A Vtol研究飞机机翼的水平风扇。道尼尔的工程师说,这种燃气驱动的风扇,如果安装在合适的管道中,可以产生1-15:1和1-5:1的压力比,并且可以在接近音速的速度下使用。

瑞安 XV-5A,使用了3个通用动力气吹风扇

瑞安 XV-5A 的机翼气吹风扇,燃气吹向边缘的叶片带动整体旋转

当风扇尽可能紧密地集成到机翼中时,这种推进系统可以产生类似吹气式襟翼效应,有利于在低速度下实现高的作战机动性。LSK的预计作战半径为 320 英里,200 公里,武器载荷为 2,000 磅,1,000 公斤以上,和武装直升机相比可以执行高速任务。

风洞模型结构

风洞测试

同时道尼尔也研究了轴驱动风扇(类似F-35),但除了较低的风扇压力比(最佳为1.1:1)外,没有那么有利,但此时悬停耐久性将高于燃气驱动装置,虽然轴发动机的重量减轻了,压力比降低后,风扇、变速箱和机身的重量大大增加,从而降低了可用负载。

道尼尔展出的模型

随着风扇压力比的增加,燃气发动机的功率和燃料消耗也会增加。但提高了高速性能、机动性和作用半径。有效负载量几乎保持不变,因为增加的气体发生器重量被减少的风扇和机身重量所抵消。机翼的尺寸将主要根据战斗机动性要求进行调整。

还会再见

道尼尔在内部刊物DornierPost上分享了研究进展,但并没有进一步投入。道尼尔提供了一个非常有趣的VTOL思路,尽管最终没有进一步的研究和原型机建造,在不久之后,这个类似的方案还会出现在另一个VTOL项目上,那次将是臭鼬工厂。

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