早讀 | 殲20垂直起降，有何不可？

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在電影設定中，2044年人類已經進入了UEG地球聯合政府時代，國家間的敵對、全面戰爭爆發的可能性已經大幅降低，對跨代戰鬥機的大規模換裝需求也就幾乎不存在了。

那麼，作為全球最頂尖戰鬥機 之一的殲20，用到本世紀中葉是再正常不過的事情。

與航空技術史上那些經典機型一樣，中國的飛機設計師們要做的是不斷挖掘殲20這座「富礦」，在其基礎上進行「自由王國」創作，適應「流浪地球」的需求，與時俱進地改型，比如推出無需跑道的殲20 VTOL 短距垂直起降改型，並換上了變循環發動機。

如何實現短距垂直起降？

道路千萬條

回到眼下的2023年，一頭扎進航空技術發展史的故紙堆中，我們會發現，近乎自固定翼飛機誕生後，一代代飛機設計師們都有著「丟掉跑道、原地起飛」的願景，並在一代代技術疊代與探索中走出了這些曲折交錯的路線。

首先是看起來最簡單直接但並不有效地讓飛機立起來、垂直起飛，這方面以法國斯奈克瑪「甲蟲」、XFV-1、瑞安X-13等為代表。

從螺旋槳時代到噴氣式時代，「尾座式」一直都是固定翼飛機實現垂直起降的技術路線之一。

尾座式+環形翼，法國「甲蟲」的別致外形有資格在未來的空戰中保留一席，至少比 「陣風」多幾分科幻未來感。

隨後的一大方向便是為固定翼飛機加上「垂直升力」，令其原地起飛。

「垂直升力」的來源就是升力發動機，至於升力發動機塞進機體的哪裡，或是如道爾尼Do31的翼尖升力發動機，或是最經典的解決方式，座艙後、機體前中段的，如驗證機達索「巴爾扎克」、蘇聯T-58VD、米格-21PD，最終成型的雅克-38、雅克-41/141等皆為如此。

特別是雅克-41/141，垂直升力既有來自座艙後部的升力發動機，又有大推力發動機尾噴口的大角度矢量偏轉來產生。

在冷戰V/STOL研製熱潮中，西德曾計劃要將全部機型短距垂直起降化，由此誕生了Do.31運輸機和作為戰鬥機的VJ 101，另外還有作為攻擊機的VFW VAK 191B。Do.31是將升力發動機布置在了翼尖，VJ 101則是升力發動機在座艙後，而翼尖發動機通過傾轉實現，垂直升力和巡航推力的兼顧。

從雅克-41/141的升力發動機到F-38B（圖為原型機X-35）的升力風扇。

相較於這種一台巡航發動機+一台或多台升力發動機的技術路線，另一條與之並行發展，並同樣成熟落地的路線是一台大推力發動機配合可旋轉噴管來產生垂直升力和巡航推力，也就同時代的「鷂」及其「飛馬」發動機尾噴口的傾轉。

只不過，這樣的「鷂」就是慢悠悠的、飛不進超聲速的飛機了。

紅外熱像儀視角下垂直起降階段的「鷂」式，最熱的地方就是它的垂直升力之源。

而取代「鷂」成為新一代短距垂直起降戰鬥機代表的F-35B在S/VTOL上選擇的技術路線，則是昔日升力發動機+尾部巡航發動機組合的進一步演進，向下「噴火」的升力發動機被升力風扇所取代。

只不過，洛馬這套升力風扇的解決方案，率先倒不是應用在F-35B身上。而是更早前的（如下圖）以X-32驗證機之名，有著鴨翼、近似單發版的F-22上。

這發生在距今30多年前的美國，是美國飛機設計師挖掘F-22這座航空技術富礦的一次嘗試。

從隱身戰鬥機YF-22到鴨翼+短距垂直起降。

時間倒回40年前的1983年，美國國防預先研究計劃局（DARPA）開始計劃研究「鷂」式短距垂直起降戰鬥機的下一代替代機型，該計劃最終成為美國和英國聯合研究的先進短距離起飛/垂直著陸（Advanced Short Take-Off/Vertical Landing，ASTOVL）計劃。

該計劃的一大核心需求就是實現短距垂直起降戰鬥機的超聲速飛行，也由此產生的第一個方案就是簡單直接為「飛馬」發動機增加上加力燃燒室，但一番論證下來該方案被否決。

洛克希德-波音-通用動力組隊的YF-22技術驗證機，在1990年9月首飛，並在第二年成為ATF計劃的贏家。由此才有了「臭鼬工廠」的飛機設計師們將YF-22身上成熟的技術遷移到CALF計劃中。

ASTOVL計劃進行到1987年時，孵化出了高度機密的STOVL攻擊/戰鬥機（簡稱SSF）項目，該項目的目標繼超聲速化又增加上了隱身性。

而該項目參與方也不是別人，正是同期贏下美國空軍的ATF計劃、正孕育YF-22/F-22「猛禽」的洛克希德「臭鼬工廠」。而「臭鼬工廠」表示SSF中這樣的隱身短距垂直起降戰鬥機是可以造得出來的。

只是，待到20世紀90年代「臭鼬工廠」準備交卷的時候，ASTOVL/SSF項目中的概念、需求已不斷外延，演變成一個更大的項目「普通可負擔輕型戰鬥機計劃」（CALF）。CALF計劃的概念飛行演示機型代號為X-32，這與後來JSF計劃中波音的X-32驗證機截然不同。

根據洛克希德·沃斯堡公司的出版物Code One的介紹，CALF X-32的設計上，保持著與YF-22的很大通用性，由此大幅縮短了設計開發周期、降低了技術風險、節省了開發成本。

洛克希德「臭鼬工廠」給出的CALF X-32設計，近似是YF-22的單發、鴨翼版，諸多特徵延續了YF-22的設計，也沿用YF-22上已經驗證的成熟技術，從普惠F119渦扇發動機、前緣後緣平行的菱形主翼設計，到發動機進氣道、內置武器艙、航電設備、材料、隱身塗料等。

而這個STOVL版YF-22特別之處是：駕駛艙後面增加了軸驅動升力風扇，水平尾翼取消，代之在進氣道上增加鴨翼。鴨翼與推力矢量發動機尾噴管、襟翼一併組成該機的氣動控制單元。

根據Code One文章的說法，短距垂直起降戰鬥機在垂直起降階段發動機尾噴口氣流向下吹、在打到地面後折返，會造成機體尾部氣流的複雜紊亂，會影響到水平尾翼的氣動控制能力，選擇將水平尾翼「前置」的鴨翼設計，從而規避了這方面的問題。

天亮前的夜，

最難熬。

不過，洛克希德的CALF X-32在完成大型有動力/遙控模型的測試後就沒有了後續。在CALF計劃推進的同時，還有美國空軍和海軍的未來戰鬥機等其他項目在並行推進。

直至，與美國空軍的多用途戰鬥機（MRF）計劃、美國海軍的先進/戰鬥機攻擊A/F-X計劃一併雜糅到了聯合先進打擊技術（JAST）計劃，直至這個計劃最終更名為聯合攻擊戰鬥機（JSF）。

再後來的故事就是我們都熟悉的波音X-32與洛·馬X-35的競標，直至今日F-35的成型、成熟，而軸驅動氣動風扇系統也在F-35B身上得到了檢驗。

在今天的F-35B上，F135發動機的低壓壓氣機的大軸向前引伸出驅動軸，通過離合器、變速器來驅動升力風扇。在垂直起降需要使用升力風扇的時候，離合器閉合，發動機的動力傳遞到升力風扇。從外部來看就是機背的進氣口、機腹的出氣口打開。這一點在《流浪地球2》電影中殲20垂直起降過程中也有細緻體現。

雖然YF-22+鴨翼+S/VTOL已成為航空技術史故紙堆中的一段奇聞異事，但這段故事已足以說明：在一款成熟的隱身戰鬥機的基礎上（不論是YF-22還是殲20）衍生出短距垂直起降版不是什麼不可逾越的技術難題，對於它們身後的那支設計團隊來說，更似是攀登航空技術高峰過程中的一次順勢而為、「需要什麼就研製什麼」。

CALF計劃中洛克希德在C160方案階段時，還有著濃重的YF-22影子，但隨著計劃不斷演進，到了C230時，我們就覺得這不就是F-35嗎？

而這則30年前發生在大洋彼岸的案例也在遵循（或者足以體現了）航空技術領域的客觀規律：「寶劍鋒從磨礪出」。

從這次未成形的X-32短距垂直起降技術驗證機到最終F-35B的開花結果，這過程中是以10年、20年為跨度的曲折探索，是多個項目計劃繁雜的或並行、或交錯、或沿革，是從需求徵詢、論證、概念設計、樣機等一個個階段中多家廠商方案的競標角逐，是一條條技術路徑上一次又一次的選擇甚至是試錯。而這就是航空技術、工程技術領域的客觀規律。

一型戰機的孕育過程，又何嘗不是影片中所說的「天亮前的夜，最難熬 」。

可以想見，這樣難熬的「天亮前的夜」也一定曾在我國的殲20身上發生過，一輪輪向前演進疊代、反覆打磨、千錘百鍊，有太多太多方案被捨棄、淘汰出局，有成千上萬航空人的協同努力、埋頭默默付出、汗水心血澆灌。

「20時代」的殲20、運20飛進了20餘年後的《流浪地球2》，是一件很正常的事。

你們儘管想像，

我們負責實現。

在《流浪地球2》中，不論是空戰中的殲20 S/VTOL版，還是加彭基地的運20運輸機，它們在今天的現實中都有著真實的原型，是「龍吟東方」是「大國鯤鵬」。

而這便是「由現實生髮而來」，現實中的實力托舉起電影藝術中的「來源於生活、高於生活」。

同樣因為現實中的真實存在，更讓作為觀眾的我們對這部科幻大作中的種種「科幻演繹」會自然信服而不感到違和，並不覺得有多「幻」「假」，並不覺得太超脫當前我們的認知「太敢想了」，反倒會覺得有些技術已經快觸手可及了、有些技術只是當前我們能力的Plus、MAX，科技再上發展十年、二十年的很多場景就能做到了。

在這場有人機與無人機的大戰中，畫面一閃而過的，除了殲20、蘇-57外，還能看到歐洲的「雙風」戰鬥機（「颱風」和「陣風」），這難道是因為今天歐洲的兩個多國合作的下一代戰鬥機研製計劃又沒能「團結」？

這般「自然信服而不感到違和」認知的背後，是我們知道我國的科研工作者們正攀登科技高峰，是那句底氣十足的「你們儘管想像，我們負責實現」，是郭帆導演所言的：

真實世界跟影像世界是有必然聯繫的，強盛的國家才能托舉起強大的科幻產業。

誠然如此，因為我們有了殲20，影片中出現殲20 S/VTOL好像也就沒什麼、很正常、很科學；因為我們有了國產大推力軍用發動機、有殲10TVC，所以殲20用上推力矢量、變循環發動機也沒什麼；因為我國無人機產業在全球有著數一數二的體量，所以看到「掠食者」好像就那麼回事了；同樣，因為我們有量子計算機、「基建狂魔」「天宮」「嫦娥」「玉兔」，所以電影中出現的550A、空間站、太空電梯、搬走月球、炸掉月球、行星發動機、「移山計劃」等也並不違和……

畢竟，如果時間倒流20年，讓那時的我看《流浪地球2》中的殲20垂直起降畫面，我只會覺得「機太美」「有點假」「如果是真的該多好啊！」

但已在2022年中國航展上感受過殲20眼前幾米處划過心潮澎湃的我，今天在大螢幕中看到殲20垂直起降時，腦海飄過的彈幕則是——「有何不可？」

排版：藍風

策劃 | 文案：鄭宇航

編審 | 監製：武晨、王蘭

看航空融媒體工作室出品

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