垂直起降飞行器的发展动态和趋势分析

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1、第６卷第２期航空工程进展Ｖｏｌ．６Ｎｏ．２２０１５年５月ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＭａｙ２０１５文章编号：１６７４－８１９０（２０１５）０２－１２７－１２垂直起降飞行器的发展动态和趋势分析刘凯，叶赋晨（中国航天科技集团公司中国航天空气动力技术研究院，北京１０００７４）摘要：垂直起降飞行器因对起降地点要求低而得到了广泛的应用。按照动力方式对垂直起降飞行器进行分类，剖析了不同类型的飞行器，归纳了相关的关键技术问题，并重点介绍了近年来垂直起降飞行器的发展动态，尤其强调了一些创新设计的思路。然后，展望了垂直起降飞行器的发展趋势，以期为垂

2、直起降飞行器设计人员面对不同的任务要求和特点提供一定的参考价值。关键词：垂直起降；飞行器；涵道风扇；飞行稳定性；倾转旋翼中图分类号：Ｖ２２１文献标识码：ＡＲｅｖｉｅｗａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｆｏｒＶＴＯＬＶｅｈｉｃｌｅｓＬｉｕＫａｉ，ＹｅＦｕｃｈｅｎ（ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，ＣｈｉｎａＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＶＴＯＬ（ＶｅｒｔｉｃａｌＴａｋｅ－ＯｆｆａｎｄＬａｎｄｉｎｇ）ｉｓｗｉｄｅ

3、ｌｙｕｓｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｌｏｗｄｅｍａｎｄｆｏｒｔａｋｅ－ｏｆｆｌｏｃａ－ｔｉｏｎ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｋｉｎｄｓｏｆＶＴＯＬｖｅｈｉｃｌｅｄｒｉｖｉｎｇｐｏｗｅｒ，ａｌｌＶＴＯＬｖｅｈｉｃｌｅｓａｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｆｏｕｒｔｙｐｅｓ．Ｅｖｅｒｙｔｙｐｅｏｆｖｅｈｉｃｌｅｉｓｌｉｓｔｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄｂｒｉｅｆｌｙ．Ｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌ－ｏｐｍｅｎｔｏｆＶＴＯＬｖｅｈｉｃｌｅｓｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉ

4、ｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｓｐａｉｄｔｏｔｈｅｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｎｅｗｃｏｎｃｅｐｔｓ．ＴｈｅｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｐｏｓｓｉｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆＶＴＯＬｖｅｈｉｃｌｅｓａｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｂｅｌｉｅｖｅｄｔｏｓｕｐｐｌｙｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｓｉｎＶＴＯＬｖｅｈｉｃｌｅｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＶＴＯＬ；ａｉｒｃｒａｆｔ；ｄｕｃｔｅｄｆａｎ；ｆｌｙｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｔｉｌｔ－ｒｏｔｏｒ机。在海军舰载机方面，未来倾转旋翼类的垂直起０引言降无人机可能取代目前的直升机［

5、３］。近期，美国以Ｆ３５和Ｖ－２２搭配的垂直起降飞机推出了两栖攻击垂直起降飞行器因对起降地点要求低而得到舰装备，改变了传统大型航母成本高、技术难度大了广泛的应用，美国拥有众多型号的直升机和先进的弊端。可见，垂直起降飞行器迎来了新一轮的发的Ｖ－２２倾转旋翼飞机等垂直起降飞机。通过伊展热潮。拉克战争和阿富汗战争，美国对发展垂直起降飞行从民用角度看，垂直起降飞机在复杂地形环境器有了更深层的体会和认识，将能够适应复杂地形执行任务、地震救灾、边远地区急救、缓解城市地面环境的垂直起降飞行器列为美军十大未来关键装［１］交通等方面具有很大的应用空间。备的第一项，并且仍然将大型直升机作为发展重［２］本文归

6、纳国内外垂直起降飞行器的发展动态，点之一。在战斗机方面，从美国新研制的Ｆ－３５Ｂ分析其技术特点，并展望进一步的发展趋势。战斗机的实际应用效果看，凡是试飞过Ｆ－３５Ｂ的美军飞行员，无一例外地选择Ｆ－３５Ｂ飞机作为战１垂直起降飞机的大致分类及其发展动态收稿日期：２０１４－１１－２４；修回日期：２０１５－０１－１５通信作者：叶赋晨，２４４４０９９０５＠ｑｑ．ｃｏｍ垂直起降飞行器按照动力方式大致可分为旋１２８航空工程进展第６卷翼类飞行器、喷气发动机推力转向飞机、倾转旋翼飞机、尾座式螺旋桨动力飞行器、涵道风扇动力飞行器，此外还有涵道风扇与矢量喷管联合应用的飞［４］机，以及其他特殊概念飞行器。还有一

7、类能够垂直起降的飞行器是微型扑翼动力的，本文将不涉及该类飞行器。１．１旋翼类垂直起降飞行器图１变体桨叶的直升机方案Ｆｉｇ．１ＭｏｒｐｈｉｎｇｍｏｄｕｓＶＴＯＬｃｏｎｃｅｐｔ直升机是最典型的旋翼动力飞机，由于其桨盘巨大，使得它成为当前空中悬停状况下动力转换效１．２喷气发动机推力转向的垂直起降飞机［５］率最高的飞行器。李成智等系统地回顾了直升英国“鹞”式战斗机是喷气动力垂直起降飞机机的发展历程。虽然直升机的研究工作方兴未［１７－１８］的