【航空】VTOL機分類

1.以相同動力系統提供VTOL及向前飛行之推力（same propulsion system for hoyer and forward flight）

2.以獨立動力系統提供懸停/VTOL之向下升力（separate power plant for hover）

3.以結合的動力系統提供提供懸停/VTOL之向下升力（combined power plant for hover）

4.以輔助動力系統提供提供懸停/VTOL之向下升力（augmented power plant for hover）

（獵鷹戰機（Harrier）懸停與巡航時產生推力的動力裝置僅有一具，此類設計的優勢在於無須額外的動力裝置來提供懸停/VTOL所需的升力，只需要安裝自壓縮段/渦輪段分出推力的傾轉噴嘴（Harrier）。 photo source.）

　　其中，第一項不難理解，一如獵鷹系（Harrier）、V-22、X-32一類，懸停與巡航時產生推力的動力裝置相同，此類設計的優勢在於無須額外的動力裝置來提供懸停/VTOL所需的升力，只需要安裝自壓縮段/渦輪段分出推力的傾轉噴嘴（Harrier/X-32），或是直接簡單粗暴的轉動整具發動機（V-22的傾轉發動機設計）——圖中還有部分利用吹氣襟翼的達到VTOL的設計（Ryan 92 VZ-3），此處先按下不表。

（達梭的Mirage III V，是最為簡單粗暴的VTOL設計之一，直接在機身內塞上多達8具的RB.162發動機來提供VTOL的升力。Photo Source：San Diego Air and Space Museum）

　　而第二項，則是早期VTOL機當中頗為常見的類型。需要垂直升力怎麼辦？直接在傳統的飛機上塞一狗票發動機嘛！代表作便是法國達梭公司的Mirage III-V、Baizac V等VTOL飛機。
　　直接塞舉升發動機，加上舉升動力系統與巡航動力系統完全不干涉，倒是方便設計師設計了，但問題在巡航的動力系統（原有的大推力發動機）在懸停階段是不提供升力的，這就會使得該類型必須塞上更多的舉升發動機，而這些舉升發動機又會進一步縮減、排擠機內空間，使機身燃油更少，而這些舉升發動機本身也是要吃油的啊！更不用說那舉升發動機在巡航時便是冗重，回到地面要維護時更是麻煩，設計師的祖宗十八代怕不是每維修一次就被問候一輪。

（Yak-141除前機身的兩具舉升發動機外，主要推力由RV-79提供，該發動機也是第一具實用化、俱備三軸承傾轉噴嘴（Three-Bearing Swivel Nozzle）的發動機。而很常見的迷思是，在LM資助Yak-141以換取資料之後，歐美才具備三軸承傾轉噴嘴，但事實上在Yak-141首飛前約20年，歐美便有大量的三軸承傾轉噴嘴專利申請，且於1967年便首次在俥架上進行三軸承傾轉噴嘴的測試。photo source）

　　第三項設計同樣是早年VTOL極為常見的，舉升發動機數量太多吃空間又吃油，巡航時還會廢在那邊，那怎麼辦？減少只能舉升用的舉升發動機囉。相對應的，就必須有其他東西來提供升力，於是原本只負責一般飛行/巡航的主要發動機也被裝上了傾轉噴嘴（Yak-38），或是尾管乾脆安上三軸承傾轉噴嘴（Yak-141），甚至有直接把部分舉升發動機安在翼端，使之俱備傾轉功能，直接依需求變更舉升發動機姿態的設計（VJ 101C，該機除翼端舉升發動機外機身內還有兩具舉升發動機、一具主要發動機）。

（VX-5A，可以清楚的看到其將尾段氣流導流至風扇，以驅動升力風扇之設計。Photo Source）

　　但就算這樣，少量的舉升發動機還是要獨立吃油啊，油耗問題還是沒解決啊？怎辦呢？
　　於是有了第四項，舉升系統不再是獨立供油，而是透過主發動機驅動。如XV-5A，是利用渦輪噴射發動機的尾流來驅動裝設於其機身的數個風扇，或是如Lockheed XV-4A，透過調節機身尾段的閥門，使氣流向下噴出，產生升力。當然，不論是XV-5A、XV-4A都有其自身的問題，前者風扇面積過大，極佔機身空間，後者產生升力有限，性能不盡如人意，最終洛克希德還是走回了第三項設計的老路（XV-4B）。

（F-35B的軸驅動風扇設計。Photo Source）

　　當科技持續發展，到了1990年代的ASTOVL及JAST計畫時，輔助驅動舉升系統的發展已有了長足進步。除後續我們所熟悉，圖中也有出現、F-35B的軸驅動風扇系統外，ASTOVL計畫中也可以看到由渦輪段分流，驅動風扇的Gas Coupled Lift Fan系統（出現在麥道早期的JAST方案中）。

（JAST計畫早期，麥道以YF120、搭配Gas Coupled Lift Fan 來提供STOVL升力，然而，該系統雖較軸驅動風扇為輕，但管線所佔的龐大空間極為不利於飛機構型設計，最終迫使麥道更動設計為舉升發動機搭配具傾轉噴嘴的F119之舉升/巡航設計。photo source：I. A. Maddock, M. J. Hirschberg, “The Quest for Stable Jet Borne Vertical Lift:ASTOVL to F-35 STOVL”, AIAA Centennial of Naval Aviation Forum "100 Years of Achievement and Progress", 2011.）

＿＿＿＿＿＿我是分隔線＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿我是分隔線＿＿＿＿＿

寫期刊的時候挖到一份資料，一個忍不住手癢，就花了我三四個小時寫這篇。（多數時間在研究冷門VTOL機的原理）。

......我的進度啊啊啊(哀號

本文發表於

由馬頭人彈射學會聯合發布。