飞机如何进行实用的垂直起降？-超级军网

我们要感谢人们在飞机的垂直起降史上的尝试，无论是成功还是失败。失败是成功之母，我们要特别感恩失败，它让后人不再重复这个错误。飞机的未来肯定会更加自由，人类飞翔的脚步会永不停歇的，而我设想的利用空气动力的新式升力风扇组成的三点式垂直起降系统也许是迈向这个自由飞翔的有益尝试。梦想与现实只有一步之遥，最大的障碍就是人的决心 … …
飞机（飞行器）如何垂直起降，这是一个永远都不过时的问题，也是一个值得所有人深思的问题。曾有人开玩笑说去什么地方用“坐火箭”来形容速度之快，但除了仅有的几个宇航员之外，真的没有哪个老百姓来坐这个东西，谁都明白为什么，这真的是比航母还贵。人们明白这个道理，但有时也犯糊涂，这就是人们在飞机的垂直起降史上遗憾的尝试，让飞机像火箭一样靠喷气反作用力拔地而起，失败是在所难免的。所以我们要进行总结，只有对以前尝试中成功的继承和失败的反思，才能找出一条垂直起降的实用之路来。
注：以下文中的“空气动力”是指与空气相互作用产生的力（反作用力、大气压差力等）。由于本人不是专业人士，所以下面的理论不按正规的术语叙述，只按自己理解的方式直白。
一、历史上的垂直起降飞机为什么无法推广？
主要是思路不对!!!升力的获取是最关键的，其次是升力结构的布局，再就是一些细节问题，众多的问题导致传统的垂直起降飞机无法推广，所以下面我从这几方面谈一谈。
1、获取垂直起降升力的方式不实用
传统的垂直起降飞机利用的是喷气发动机的喷气反作用力作为垂直起降升力，这种起降方式是不经济实用的，是难以推广的。下面主要以两点来谈谈。
（1）、反作用力做为升力耗能多、不省力
我们知道，火箭的飞行可以不需要空气动力，能在空气中飞行，也能在没有空气的太空中飞行，这是因为它的动力来源于自身喷气的反作用力，而不需要空气的帮助。它的动力产生的主要原理是作用力与反作用力，气体喷出时也给火箭一个反作用力，于是火箭就起飞了。由于火箭重量比喷出的气流质量大多了，根据牛顿第三定律作用力（发动机的力）与反作用力（升力）相等的原理，为了能获取大于火箭重量的力，只能以大量的高速的气流来实现它的反作用力大于火箭的重量而起飞。那么“大量的高速的气流”就意味着海量燃料的消耗，所以其昂贵程度就可见一斑了。
我们回过头来看飞机的垂直起降，它的关键就是垂直起降升力的产生。而历史上飞机垂直起降的升力思路却与火箭相似，利用喷气的反作用力作为升力，发动机的推力就等于升力，而发动机的喷气推力必须大于自身重量才能起飞，这与推重比小于1飞机的相比，飞行时并不省力。另外，根据牛顿第一定律，起飞是要改变飞机的运动状态，喷气再猛烈也得一点点由静止到运动，所以猛烈喷气并不符合惯性原理，巨大能量消耗就在所难免了。

（2）、升力与作用面积的关系
从我对飞行的认识上看，升力的大小取决于作用面积与（气流）相对速度，有如下比例关系：
升力大小=作用面积×（气流）速度（一种意思表达，不一定成公式化）
面积大，升力就大，面积小，升力就小。而气流速度快，升力也大，气流速度慢，升力也小。

从上面公式就可以看出传统垂直起降飞机的喷气升力发动机喷口面积较小，要想获得较大的升力就得加大气流速度，那就得以大量的燃油转化为喷射气流来对抗飞机的重量，所以对燃料的消耗太大，不可能实现经济的飞行，是很难推广的。虽然F-35B前面采用升力风扇，但这种风扇效率低下，产生的升力还是不足的，并且后面的还是喷气反作用力，是传统风扇与喷气反作用力的混合模式，所以也不是一种理想模式。
总结：传统的喷气反作用力升力方式不实用，要想进行实用的垂直起降，首先要改革的就是原地获取升力的形式（装置），不用反作用力，改用空气动力。
2、菱形（四点式）升力结构并非合理

历史上的垂直起降飞机一般都是四点式升力结构，纵向主升力喷口在机身上前后排列，两侧机翼有辅助升力喷口进行姿态调整。这种结构也有问题，我们有这样的经验，四个腿的桌子很难放稳当了，而三个腿的桌子怎么放都实诚（稳当）。如四点式的F-35B的前后主升力点在机身内，两翼有辅助升力喷口，稳定性差，又占用机身太大的空间，不利于更多的载油和载弹，这也是不实用之处。所以，主升力点在机身内并非最好的选择。
3、外露活动部件多，操纵复杂，驾驶难度大

传统垂直起降飞机如F-35B外露在外的活动舱门太多，据网上介绍达22个，其中用于垂直起降的竟达9个，这个对于飞机的可靠性来说是大打折扣的。试想一下，有一个舱门打不开的话，垂直起降性能就会降低或失灵，所以这是设计上的一个败笔。另外，传统垂直起降飞机的操纵复杂，难度较大，由于是喷气做为升力的，气流速度快，油门不好掌握，驾驶难度大，所以晃晃悠悠的就很正常了。
4、其它问题
如航程短，废气问题，喷气烧蚀跑道或甲板问题，安全可靠性差等等。
由于传统垂直起降飞机有诸多先天不足，所以就成了特种飞行器了，很难推广的。
（优酷视频：http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ2Nzg5NzQw.html）
二、如何产生实用的垂直起降升力？
要想了解如果产生实用的垂直起降升力，就得了解飞机到底是怎样飞行的。只有了解飞机的飞行原理，把其原理应用在飞机的垂直起降上，才有希望实现经济可行的垂直起降。
1、飞机到底是怎样产生升力的？
飞机是在空气中克服地球引力飞行的，它的飞行是一种依附运动（见附录一，火箭是非依附运动），也就是必须依靠某种物体（道路、水、空气）才能进行克服重力的运动。机翼在空气中飞行时基本有两种力可以成为升力，第一种是反作用力，第二种是空气压差动力。反作用力由于是“使多大力就产生多大升力”，这是一种不省力的升力，所以不能以反作用力升力为主，而要以空气压差动力为主，这是一种省力的升力。这种空气压差并不是伯努利原理给的，因为空气并不流动，而是空气密度压力不同造成的。这是因为在飞行时机翼上表面会形成低空气密度区，要是仰角飞行时在机翼下表面形成空气高密度区，密度不同，压力就不同，机翼上下表面就形成了空气压力差。我们知道，低海拔区一个标准大气压在1平方米面积上作用力为10吨，这很强大，可以想象，只要面积足够大，机翼上下表面的空气压差动力是巨大的，因此空气压差形成的升力比反作用力大多了。

飞机在一定速度范围内飞行时遇到的阻力主要是机身和机翼等产生的摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力等。如果在相同的速度内，我认为这些阻力比地面行驶的汽车所遇到的阻力都小。而飞机在飞行时，所遇到的这些阻力之和与飞机的重力相比还是相差很远的，所以发动机的推力就可以小于飞机的重力了，推重比就可以小于1了。由此你看，发动机拉动机翼前进来诱导机翼上下表面形成的空气压差升力所需的动力远小于飞机自身的重力，所以飞行时就比较省力，这也造就了莱特兄弟用羸弱的发动机就能完成首次冲天一飞的伟大发明。
从上面的叙述中就可以看出，飞机的飞行就是发动机以小拉力利用机翼依附空气相互运动换取大升力的过程，这是依附运动原理中克服重力的精髓，把较小的水平推力通过空气这个介质转化为较大的垂直升力，所以耗能少，经济性好，就得到了广泛的推广。
2、如何利用空气动力在原地产生实用的垂直起降升力？
从以上飞机飞行升力的获取原理中可以看出，机翼利用所依附的空气来实现省力飞行，所以飞机的垂直起降也得要依附空气来实现实用省力的垂直起降升力。
飞机要想垂直起降，得有在原地就能产生升力的设备装置。那么，什么能在原地就能产生升力呢？在我们的印象中主要有两种，一种是靠反作用力的火箭发动机和喷气发动机，另一种是靠与空气相互作用产生升力的装置，如螺旋桨、旋翼和风扇。根据上面的叙述我们就知道用喷气反作用力作为垂直起降升力能量消耗太大，因而只能用与所依附的空气产生的相互作用力，也就是本人所定义的“空气动力”，所以要想实现实用（经济可行）的垂直起降就只能用依附空气运动而产生动力的螺旋桨、旋翼和风扇。

螺旋桨可以借助飞机的翅膀把飞机水平拉上天，但把飞机垂直拉上去还是吃力的，因为它的力气太小。除非加大螺旋桨的面积，就成了“升力螺旋桨”，也就是直升机的旋翼，旋翼的大规模应用还是在直升机上，实现了直升机的垂直起降，实现了人们的自由飞翔。

这种大“螺旋桨”—旋翼虽然升力强大，但占用的面积又太大，应用到飞机的垂直起降上问题太多。比方说格莱恩兄弟航空公司的GBA旋翼客机，硕大的旋翼裸露在外，安全性，可靠性，升力因素，价格因素等等都是很头疼的问题，较难解决。同样，中航的垂直起降概念机虽然旋翼在内，但升力肯定不足，只是一种美好畅想而已。
与螺旋桨和旋翼相比，风扇的叶片密集，面积利用率高，同样面积下与空气的相互作用产生的动力更大，所以涡扇发动机前面就应用了叶片密集的风扇来实现大推力和高经济性。同样，飞机要想利用空气动力在原地产生升力实现垂直起降，就不能用效率更低下的螺旋桨或旋翼，必须用效率更高的风扇。在飞机垂直起降史上也有采用纯升力风扇的形式，如通用电气研制的 XV-5 垂直起落研究机，在机翼中埋植升力风扇。

当然，这个XV-5飞机没有推广，原因我想就是传统风扇结构简单，但效率还是较低的，虽然现在的F-35B在前面也采用升力风扇，但这也是传统风扇，到现在它的飞行还是有一定问题的。所以要想进行实用的垂直起降，就要对传统升力风扇进行改革和创新。
（优酷视频：http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ3NTE1OTg0.html）
三、传统风扇的不足
要想获取空气动力，那就得与空气相互作用，而在原地就能获取空气动（升）力，那这种运动就得是循环式的，也就是说不能是一去不复返的运动，与空气相互作用到一定时间和空间后要返回到原始状态。那么谁能胜任这种运动呢？人们自然地会想到旋转这种运动，所以螺旋桨、旋翼或风扇就诞生了。
以旋转运动方式从空气中获取动力的螺旋桨、旋翼或风扇结构简单，便于制造，广泛应用于生产生活中。但“福祸”相依，简单实用的“另一面”就是在特殊的某些高端场合难以胜任，这就是表现在飞机产生垂直起降的升力上。通用的 XV-5 垂直起落研究机为什么黯然消隐？我想就是这成也萧何，败也萧何的旋转的运动方式上，下面我将从五个方面来分析一下。
1、叶片线速度不均
风扇的每一片叶片（半径R）绕圆心O旋转，在同样转数相同时间下，在越靠近叶片边缘旋转时经过的周长越大，所以线速度也就越大，向后排出（扇动）的气体力量就越大；在越靠近圆心所经过的周长越小，线速度就越小，因此向后排出的气体力量就越小。旋转这种运动方式就造成了在风扇平面内升力的不均匀，整体效率也就低下了。于是，很创意地这样把叶片扭曲（边缘加宽），如右下图，以设想达到从叶根到叶光比较均匀的受力效果。

2、风扇面积利用率较低。
旋转就意味着圆形的形状或旋转所经过的面是圆形，圆形会使相邻叶片间隙不均，现象就是越到圆心叶片间隙就越窄，越到四周叶片间隙就越宽，所以面积利用效率也会打折扣，效率最低下。
3、安全可靠性存在问题
这种“拉“叶片的风扇结构，旋转时离心力较大。如果用在飞行时的高速旋转下，叶尖速度可能超音速，在这极高的线速度下可能对叶片的根部产生较大的影响，可能会拉断叶片四射飞溅，风扇直径越大问题越大。
4、传统风扇无法做到超薄

传统风扇是无法加工到很薄的程度，在巨大的离心力下也不结实，而升力风扇一般要安装在机翼中的，如果风扇很厚，就会增加迎风的面积，影响平飞速度。看看历史上的人们的奋斗，就不难了解传统风扇的叹息。
5、形状固定，不便应用
旋转式圆形风扇的外形固定，只能是单一的直径的变化，怎么变都近乎正方形，这在实际应用中多有不便。比如安装上的不便，四个角上会存在面积浪费的死角。
人们看到了传统风扇的不足，但却没有针对传统风扇的不足去解决这个问题，而是XV-5也就到此为止了，没有再继续研究下去，虽然F-35B也用前置的升力风扇，但它的“创新”无非就是对转的两层风扇，没有什么新意。传统风扇存在诸多问题，所以要对传统升力风扇进行改革和创新。
（优酷视频：http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ5NDc4NTE2.html）
四、风扇的改革和创新：
传统风扇如果要用在垂直起降上就要针对其存在的问题进行改革和创新，风扇的改革就是在不改变其旋转的运动方式的基础上进行效率的提高，而风扇的创新就是改变扇叶运动方式，把叶片旋转改为叶片平移，以达到高效。
1、传统旋转式风扇的改进——多环分级式强力风扇
我们想，旋转的主要不足是线速度不均匀，如果让扇叶从尖到根每一部分线速度都差不多，不就提高效率了吗？这就是圆形的多环分级式强力风扇设想。其主要实现方式就是把传统风扇的扇叶片按一定的半径比例截成一段段形成一圈圈的风扇环，然后在同一根驱动轴齿轮的驱动下使每一级风扇环的外缘的线速度都相同，这样就改善了传统风扇的线速度从外缘到圆心严重递减的不足，风扇的升力大增（见附录二）。

风扇环分级越多越好，但太多结构复杂或效率降低，一般视直径可分3-10级左右。但多环分级式强力风扇还是以旋转的运动方式工作，还改变不了旋转的本质缺点，所以无论怎样分级都不能达到更高的效率。因此，要想得到更高的效率，就要进行创新。
2、风扇的创新——矩形扇叶平移式风扇
风扇如何进行创新？就得抛弃存在问题的运动方式——旋转，采用第二个基本运动方式——平移。也就是说，让风扇的叶片平移运动，扇动空气产生升力。双层扇叶设计是为了扇叶的复位循环，在上层平移运动到头后移动到下层再平移运动到另一端，然后再移动到上层周而复始。

根据以上设想就可以进行风扇的创新设计，这就是扇叶平移式强力风扇。每片扇叶就像一个个以一定仰角小机翼在平移运动，不存在旋转的状态不均的问题，所以效率最高，升力最大。它可以设计任意尺寸的长方形，可以超薄设计，所以有较强的适应性，安装在飞机的机翼上会产生强大的升力，让飞机的垂直起降真正进入实用化的航空时代。
要想垂直起降就得从飞机的垂直起降本质入手，这就是垂直起降升力的产生，设计出优秀的升力装置是解决这个问题的根本，而扇叶平移式升力风扇是解决这个问题的有益尝试，希望它能给航空世界带来希望！
3、风扇的升力原理
从下图可以看出，扇叶平移式风扇的每一片叶片就像一个小机翼，在平移运动中就会有飞机的机翼在空气中前进时的升力效果。

升力风扇的主要升力原理主要是依附运动原理，利用与所依附的空气产生的大气压差升力和反作用力升力。在这两种力中，大气压差升力是主要升力，因为大气压力巨大，而风扇运动时所需要的力远小于这个大气压差力，这就是风扇为什么会省力的原因。而反作用力不同，它想得多少力就得使多少力，并不省力。气压压差的力是用横向的小拉力诱导获取纵向的大升力，这是一种巧妙的力的转化。由于风扇上方的压力的减小与下方压力的增加形成近乎双倍的升力效果，所以升力是可以大于周围大气压的。海拔越低，大气压就越高，产生的升力也越大，这也符合飞机在地面的垂直起降。

五、新型垂直起降飞机的设计理念
新型垂直起降飞机的设计思路是针对传统垂直起降飞机的不足而改进的，所以从第一节中就可以看出新式垂直起降飞机的设计理念。
1、改进升力方式
这就是抛弃传统的喷气反作用力的垂直起降升力方式和传统的升力风扇，用改进的升力风扇，最好是用全新的矩形扇叶平移式升力风扇所产生的动力作为飞机的垂直起降升力。

从大气压力上看升力风扇是实用的，因为它制造的大气压差所形成的升力是非常可观的。比方说（举个例子，不一定准确）一个1平方米的升力风扇，在一个标准的大气压的环境中，当扇叶运动速度达到音速的一半时，近十吨的升力效果就显现了。因为在风扇的作用下，风扇上方的大气压减小到近一半，比方说是0.5个大气压，而风扇下方大气压力增大到1.5个大气压，这时风扇上下方的压差就达到近1个标准的大气压，这作用在1平方米的风扇上就产生了近10吨的抬升力。而两侧机翼上开几平方米的窗口安装升力风扇是不成问题的。
2、升力结构的改进
飞机垂直起降的升力问题解决了，还要具体到安装形式上。传统垂直起降飞机的升力结构中线为主两边为辅的菱形（四点式）升力结构，这种控制形式实际上飞行并不稳定，并且主升力点占用机身太多的空间（如左下图）。

所以要把升力风扇安装在机翼上（如右上图），本来机翼就是产生升力（无论是平飞时还是垂直起降时）的地方吗！机翼上埋植的升力风扇处于中（重）心两侧对称位置，尾喷发动机基本上以很小的控制力就可以实现飞机的姿态平衡控制，这就是三角形（三点式）升力结构，这是一种最稳定的结构形式。
3、降低复杂程度
尽量减少外露舱门等活动部件，如用于垂直起降的只有升力风扇上下的百叶窗。采用电脑自动化控制，简化操纵，降低驾驶难度，让这种垂直起降飞机的驾驶“傻瓜化”。
六、具体结构设想
对于飞机的垂直起降，飞机的类型和用途的不同，飞机的结构就有所不同，所以本节要分几个方面进行叙述。由于以前的垂直起降飞机只是研究了小型的垂直起降战斗机后再也没有下文了，所以本次垂直起降飞机的结构理念还要包含大型飞机的结构形式。
1、中小型垂直起降飞机
中小型垂直起降飞机的发动机一般是安装在机身内的，所以它得从机身内通过传动系统向机翼中的升力风扇提供动力，还有中小型垂直起降飞机从经济等各方面考虑，平飞和垂直起降只能共用同一个发动机，所以就形成组合式的动力系统。在这类飞机中，一般有两种类型的飞机，主要是发动机的区别，一种是输出扭矩的内燃机，一种是输出反作用力的喷气发动机，虽然它们的发动机不同，但垂直起降原理基本上是一样的。
（1）、非喷气式垂直起降飞机
非喷气式垂直起降飞机的内燃机或涡轮轴发动机可以直接通过离合器引出扭矩动力，如下图，发动机输出的扭矩动力经过风扇驱动差数器的平衡后再驱动左右机翼上的矩形升力风扇，产生升力垂直起降。同时，发动机再输出一部分扭力给飞行器机尾的风扇或螺旋桨，产生平推力推动飞机向前飞去，左右机翼的升力风扇和机尾的推力风扇及导流片共同作用进行飞机姿态的调整。

（2）、喷气式垂直起降飞机
如果发动机是喷气发动机，就必须从喷气发动机的核心机引出扭矩动力，如下图的喷气战斗机一类的中小型飞行器。如果是双发动机，两个核心机输出的扭矩动力须先经过发动机联动差数器平衡后再经过风扇驱动差数器驱动左右机翼上的矩形升力风扇，产生升力垂直起降。发动机尾喷口可以分两层，外层可以单独引出发动机外涵道的空气，在机尾形成矢量控制流，在姿态控制喷口喷出对飞机的姿态进行调整，从而构成三点式升力结构（见附录五）。

2、大型垂直起降飞机
大型垂直起降飞机的动力也可以是垂直起降与平飞是共用的，但由于如客机、运输机一类的大型飞机的发动机是吊装在左右两侧机翼下的，并不是安装在机身中的，所以它的动力及传动又与中小型垂直起降飞机有所不同，这三点动力系统是各自独立的，形成分离式动力系统。

它的升力风扇的动力只能就近引自机翼下的吊装涡扇发动机，将涡扇发动机核心机的扭矩动力通过传动轴引向机翼中的矩形升力风扇。这样左右升力风扇与各自的动力系统组成左右机翼独立的垂直起降升力系统，各不干扰，飞机的平衡只有靠自动控制系统进行左右升力系统的平衡调节。在机尾，还要加装一个水平尾翼的升力系统，还要在机尾安装一个小型的涡轮轴发动机，这样与前面左右机翼的升力风扇就组成了三点式的升力系统。
3、超音速降音爆垂直起降飞机
鱼肉和熊掌不可得兼，亚音速和超音速的机型绝对不能一样，除非“变形金刚”，但以前的变后掠翼飞机已被证实其问题，所以亚音速（低超音速）与（高）超音速（消音爆）的飞机形状是有区别的。美国的F-35的“一箭多雕”的想法是有问题的，每一种机型只能相对于某一种功能，实现某一种飞行特性，没有一种机型是万能的。
当升力风扇埋植在机翼中进行垂直起降时，实际上就是飞机的起降和平飞功能的分离，用两种独立的方式来实现它，所以各自的自由度都较大，飞机的高速平飞和低速起降互不干扰，对飞机的外形设计产生了较大的影响。主要对机翼和机身形状的设计影响较大，所以在不同速度要求上机型也不一样了。
（1）、机型与速度的关系
实践证明，飞机的飞行速度与机翼的后掠角有密切关系。飞行速度与机翼的后掠角成一定的正比例关系，如下图，左下图机翼后掠角小，那么它一定没有后掠角大的右下图飞机适合高速飞行。同时本人也认为，不仅仅是机翼的后掠角，机身上任何凸起部位的后掠角都应该一致的，并且飞机最好是呈前后对称的结构，如右下图。这样，超音速飞行时还能消除音爆，飞机前部较大的后掠角能较温柔地拨开空气，空气就不会有猛烈地撞击音爆声；然后空气又在有较大前掠角的机尾温柔地合在一起，就不会有猛烈地聚合音爆声了。右下图的超音速飞机大约在2马赫下可以不产生音爆声。

但后掠角越大，飞机机翼的升力就成问题，在滑跑起降时的起飞升力不足，跑道就得很长，离地和落地速度就很大，这很不安全。而现在的垂直起降设计就解决了这个问题，这就是高超音速飞机取消滑跑起降，全部改成垂直起降，起降和平飞各不干扰，所以垂直起降系统是解决人类追求高速梦想的最佳选择。
（2）、高超音速飞机简介
中小型超音速降音爆垂直起降飞机和普通的垂直起降飞机除了外形的变化外，升力结构没有什么问题，都是机身的喷气发动机输出一部分扭力给机翼上的升力风扇，同时机尾进行第三点辅助调整。

大型超音速降音爆垂直起降飞（客）机与大型普通飞机一样的升力结构，也是外形的变化，机身更尖更细长，基本上不能使用滑跑起降了，只能进行垂直起降。飞机超音速设计后对发动机的要求理高，这是一个全新的挑战。
七、飞行过程简介
这里以客机为例，谈谈如何垂直起降。客机在垂直起飞前升力风扇上的百叶窗打开（左下图），平垂两用发动机工作，先控制涡扇发动机前面的风扇先不工作（或者也同时工作，只不过得想办法把发动机外涵道的气流引向下方变成一部分垂直起降升力），从核心机输出扭矩动力驱动升力风扇，升力风扇开始工作，产生强大的升力垂直升起（右下图）。

当客机垂直起飞到一定的高度时，就可以收起起落架了，如下图。

当客机上升到一定的高度时，就可以进行平飞了。这时平推涡扇发动机前面的风扇开始工作，产生向前的推动力，客机平稳向前飞去（如下图）。

随着飞机的速度加快，升力风扇的升力驱动可以逐渐减小，当平飞速度越来越快，快到机翼上产生的升力足够支持机身的重量时，就可以通过离合器控制升力风扇停止工作，关闭升力风扇上下的百叶窗（如右下图），让发动机的推力全部用于平飞的推动，客机就可以高速平飞了。

当客机要降落时，百叶窗打开（左下图），升力风扇开始工作，平推发动机前面的风扇停止工作，放下起落架（如右下图）。

逐渐减小升力风扇的升力，客机渐渐下降（左下图），直到像直升机一样降落到地面降落点（右下图）。

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我们要感谢人们在飞机的垂直起降史上的尝试，无论是成功还是失败。失败是成功之母，我们要特别感恩失败，它让后人不再重复这个错误。飞机的未来肯定会更加自由，人类飞翔的脚步会永不停歇的，而我设想的利用空气动力的新式升力风扇组成的三点式垂直起降系统也许是迈向这个自由飞翔的有益尝试。梦想与现实只有一步之遥，最大的障碍就是人的决心 … …
飞机（飞行器）如何垂直起降，这是一个永远都不过时的问题，也是一个值得所有人深思的问题。曾有人开玩笑说去什么地方用“坐火箭”来形容速度之快，但除了仅有的几个宇航员之外，真的没有哪个老百姓来坐这个东西，谁都明白为什么，这真的是比航母还贵。人们明白这个道理，但有时也犯糊涂，这就是人们在飞机的垂直起降史上遗憾的尝试，让飞机像火箭一样靠喷气反作用力拔地而起，失败是在所难免的。所以我们要进行总结，只有对以前尝试中成功的继承和失败的反思，才能找出一条垂直起降的实用之路来。
注：以下文中的“空气动力”是指与空气相互作用产生的力（反作用力、大气压差力等）。由于本人不是专业人士，所以下面的理论不按正规的术语叙述，只按自己理解的方式直白。
一、历史上的垂直起降飞机为什么无法推广？
主要是思路不对!!!升力的获取是最关键的，其次是升力结构的布局，再就是一些细节问题，众多的问题导致传统的垂直起降飞机无法推广，所以下面我从这几方面谈一谈。
1、获取垂直起降升力的方式不实用
传统的垂直起降飞机利用的是喷气发动机的喷气反作用力作为垂直起降升力，这种起降方式是不经济实用的，是难以推广的。下面主要以两点来谈谈。
（1）、反作用力做为升力耗能多、不省力
我们知道，火箭的飞行可以不需要空气动力，能在空气中飞行，也能在没有空气的太空中飞行，这是因为它的动力来源于自身喷气的反作用力，而不需要空气的帮助。它的动力产生的主要原理是作用力与反作用力，气体喷出时也给火箭一个反作用力，于是火箭就起飞了。由于火箭重量比喷出的气流质量大多了，根据牛顿第三定律作用力（发动机的力）与反作用力（升力）相等的原理，为了能获取大于火箭重量的力，只能以大量的高速的气流来实现它的反作用力大于火箭的重量而起飞。那么“大量的高速的气流”就意味着海量燃料的消耗，所以其昂贵程度就可见一斑了。
我们回过头来看飞机的垂直起降，它的关键就是垂直起降升力的产生。而历史上飞机垂直起降的升力思路却与火箭相似，利用喷气的反作用力作为升力，发动机的推力就等于升力，而发动机的喷气推力必须大于自身重量才能起飞，这与推重比小于1飞机的相比，飞行时并不省力。另外，根据牛顿第一定律，起飞是要改变飞机的运动状态，喷气再猛烈也得一点点由静止到运动，所以猛烈喷气并不符合惯性原理，巨大能量消耗就在所难免了。

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（2）、升力与作用面积的关系
从我对飞行的认识上看，升力的大小取决于作用面积与（气流）相对速度，有如下比例关系：
升力大小=作用面积×（气流）速度（一种意思表达，不一定成公式化）
面积大，升力就大，面积小，升力就小。而气流速度快，升力也大，气流速度慢，升力也小。

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从上面公式就可以看出传统垂直起降飞机的喷气升力发动机喷口面积较小，要想获得较大的升力就得加大气流速度，那就得以大量的燃油转化为喷射气流来对抗飞机的重量，所以对燃料的消耗太大，不可能实现经济的飞行，是很难推广的。虽然F-35B前面采用升力风扇，但这种风扇效率低下，产生的升力还是不足的，并且后面的还是喷气反作用力，是传统风扇与喷气反作用力的混合模式，所以也不是一种理想模式。
总结：传统的喷气反作用力升力方式不实用，要想进行实用的垂直起降，首先要改革的就是原地获取升力的形式（装置），不用反作用力，改用空气动力。
2、菱形（四点式）升力结构并非合理

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2012-3-31 16:49 上传

历史上的垂直起降飞机一般都是四点式升力结构，纵向主升力喷口在机身上前后排列，两侧机翼有辅助升力喷口进行姿态调整。这种结构也有问题，我们有这样的经验，四个腿的桌子很难放稳当了，而三个腿的桌子怎么放都实诚（稳当）。如四点式的F-35B的前后主升力点在机身内，两翼有辅助升力喷口，稳定性差，又占用机身太大的空间，不利于更多的载油和载弹，这也是不实用之处。所以，主升力点在机身内并非最好的选择。
3、外露活动部件多，操纵复杂，驾驶难度大

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2012-3-31 16:49 上传

传统垂直起降飞机如F-35B外露在外的活动舱门太多，据网上介绍达22个，其中用于垂直起降的竟达9个，这个对于飞机的可靠性来说是大打折扣的。试想一下，有一个舱门打不开的话，垂直起降性能就会降低或失灵，所以这是设计上的一个败笔。另外，传统垂直起降飞机的操纵复杂，难度较大，由于是喷气做为升力的，气流速度快，油门不好掌握，驾驶难度大，所以晃晃悠悠的就很正常了。
4、其它问题
如航程短，废气问题，喷气烧蚀跑道或甲板问题，安全可靠性差等等。
由于传统垂直起降飞机有诸多先天不足，所以就成了特种飞行器了，很难推广的。
（优酷视频：http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ2Nzg5NzQw.html）
二、如何产生实用的垂直起降升力？
要想了解如果产生实用的垂直起降升力，就得了解飞机到底是怎样飞行的。只有了解飞机的飞行原理，把其原理应用在飞机的垂直起降上，才有希望实现经济可行的垂直起降。
1、飞机到底是怎样产生升力的？
飞机是在空气中克服地球引力飞行的，它的飞行是一种依附运动（见附录一，火箭是非依附运动），也就是必须依靠某种物体（道路、水、空气）才能进行克服重力的运动。机翼在空气中飞行时基本有两种力可以成为升力，第一种是反作用力，第二种是空气压差动力。反作用力由于是“使多大力就产生多大升力”，这是一种不省力的升力，所以不能以反作用力升力为主，而要以空气压差动力为主，这是一种省力的升力。这种空气压差并不是伯努利原理给的，因为空气并不流动，而是空气密度压力不同造成的。这是因为在飞行时机翼上表面会形成低空气密度区，要是仰角飞行时在机翼下表面形成空气高密度区，密度不同，压力就不同，机翼上下表面就形成了空气压力差。我们知道，低海拔区一个标准大气压在1平方米面积上作用力为10吨，这很强大，可以想象，只要面积足够大，机翼上下表面的空气压差动力是巨大的，因此空气压差形成的升力比反作用力大多了。

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2012-3-31 16:49 上传

飞机在一定速度范围内飞行时遇到的阻力主要是机身和机翼等产生的摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力等。如果在相同的速度内，我认为这些阻力比地面行驶的汽车所遇到的阻力都小。而飞机在飞行时，所遇到的这些阻力之和与飞机的重力相比还是相差很远的，所以发动机的推力就可以小于飞机的重力了，推重比就可以小于1了。由此你看，发动机拉动机翼前进来诱导机翼上下表面形成的空气压差升力所需的动力远小于飞机自身的重力，所以飞行时就比较省力，这也造就了莱特兄弟用羸弱的发动机就能完成首次冲天一飞的伟大发明。
从上面的叙述中就可以看出，飞机的飞行就是发动机以小拉力利用机翼依附空气相互运动换取大升力的过程，这是依附运动原理中克服重力的精髓，把较小的水平推力通过空气这个介质转化为较大的垂直升力，所以耗能少，经济性好，就得到了广泛的推广。
2、如何利用空气动力在原地产生实用的垂直起降升力？
从以上飞机飞行升力的获取原理中可以看出，机翼利用所依附的空气来实现省力飞行，所以飞机的垂直起降也得要依附空气来实现实用省力的垂直起降升力。
飞机要想垂直起降，得有在原地就能产生升力的设备装置。那么，什么能在原地就能产生升力呢？在我们的印象中主要有两种，一种是靠反作用力的火箭发动机和喷气发动机，另一种是靠与空气相互作用产生升力的装置，如螺旋桨、旋翼和风扇。根据上面的叙述我们就知道用喷气反作用力作为垂直起降升力能量消耗太大，因而只能用与所依附的空气产生的相互作用力，也就是本人所定义的“空气动力”，所以要想实现实用（经济可行）的垂直起降就只能用依附空气运动而产生动力的螺旋桨、旋翼和风扇。

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2012-3-31 16:49 上传

螺旋桨可以借助飞机的翅膀把飞机水平拉上天，但把飞机垂直拉上去还是吃力的，因为它的力气太小。除非加大螺旋桨的面积，就成了“升力螺旋桨”，也就是直升机的旋翼，旋翼的大规模应用还是在直升机上，实现了直升机的垂直起降，实现了人们的自由飞翔。

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2012-3-31 16:49 上传

这种大“螺旋桨”—旋翼虽然升力强大，但占用的面积又太大，应用到飞机的垂直起降上问题太多。比方说格莱恩兄弟航空公司的GBA旋翼客机，硕大的旋翼裸露在外，安全性，可靠性，升力因素，价格因素等等都是很头疼的问题，较难解决。同样，中航的垂直起降概念机虽然旋翼在内，但升力肯定不足，只是一种美好畅想而已。
与螺旋桨和旋翼相比，风扇的叶片密集，面积利用率高，同样面积下与空气的相互作用产生的动力更大，所以涡扇发动机前面就应用了叶片密集的风扇来实现大推力和高经济性。同样，飞机要想利用空气动力在原地产生升力实现垂直起降，就不能用效率更低下的螺旋桨或旋翼，必须用效率更高的风扇。在飞机垂直起降史上也有采用纯升力风扇的形式，如通用电气研制的 XV-5 垂直起落研究机，在机翼中埋植升力风扇。

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2012-3-31 16:49 上传

当然，这个XV-5飞机没有推广，原因我想就是传统风扇结构简单，但效率还是较低的，虽然现在的F-35B在前面也采用升力风扇，但这也是传统风扇，到现在它的飞行还是有一定问题的。所以要想进行实用的垂直起降，就要对传统升力风扇进行改革和创新。
（优酷视频：http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ3NTE1OTg0.html）
三、传统风扇的不足
要想获取空气动力，那就得与空气相互作用，而在原地就能获取空气动（升）力，那这种运动就得是循环式的，也就是说不能是一去不复返的运动，与空气相互作用到一定时间和空间后要返回到原始状态。那么谁能胜任这种运动呢？人们自然地会想到旋转这种运动，所以螺旋桨、旋翼或风扇就诞生了。
以旋转运动方式从空气中获取动力的螺旋桨、旋翼或风扇结构简单，便于制造，广泛应用于生产生活中。但“福祸”相依，简单实用的“另一面”就是在特殊的某些高端场合难以胜任，这就是表现在飞机产生垂直起降的升力上。通用的 XV-5 垂直起落研究机为什么黯然消隐？我想就是这成也萧何，败也萧何的旋转的运动方式上，下面我将从五个方面来分析一下。
1、叶片线速度不均
风扇的每一片叶片（半径R）绕圆心O旋转，在同样转数相同时间下，在越靠近叶片边缘旋转时经过的周长越大，所以线速度也就越大，向后排出（扇动）的气体力量就越大；在越靠近圆心所经过的周长越小，线速度就越小，因此向后排出的气体力量就越小。旋转这种运动方式就造成了在风扇平面内升力的不均匀，整体效率也就低下了。于是，很创意地这样把叶片扭曲（边缘加宽），如右下图，以设想达到从叶根到叶光比较均匀的受力效果。

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2012-3-31 16:49 上传

2、风扇面积利用率较低。
旋转就意味着圆形的形状或旋转所经过的面是圆形，圆形会使相邻叶片间隙不均，现象就是越到圆心叶片间隙就越窄，越到四周叶片间隙就越宽，所以面积利用效率也会打折扣，效率最低下。
3、安全可靠性存在问题
这种“拉“叶片的风扇结构，旋转时离心力较大。如果用在飞行时的高速旋转下，叶尖速度可能超音速，在这极高的线速度下可能对叶片的根部产生较大的影响，可能会拉断叶片四射飞溅，风扇直径越大问题越大。
4、传统风扇无法做到超薄

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2012-3-31 16:49 上传

传统风扇是无法加工到很薄的程度，在巨大的离心力下也不结实，而升力风扇一般要安装在机翼中的，如果风扇很厚，就会增加迎风的面积，影响平飞速度。看看历史上的人们的奋斗，就不难了解传统风扇的叹息。
5、形状固定，不便应用
旋转式圆形风扇的外形固定，只能是单一的直径的变化，怎么变都近乎正方形，这在实际应用中多有不便。比如安装上的不便，四个角上会存在面积浪费的死角。
人们看到了传统风扇的不足，但却没有针对传统风扇的不足去解决这个问题，而是XV-5也就到此为止了，没有再继续研究下去，虽然F-35B也用前置的升力风扇，但它的“创新”无非就是对转的两层风扇，没有什么新意。传统风扇存在诸多问题，所以要对传统升力风扇进行改革和创新。
（优酷视频：http://v.youku.com/v_show/id_XMzQ5NDc4NTE2.html）
四、风扇的改革和创新：
传统风扇如果要用在垂直起降上就要针对其存在的问题进行改革和创新，风扇的改革就是在不改变其旋转的运动方式的基础上进行效率的提高，而风扇的创新就是改变扇叶运动方式，把叶片旋转改为叶片平移，以达到高效。
1、传统旋转式风扇的改进——多环分级式强力风扇
我们想，旋转的主要不足是线速度不均匀，如果让扇叶从尖到根每一部分线速度都差不多，不就提高效率了吗？这就是圆形的多环分级式强力风扇设想。其主要实现方式就是把传统风扇的扇叶片按一定的半径比例截成一段段形成一圈圈的风扇环，然后在同一根驱动轴齿轮的驱动下使每一级风扇环的外缘的线速度都相同，这样就改善了传统风扇的线速度从外缘到圆心严重递减的不足，风扇的升力大增（见附录二）。

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2012-3-31 16:49 上传

风扇环分级越多越好，但太多结构复杂或效率降低，一般视直径可分3-10级左右。但多环分级式强力风扇还是以旋转的运动方式工作，还改变不了旋转的本质缺点，所以无论怎样分级都不能达到更高的效率。因此，要想得到更高的效率，就要进行创新。
2、风扇的创新——矩形扇叶平移式风扇
风扇如何进行创新？就得抛弃存在问题的运动方式——旋转，采用第二个基本运动方式——平移。也就是说，让风扇的叶片平移运动，扇动空气产生升力。双层扇叶设计是为了扇叶的复位循环，在上层平移运动到头后移动到下层再平移运动到另一端，然后再移动到上层周而复始。

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2012-3-31 16:49 上传

根据以上设想就可以进行风扇的创新设计，这就是扇叶平移式强力风扇。每片扇叶就像一个个以一定仰角小机翼在平移运动，不存在旋转的状态不均的问题，所以效率最高，升力最大。它可以设计任意尺寸的长方形，可以超薄设计，所以有较强的适应性，安装在飞机的机翼上会产生强大的升力，让飞机的垂直起降真正进入实用化的航空时代。
要想垂直起降就得从飞机的垂直起降本质入手，这就是垂直起降升力的产生，设计出优秀的升力装置是解决这个问题的根本，而扇叶平移式升力风扇是解决这个问题的有益尝试，希望它能给航空世界带来希望！
3、风扇的升力原理
从下图可以看出，扇叶平移式风扇的每一片叶片就像一个小机翼，在平移运动中就会有飞机的机翼在空气中前进时的升力效果。

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2012-3-31 16:49 上传

升力风扇的主要升力原理主要是依附运动原理，利用与所依附的空气产生的大气压差升力和反作用力升力。在这两种力中，大气压差升力是主要升力，因为大气压力巨大，而风扇运动时所需要的力远小于这个大气压差力，这就是风扇为什么会省力的原因。而反作用力不同，它想得多少力就得使多少力，并不省力。气压压差的力是用横向的小拉力诱导获取纵向的大升力，这是一种巧妙的力的转化。由于风扇上方的压力的减小与下方压力的增加形成近乎双倍的升力效果，所以升力是可以大于周围大气压的。海拔越低，大气压就越高，产生的升力也越大，这也符合飞机在地面的垂直起降。

五、新型垂直起降飞机的设计理念
新型垂直起降飞机的设计思路是针对传统垂直起降飞机的不足而改进的，所以从第一节中就可以看出新式垂直起降飞机的设计理念。
1、改进升力方式
这就是抛弃传统的喷气反作用力的垂直起降升力方式和传统的升力风扇，用改进的升力风扇，最好是用全新的矩形扇叶平移式升力风扇所产生的动力作为飞机的垂直起降升力。

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2012-3-31 16:49 上传

从大气压力上看升力风扇是实用的，因为它制造的大气压差所形成的升力是非常可观的。比方说（举个例子，不一定准确）一个1平方米的升力风扇，在一个标准的大气压的环境中，当扇叶运动速度达到音速的一半时，近十吨的升力效果就显现了。因为在风扇的作用下，风扇上方的大气压减小到近一半，比方说是0.5个大气压，而风扇下方大气压力增大到1.5个大气压，这时风扇上下方的压差就达到近1个标准的大气压，这作用在1平方米的风扇上就产生了近10吨的抬升力。而两侧机翼上开几平方米的窗口安装升力风扇是不成问题的。
2、升力结构的改进
飞机垂直起降的升力问题解决了，还要具体到安装形式上。传统垂直起降飞机的升力结构中线为主两边为辅的菱形（四点式）升力结构，这种控制形式实际上飞行并不稳定，并且主升力点占用机身太多的空间（如左下图）。

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2012-3-31 16:49 上传

所以要把升力风扇安装在机翼上（如右上图），本来机翼就是产生升力（无论是平飞时还是垂直起降时）的地方吗！机翼上埋植的升力风扇处于中（重）心两侧对称位置，尾喷发动机基本上以很小的控制力就可以实现飞机的姿态平衡控制，这就是三角形（三点式）升力结构，这是一种最稳定的结构形式。
3、降低复杂程度
尽量减少外露舱门等活动部件，如用于垂直起降的只有升力风扇上下的百叶窗。采用电脑自动化控制，简化操纵，降低驾驶难度，让这种垂直起降飞机的驾驶“傻瓜化”。
六、具体结构设想
对于飞机的垂直起降，飞机的类型和用途的不同，飞机的结构就有所不同，所以本节要分几个方面进行叙述。由于以前的垂直起降飞机只是研究了小型的垂直起降战斗机后再也没有下文了，所以本次垂直起降飞机的结构理念还要包含大型飞机的结构形式。
1、中小型垂直起降飞机
中小型垂直起降飞机的发动机一般是安装在机身内的，所以它得从机身内通过传动系统向机翼中的升力风扇提供动力，还有中小型垂直起降飞机从经济等各方面考虑，平飞和垂直起降只能共用同一个发动机，所以就形成组合式的动力系统。在这类飞机中，一般有两种类型的飞机，主要是发动机的区别，一种是输出扭矩的内燃机，一种是输出反作用力的喷气发动机，虽然它们的发动机不同，但垂直起降原理基本上是一样的。
（1）、非喷气式垂直起降飞机
非喷气式垂直起降飞机的内燃机或涡轮轴发动机可以直接通过离合器引出扭矩动力，如下图，发动机输出的扭矩动力经过风扇驱动差数器的平衡后再驱动左右机翼上的矩形升力风扇，产生升力垂直起降。同时，发动机再输出一部分扭力给飞行器机尾的风扇或螺旋桨，产生平推力推动飞机向前飞去，左右机翼的升力风扇和机尾的推力风扇及导流片共同作用进行飞机姿态的调整。

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2012-3-31 16:49 上传

（2）、喷气式垂直起降飞机
如果发动机是喷气发动机，就必须从喷气发动机的核心机引出扭矩动力，如下图的喷气战斗机一类的中小型飞行器。如果是双发动机，两个核心机输出的扭矩动力须先经过发动机联动差数器平衡后再经过风扇驱动差数器驱动左右机翼上的矩形升力风扇，产生升力垂直起降。发动机尾喷口可以分两层，外层可以单独引出发动机外涵道的空气，在机尾形成矢量控制流，在姿态控制喷口喷出对飞机的姿态进行调整，从而构成三点式升力结构（见附录五）。

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2012-3-31 16:50 上传

2、大型垂直起降飞机
大型垂直起降飞机的动力也可以是垂直起降与平飞是共用的，但由于如客机、运输机一类的大型飞机的发动机是吊装在左右两侧机翼下的，并不是安装在机身中的，所以它的动力及传动又与中小型垂直起降飞机有所不同，这三点动力系统是各自独立的，形成分离式动力系统。

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2012-3-31 16:50 上传

它的升力风扇的动力只能就近引自机翼下的吊装涡扇发动机，将涡扇发动机核心机的扭矩动力通过传动轴引向机翼中的矩形升力风扇。这样左右升力风扇与各自的动力系统组成左右机翼独立的垂直起降升力系统，各不干扰，飞机的平衡只有靠自动控制系统进行左右升力系统的平衡调节。在机尾，还要加装一个水平尾翼的升力系统，还要在机尾安装一个小型的涡轮轴发动机，这样与前面左右机翼的升力风扇就组成了三点式的升力系统。
3、超音速降音爆垂直起降飞机
鱼肉和熊掌不可得兼，亚音速和超音速的机型绝对不能一样，除非“变形金刚”，但以前的变后掠翼飞机已被证实其问题，所以亚音速（低超音速）与（高）超音速（消音爆）的飞机形状是有区别的。美国的F-35的“一箭多雕”的想法是有问题的，每一种机型只能相对于某一种功能，实现某一种飞行特性，没有一种机型是万能的。
当升力风扇埋植在机翼中进行垂直起降时，实际上就是飞机的起降和平飞功能的分离，用两种独立的方式来实现它，所以各自的自由度都较大，飞机的高速平飞和低速起降互不干扰，对飞机的外形设计产生了较大的影响。主要对机翼和机身形状的设计影响较大，所以在不同速度要求上机型也不一样了。
（1）、机型与速度的关系
实践证明，飞机的飞行速度与机翼的后掠角有密切关系。飞行速度与机翼的后掠角成一定的正比例关系，如下图，左下图机翼后掠角小，那么它一定没有后掠角大的右下图飞机适合高速飞行。同时本人也认为，不仅仅是机翼的后掠角，机身上任何凸起部位的后掠角都应该一致的，并且飞机最好是呈前后对称的结构，如右下图。这样，超音速飞行时还能消除音爆，飞机前部较大的后掠角能较温柔地拨开空气，空气就不会有猛烈地撞击音爆声；然后空气又在有较大前掠角的机尾温柔地合在一起，就不会有猛烈地聚合音爆声了。右下图的超音速飞机大约在2马赫下可以不产生音爆声。

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2012-3-31 16:50 上传

但后掠角越大，飞机机翼的升力就成问题，在滑跑起降时的起飞升力不足，跑道就得很长，离地和落地速度就很大，这很不安全。而现在的垂直起降设计就解决了这个问题，这就是高超音速飞机取消滑跑起降，全部改成垂直起降，起降和平飞各不干扰，所以垂直起降系统是解决人类追求高速梦想的最佳选择。
（2）、高超音速飞机简介
中小型超音速降音爆垂直起降飞机和普通的垂直起降飞机除了外形的变化外，升力结构没有什么问题，都是机身的喷气发动机输出一部分扭力给机翼上的升力风扇，同时机尾进行第三点辅助调整。

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2012-3-31 16:50 上传

大型超音速降音爆垂直起降飞（客）机与大型普通飞机一样的升力结构，也是外形的变化，机身更尖更细长，基本上不能使用滑跑起降了，只能进行垂直起降。飞机超音速设计后对发动机的要求理高，这是一个全新的挑战。
七、飞行过程简介
这里以客机为例，谈谈如何垂直起降。客机在垂直起飞前升力风扇上的百叶窗打开（左下图），平垂两用发动机工作，先控制涡扇发动机前面的风扇先不工作（或者也同时工作，只不过得想办法把发动机外涵道的气流引向下方变成一部分垂直起降升力），从核心机输出扭矩动力驱动升力风扇，升力风扇开始工作，产生强大的升力垂直升起（右下图）。

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2012-3-31 16:50 上传

当客机垂直起飞到一定的高度时，就可以收起起落架了，如下图。

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2012-3-31 16:50 上传

当客机上升到一定的高度时，就可以进行平飞了。这时平推涡扇发动机前面的风扇开始工作，产生向前的推动力，客机平稳向前飞去（如下图）。

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2012-3-31 16:50 上传

随着飞机的速度加快，升力风扇的升力驱动可以逐渐减小，当平飞速度越来越快，快到机翼上产生的升力足够支持机身的重量时，就可以通过离合器控制升力风扇停止工作，关闭升力风扇上下的百叶窗（如右下图），让发动机的推力全部用于平飞的推动，客机就可以高速平飞了。

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2012-3-31 16:50 上传

当客机要降落时，百叶窗打开（左下图），升力风扇开始工作，平推发动机前面的风扇停止工作，放下起落架（如右下图）。

逐渐减小升力风扇的升力，客机渐渐下降（左下图），直到像直升机一样降落到地面降落点（右下图）。

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2012-3-31 16:50 上传

不好意思，最后两幅图反了。
本人发帖的主要意思是宣传飞机的垂直起降意识，不是噱头，请大家理解。
希望大家对飞机的垂直起降多想想，出谋划策！

关于矩形风扇和多级风扇 LZ应该多做做试验

思路真是广啊，不知道楼主画的那些细细的杆状物能不能承受这么大的应力，传动装置就是个很大的难题

别的不懂，至少楼主还是思考过的，比俺这个思想保守的人要强，支持一个~

有创意，不过要选一个优秀的工程实现方式

中间为何还有丝妹的PP

LZ可以看看滚翼机，那个升力原理跟你想的是一个意思

LZ可以看看滚翼机，那个升力原理跟你想的是一个意思
不一样，滚翼机是在圆周运动。
楼主考虑过吗，叶片作往复矩形运动的话。如果100米/秒的速度到头，速度变为0，然后速度又突变成-100米/秒。装置容易吗?受得了吗?

另外，一根轴如何驱动多层的圆周风扇。

垂直起降死重太大，没价值
短距起飞垂直降落倒是有点意义

ertert 发表于 2012-3-31 19:09
不一样，滚翼机是在圆周运动。
楼主考虑过吗，叶片作往复矩形运动的话。如果100米/秒的速度到头，速度变为 ...
您同样爱思考！对，是有个速度在短时间内降为0再到-100米的过程，所以扇叶制造要求高，比如轻快，坚固。实际上，可能链条也不能承受得了。
不过，从技术的发展史上看，只要原理可行，技术是可以一点点改进的，就像二战时几间房子的计算机，现在变成巴掌大或更小，就看谁的工艺水平和决心了...

ertert 发表于 2012-3-31 19:12
另外，一根轴如何驱动多层的圆周风扇。
明天我整理好继续发布这种风扇的原理构想，请稍等...

支持楼主。个人还是支持飞碟这个大风扇

不建通天塔发表于 2012-3-31 17:23
关于矩形风扇和多级风扇 LZ应该多做做试验
:唉，去年做了个模型进行原理验证实验就花了七百多元，就是没银子呀...

偶比较看好反重力系统.

xtal 发表于 2012-3-31 19:13
垂直起降死重太大，没价值
短距起飞垂直降落倒是有点意义
这种想法我不能认同，滑跑飞机起飞后起落架就成了死重，有优点就有缺点，关键是飞机如果不垂直起降，就很难像摩托车一样进入我们寻常百姓家。所以，一定要实现飞机的垂直起降...

蝼蚁撼树发表于 2012-3-31 19:21
您同样爱思考！对，是有个速度在短时间内降为0再到-100米的过程，所以扇叶制造要求高，比如轻快，坚固。实 ...

这不是爱不爱思考的问题。而是常识问题。
假如页片速度是100米/秒，而转弯处半圆周是0.5米的话。那么0.005秒内，叶片速度从向左100米/秒变为向右100米/秒。此时叶片要承受多少G过载?
速度再快的电脑也改变不了物理定律，除非你能超越牛顿力学。

蝼蚁撼树发表于 2012-3-31 19:21
您同样爱思考！对，是有个速度在短时间内降为0再到-100米的过程，所以扇叶制造要求高，比如轻快，坚固。实 ...

这不是爱不爱思考的问题。而是常识问题。
假如页片速度是100米/秒，而转弯处半圆周是0.5米的话。那么0.005秒内，叶片速度从向左100米/秒变为向右100米/秒。此时叶片要承受多少G过载?
速度再快的电脑也改变不了物理定律，除非你能超越牛顿力学。

好彪悍的帖子顶一个~~~~~~~~~

这个帖子可是真的不错

同志，首先，我对你的灵活的头脑很赞许，但又感叹你思考中的片面。
看了你新发的两个贴子，你都乎略了或是淡化了一个最主要的问题，就是阻力。
涡轮机能超越活塞发动机的一个最主要的原因就是没有往复运动，全是旋转运动。运行的阻力降下来了。随着材料的进步，它可以转的更快。而活塞发动机，就那几个活塞，虽然已做得很轻，但也无法承受往复运动造成的能量......
飞机从多翼机发展要单翼机已经告诉我们，增加叶片的数量是解决不了问题的。
常规飞机的动力与机重的比为0.1就能让飞机飞起来，而载重却能达到一半以上，直升机已经是垂直起飞的最好形式了，载重却还是那么可怜。所以垂直起飞降落只能是一种补充形式，不可能成为主流。
叶片还是老老实实的用旋转的形式吧！！！！！！！！！！

2012-3-31 21:31 上传

这次上下叶片是正确的，可以看出空气对上下叶片的作用力正好抵消，没有升力！

换句话说：
楼主的“矩形扇叶平移式风扇”设想根本不能让飞机垂直升起来！

机翼上开大洞，不要命了？

用电磁炮瞬间获得高初速是王道

如此密集的扇叶，效率会很低的吧，下层的扇叶基本就没什么用了。这中间的空气动力，复杂的不敢想象，决不会是lz图上画的一个个小箭头向下那么整齐。

首先支持楼主的创意思维。

另外，楼主我觉得你这个水平翻转循环往复风扇实现的可能性不大。那个同心圆多级并联风扇倒是有可能工程化，楼主再把这个好好完善下吧。

支持楼主系统独特的思考！

航母临时轻甲板发表于 2012-3-31 21:33
非常遗憾，我认为楼主的“矩形扇叶平移式风扇”设想根本不能让飞机垂直升起来！

直观的说“矩形扇叶平移 ...
我觉得这个可以用特殊的技术手段解决

不建通天塔发表于 2012-3-31 21:57
我觉得这个可以用特殊的技术手段解决

那就是楼上有网友提到的滚翼机了。
显然滚翼机并非楼主的创意。

唉，这位楼主也真是的，两个帖都这样，最最基本的东西一开始就错，后面附上一大堆东西，肯定还是错嘛！
真难为他浪费那么多时间打字！

航母临时轻甲板发表于 2012-3-31 22:05
那就是楼上有网友提到的滚翼机了。
显然滚翼机并非楼主的创意。
滚翼机和这个原理不同吧

不建通天塔发表于 2012-3-31 22:06
滚翼机和这个原理不同吧

是不同啊！

楼主的原理与明轮相同！

除了船舶的明轮是介于水与空气之间，而楼主的明轮是完全介于空气之中这点之外，其余相同。

最主要的是他把上下的叶片画反了，低级错误。

不建通天塔发表于 2012-3-31 22:06
滚翼机和这个原理不同吧

是不同啊！

楼主的原理与明轮相同！

除了船舶的明轮是介于水与空气之间，而楼主的明轮是完全介于空气之中这点之外，其余相同。

最主要的是他把上下的叶片画反了，低级错误。

航母临时轻甲板发表于 2012-3-31 22:12
是不同啊！

楼主的原理与明轮相同！
通过技术手段是可以达到楼主想要的效果

矩形风扇的两端实际还是圆周运动r远远比圆周风扇要小得多，线速度恒定，则该处向心加速度回有多大？LZ仔细考虑

不建通天塔发表于 2012-3-31 22:47
通过技术手段是可以达到楼主想要的效果

好吧，那还是等楼主有新的技术手段出来后，再做评论吧。

我不可能对没有展现出来的方法做评论吧，呵呵，我可不是半仙哦，哪里能预知楼主采用什么技术手段去解决问题。

xtal 发表于 2012-3-31 19:13
垂直起降死重太大，没价值
短距起飞垂直降落倒是有点意义
如果把雅克141的两个升力发动机水平放置在翼根，加上转喷口，那这两台发电机就不是死重，起飞向下喷，水平向后喷

航母临时轻甲板发表于 2012-3-31 22:12
是不同啊！

楼主的原理与明轮相同！
并没有画反，叶片不是完全固定在链条上的，可以绕固定轴旋转。

但往复运动巨大的过载，注定了工程上会失败。

对现实要达到多么无知的程度。才能如作者般想象出这样的理由啊。。。。。。。。。。
创新是受欢迎的。乱创新，脱离实际的创新。那还不如不创新。
以啊美丽卡逆天的制造工艺，也实现不了楼主的创意。楼主还是别继续想了
当发动机。推比能到15以上的时候。就可以不用大的风扇，可以垂直起降了
F35 那样的号称垂直起降。只能是演示而已。作战中。也是必须短距起飞的
F35也是需要推比15以上的发动机才能实现真正有实用价值的垂直起降
目前。F35的发动机。目前只到11。最后再强调一点。风扇才是王道。旋翼必将淘汰

除非换种原理

zzzevazzz 发表于 2012-4-1 04:12
并没有画反，叶片不是完全固定在链条上的，可以绕固定轴旋转。

但往复运动巨大的过载，注定了工程上会 ...

请参看楼主的原话：
“风扇如何进行创新？就得抛弃存在问题的运动方式——旋转，采用第二个基本运动方式——平移。也就是说，让风扇的叶片平移运动，扇动空气产生升力。

双层扇叶设计是为了扇叶的复位循环，在上层平移运动到头后移动到下层再平移运动到另一端，然后再移动到上层周而复始。

根据以上设想就可以进行风扇的创新设计，这就是扇叶平移式强力风扇。每片扇叶就像一个个以一定仰角小机翼在平移运动，不存在旋转的状态不均的问题，所以效率最高，升力最大。

它可以设计任意尺寸的长方形，可以超薄设计，所以有较强的适应性，安装在飞机的机翼上会产生强大的升力，让飞机的垂直起降真正进入实用化的航空时代。”

zzzevazzz 发表于 2012-4-1 04:12
并没有画反，叶片不是完全固定在链条上的，可以绕固定轴旋转。

但往复运动巨大的过载，注定了工程上会 ...

请参看楼主的原话：
“风扇如何进行创新？就得抛弃存在问题的运动方式——旋转，采用第二个基本运动方式——平移。也就是说，让风扇的叶片平移运动，扇动空气产生升力。

双层扇叶设计是为了扇叶的复位循环，在上层平移运动到头后移动到下层再平移运动到另一端，然后再移动到上层周而复始。

根据以上设想就可以进行风扇的创新设计，这就是扇叶平移式强力风扇。每片扇叶就像一个个以一定仰角小机翼在平移运动，不存在旋转的状态不均的问题，所以效率最高，升力最大。

它可以设计任意尺寸的长方形，可以超薄设计，所以有较强的适应性，安装在飞机的机翼上会产生强大的升力，让飞机的垂直起降真正进入实用化的航空时代。”

楼主图不错。
想法不值一驳。
附：楼上小白真多。

为了可有可无的功能就大幅增加死重，同时把飞机推重比从0.2-0.4提高到1.2以上
意味着为了同样的载荷，动力需求比现有飞机要大十几倍