XFV-12战斗机

XFV-12战斗机（英文：XFV-12 fighter），是20世纪70年代美国海军为配合建造“海上控制舰”（又称：制海舰）、由罗克韦尔公司研制的实验型超音速垂直起降战斗机。

XFV-12战斗机详细介绍

XFV-12战斗机（英文：XFV-12 fighter），是20世纪70年代美国海军为配合建造“海上控制舰”（又称：制海舰）、由罗克韦尔公司研制的实验型超音速垂直起降战斗机。

该机采用美国战斗机中罕见的鸭式布局，鸭翼低置，主翼为上单翼，翼尖设垂尾，在机翼内和鸭翼内有引射推力增升装置。发动机为普拉特·惠特尼公司研制的F401-PW-400型涡扇发动机。该机设计最大速度M2.4。

XFV-12战斗机，研制从1972年启动，后经多次试验发现发动机垂直升力不足，研制经费超支，加上美国海军放弃“海上控制舰”计划，最终导致1981年XFV-12研制项目被取消。

XFV-12战斗机发展沿革

XFV-12战斗机研制背景

20世纪70 年代时，美国由于越南战争的拖累，加上传统的大甲板航母的采购和运行费用过高，使美军不堪重负。因此1970年，时任美国海军作战部长的埃默·朱姆沃尔特（Elmo Zumwalt）上将大力倡导军事装备的发展和变革，于是一种被称为“海上控制舰”（英文：Sea Control Ship，又译：制海舰）的概念浮出水面。这是一种大约16000吨的直通甲板小型航空母舰，运载较少但仍有足够战斗力的垂直/段距起落飞机，补充当时为数不多的大型尼米兹级核动力航空母舰。

根据计划，“海上控制舰”仅需配备直升机和垂直短距起降飞机，因此总体设计可以非常简单，无需安装弹射器和拦阻索。为了验证这一概念，美国海军将“关岛”号两栖突击舰临时改装成“海上控制舰”，利用英国的鹞式战斗机和加拿大的CL-84倾转机翼运输机的原型机。在“关岛”号上进行了几次试验。

在“海上控制舰”概念的刺激下，美国海军非常看重垂直起降（V/STOL）战斗机项目。长期以来，美国海军一直对这类作战飞机抱有浓厚兴趣。20世纪50年代，康维尔公司的XFY-1和洛克希德公司的XFV-1曾经验证了垂直起降（VTOL）战斗机的概念，但没有成功。美国海军飞行员也参加过“三方评估中队”来试飞鹞式战斗机的原型机-英国霍克·西德利公司的P.1127"鹰”（美国编号XV-6A）。在这种背景下，美国海军军品司令部（NAV-MAT）于1971年11月发起了一项V/STOL研究计划，研制一种多功能的“传感器飞机”和一种战斗截击机，计划装备未来的“海上控制舰”。在初期评估中，因为美军对于鹞式战斗机不能超音速飞行不满意，所以决定自己研制。这一计划，在1971年11月确定，而制海舰的一份方案，在1972年1月已经绘出图纸。可见当时催的还算急。

XFV-12战斗机招标选型

1971年11月15日，美国海军军品司令部向所有制造商发出了招标信函，首要目标是确定最具创新的技术解决方案，此外还将制造一架验证机。由于没有提供明确的参数，信函内容可能并未起到什么实质作用，但是引发了各方的极大关注。不久，各家承包商提交了不少于19种“传感器飞机”设计方案以及10种战斗机方案，涉及范围广泛。洛克希德公司、波音公司、费尔柴尔德共和公司、通用动力公司、格鲁门公司等美国知名厂商和德国VFW公司都提交了各自的垂直起降战斗机方案。

但“海上控制舰”计划从一开始就受到一些官员的指责，认为所需的技术解决方案没有提供清晰的性能参数。甚至在选择舰载机方案期间，美国海军高层官员之间就展开了激烈的争执。美国海军航空系统司令部（NAVAIR）承担了评估各种方案的任务，并在1972年1月20日正式宣布放弃“传感器飞机”设想，选择了北美罗克韦尔公司的NA-356战斗机方案。罗克韦尔公司进入到V/STOL领域。研究工作主要集中在采用引射器来实现推力增升的原理方面。莱特·帕特森空军基地的美国空军试验室在基础研究方面提供支持，并在风洞中研究了几种先进战斗机概念。它们的布局均为三角翼加前置鸭翼正是借助于早期得出的鼓舞人心的结果，罗克韦尔公司的工程师们提出了NA-356型飞机。

美国海军与罗克韦尔公司1972年签订一项价值4600万美元的合同，订购了两架原型机，正式命名为XFV-12A原型机。该机的一个特点是充分利用前期预研积累的成果和现有部件，以达到显著降低XFV-12A研制成本的目的。与海鹞式战斗机不同，XFV-12战斗机使用一套翼面吹气的方式，在垂直起降时，发动机后方的折流屏将会关闭，经由机身内的管路将喷射气流导向开设在主翼及前翼上的百叶窗以提供升力。计划使用一具后燃推力130千牛吨的引擎，推动其9070公斤的起飞重量。

XFV-12战斗机研发过程

罗克韦尔公司启动XFV-12A战斗机研制不久在技术方面遭遇重大困难。1974年，发动机台架试验开始，同年在美国宇航局（NASA）兰利试验中心的全尺寸风洞内进行了一系列试验，结果表明在控制推力增升方面出现了意想不到的问题，XFV-12A原型机的设计推力增加低于预期值，垂直起飞状态下产生的可用推力不足以满足升空飞行的需要。

虽然这种构型在常规机翼承载飞行状态下可以很好地飞行，但NASA兰利中心研究人员针对模型缺乏V/STOL能力表示出极大的关注。为此，罗克韦尔公司不得不在工厂内建造了一座专门的试验台，将引射器安装在支撑臂的末端，来试验发动机燃气所产生的引射推力。

与此同时，XFV-12A项目还遭遇到发展规划方面的障碍。1974年1月，美国海军放弃了“海上控制舰”概念。这尽管对于XFV-12A原型机来讲尚未致命打击，但是调整后将重点集中于验证推力增升原理的试验。美国海军还多次推迟了投资，这使得以罗克韦尔公司为主的研制队伍难以开展进一步的研究工作。

1977年1月30日，在美国国防部宣布取消B-1A轰炸机项目后，XFV-12A原型机在制造几个钦合金部件时遇到了十分复杂的难题，原型机装配一直推迟到1977年5月才完成。7月进行了一系列地面静态试验。1977年8月26日，美国海军和罗克韦尔公司隆重举行了XFV-12A验证机的出厂仪式。公司总裁罗伯特·安德尔森表示，XFV-12A项目所验证的推力引射增升技术具有很大潜力，在未来将占据一个重要地位，甚至大型喷气式飞机在利用这项技术后，能够降落在建筑物的屋顶和城市的停车场等地方。事后看，这一主观预见过于乐观。

为了进一步评估推力增升概念，罗克韦尔公司决定利用位于弗吉尼亚州NASA兰利试验中心的登月着陆设施。这个巨大的设施称为“登月舱偏移模拟器”，于1965年制造，用于模拟登月舱下降到距离月球表面最后25米时的情况。后来，该设施用于飞机和直升机机身抗坠毁方面的一些试验。XFV-12A原型机被悬挂在一条钢索上，以测量不同条件下的推力，而且还能在推进系统出现故障时避免造成飞机损坏。最初，罗克韦尔公司计划让XFV-12A原型机飞到兰利试验中心，但是考虑到风险，最终在1977年11月决定将其装在一架“超级古比”运输机内运送到兰利试验中心。

1978初，NASA、美国海军和罗克韦尔公司组成的联合试验队开始实施系留悬停试验。XFV-12A原型机首先安装在升降平台上，以便测量地面效应。随后，它被系上了钢索，这样可以在机动方面获得一些自由度，但仍然有额外的钢索在两侧约束它。1978年6月12～14日，XFV-12A原型机在没有任何约束情况下进行悬停试验，垂直上升到一个最大高度。

在为期6个月的试验期间，XFV-12A原型机尽管在控制俯仰和滚转方面令人满意，但在悬停飞行中暴露出临界垂直推力不足的问题。试验室的模型试验结果曾经表明，引射增升预计可以增加55%的升力。但是全尺寸系统在实际增升过程中，机翼只产生19%的升力，鸭翼只产生6%的升力。显然，推力增升远没有达到预期水平。

同时，其它的问题也显露出来。由于进气道口距鸭翼非常近，如果发动机吸入引射器排出的高温燃气，飞机就有可能失去动力。由于这种推力增升系统并不稳定，飞行员驾驶飞机时就要求全神贯注。试验一直持续进行，以便寻找到满意的解决办法。在兰利中心的试验设施上，总共实施了46小时的盘旋试验。最后，工程师们逐渐找到了与喷嘴的推力矢量性能有关的一个问题。飞机被部分地拆卸分解后，运回工厂对机翼和鸭翼的喷嘴进行改进，然后又进行了一系列试验。

XFV-12战斗机研制中止

美国海军在获悉XFV-12A原型机的悬停试验结果后非常失望，考虑放弃这项研制计划。另外，该项目成本严重超支，已经花费了9700万美元，而不是最初预计的4600万美元。同时，美国海军已经开始建造更多的尼米兹级航空母舰，无需搭载一种垂直起降截击机。

尽管改进措施使推力增升性能达到了预期水平，但是美国海军在1981年正式决定取消XFV-12A计划。这一结果对于XFV-12A原型机来说非常遗憾，不仅再也没有进行后续的悬停试验，甚至没有进行过一次常规飞行。最终，美国试图研制一种垂直起降超音速战斗机的探索，未能成功。

XFV-12战斗机技术特点

XFV-12战斗机气动总体

XFV-12A战斗机，机体总体为单座单发带鸭翼加梯形机翼的气动布局，前机身主要来自A-4“天鹰”，两侧进气道和机翼结构的一部分来自F-4“鬼怪”II战斗机。该机的总体构型采用了无尾布局，机身长13.41米，翼展8.69米，鸭翼翼展3.66米宽大的梯形机翼位于机身后部上方，翼尖分别装有垂直安定面，鸭翼则位于前机身腹。该机鸭翼低置，主翼为上单翼，总体布局比较前卫，但最前卫的当然是在机翼内和鸭翼内的引射增升装置。

XFV-12战斗机动力装置

XFV-12A原型机的入选在很大程度上得益于美国海军对于估算数据的信任。罗克韦尔公司声称该机的最大速度可以超过马赫2.0，垂直起飞重量预计达8853千克对于垂直起降截击机来讲，尽管这两个性能数据并不起眼，但更多地取决于推进系统的设计水平，该机采用了普拉特·惠特尼公司研制的F401-PW-400型涡轮风扇喷气发动机。这种大推力发动机最初用于F-14B战斗机，也是F-15战斗机使用的F100发动机的衍生型号。因此，采用F401发动机的XFV-12V战斗机的飞行速度达到两倍音速不成问题，但关键是如何实现垂直起降。

XFV-12战斗机推力增升

XFV-12A原型机采用了一种“推力增升机翼”概念：通过专门系统把发动机排出的燃气引到机翼，喷射的燃气通过一个涵道来引射空气，从而产生垂直向上的升力这种概念具备几个优点:地面冲击波将远远低于类似“鹤”式或者VAK191B的概念，热燃气和周围空气混合后将不会破坏跑道;发动机尺寸只有“鹤”式的三分之二，就可以产生同样的推力;由于通过引射器喷出发动机的燃气，推力损失相对较小。

在全面研究了推力增升的可行性后，罗克韦尔公司的基本设想是将机翼和鸭翼划分成类似襟翼的三块活动翼面:在常规飞行状态下完全吻合，仍然起到升力翼面的作用;在垂直起降状态下分别旋转一定角度，形成引射器涵道，这时所需的空气从直接位于座舱后部的百叶窗形辅助进气口内进入。

与常规喷气发动机略有不同的是，F401发动机采用了塞式喷管，并在涡轮和喷口之间的壳体上设计有燃气转向器系统在水平飞行状态下，发动机的塞式喷管一直保持开启状态，喷管将在常规状态下正常工作。但在垂直飞行状态下，塞式喷管将被关闭。燃气转向器出口打开，将全部燃气流偏转到一个环行集气室中。接着，集气室的燃气通过一个贯穿于机身内的管路系统，分配到位于机翼和鸭翼内的喷嘴。最后，燃气将通过中央活动翼面上的喷嘴喷出，利用两侧活动翼面形成的引射涵道产生泵吸效应，从而实现垂直起。

计算结果表明，喷嘴喷出每千克燃气时，相应有大约62千克空气被吸入。对于姿态控制和过渡来讲，引射器的推力可以通过改变涵道扩散的角度来调整:俯仰和滚转由前后左右4个引射器的差动变化来控制，偏航通过差动引射器矢量来控制，从而可以从盘旋状态平稳地过渡到巡航飞行状态。

XFV-12战斗机性能数据

XFV-12A战斗机参考数据：

基本数据
飞行员	1名
翼展	8.69m
机长	13.35m（不包括探头）
机高	3.15m
性能参数
机翼面积	27.2m²
空重	6259千克
最大垂直起飞重量	8845千克
最大机载重量	11000千克
发动机功率	133.4千牛
发动机型号	普惠F401-PW-400加力涡扇喷气发动机
马赫速度	M2.4
最大飞行速度	2560公里/小时
最小起飞滑跑距离	91m
武器装备
航炮	一个内部20mmM61A1炮
机载导弹	机身挂载2枚AIM-7s空空导弹
机翼挂架武器	多种攻击弹药，AIM-9s空空导弹或Zuni127mm翼尖导轨火箭弹

XFV-12战斗机总体评价

XFV-12战斗机技术过于超前，动力装置功率过小。由于初始设计过高估计了推力增升效率，在航天局的风洞中进行的试验告诉人们，这架战斗机的垂直起降动力要求与以成本为主导的设计理念相差甚远，动力不足。后来，又因为成本和价格的上升，第二架战斗机最终也只是半成品。通过试验，实际推力增升效率仅为预期的三分之一左右。并且发动机推力的损耗过高，效率太低，因此最后垂直起降时只能获得三分之四的推力无法实现最初的设计理念。（“东方网”评）