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标  题: "飞碟"式飞机 
发信站: 紫 丁 香 (Mon Oct 11 20:05:20 1999), 转信

"飞碟"式飞机
盘石
加拿大阿弗罗飞机公司的VZ－9“阿弗罗飞车”，是一种真正的“飞碟”式飞机。它是根
据美国的垂直与短距起落飞机计划，在完全保密状态下进行研制的。尽管在飞行试验期
间曾对其原设计作了重大修改，但仍未达到预定目标，以致在1954年至1961年期间用掉
1000多万美元之后，研制计划终于被取消。
初步研究进展顺利
1952年，加拿大阿弗罗飞机公司的弗罗斯特领导一个设计小组，开始设计一种有圆形机
翼的超音速垂直起落飞机。为此，加拿大国防研究局以合同的形式为这项工作拨款了40
万美元。按照设计，这种飞机能把机内水平放置的升力风扇的排气和发动机的排气导向
圆形机翼周边，然后再折转方向朝下排出，从而产生向上的升力。飞机紧靠地面时，由
于存在地面效应，随飞机下面的气压增加，升力也会增加。这种现象已在风洞试验中得
到证实。如果飞机要转向前飞，向下排出的气流通过飞行员的操纵就会逐渐朝向后排出
过渡。弗罗斯特认为，薄的圆形机翼是利用地面效应和进行超音速飞行的理想形状。
由于计划费用太高，所以加拿大政府于1954年取消了这项研制计划。但该计划所取得的
进展已足以使美国空军感到兴趣，当时，美国空军考虑到在欧洲前线的空军基地容易受
到攻击的情况，因此，对不需要庞大机场的垂直起落飞机倍加关注。1955年，美国空军
与阿弗罗飞机公司签订了一项价值75万美元的合同，以作进一步研究。1956年，阿弗罗
公司制造了一架原型机，试验研究取得了满意的结果。1957年3月，美国空军为这项计划
增加了拨款，计划名称改为“606A武器系统”（见图1）。在1960年7月以前，这项计划
的工作一直是高度保密的。
“606A武器系统”设计方案为：飞机采用薄圆形机翼，直径11米，最大重量为12247公斤
，设计速度大于M1.4；由6台ASV8发动机的排气驱动一个水平大风扇，风扇向下的排气则
沿机翼径向朝外导向机翼边缘。这个方案的模型，曾在阿弗罗公司和美国莱特机场进行
过大量风洞试验。此外，还为该机的推进系统建造了一个全尺寸试验台。
1958年，阿弗罗公司就“606A武器系统”方案向美国空军和陆军作了一系列展示。此后
，该公司又为美国陆军设计了一种类似的飞机，编号为VZ－9，称为“阿弗罗飞车”（见
题图）。
VZ－9是一种具有垂直起落能力的，带圆形机翼的亚音速飞机。当时，美国陆军正想改进
飞机的战斗生存性，并正在考虑用于替换现役轻型飞机和直升机的飞行器，所以对“阿
弗罗飞车”有极大的兴趣。美国陆军一位将军就曾这样说过，“休伊”直升机是美国陆
军购买的最后一种直升机，以后将由“阿弗罗飞车”所代替。
美国空军支持“阿弗罗飞车”的研制，是因为它想在较短的时间里，能以很低的费用来
验证“606A武器系统”方案的特点。为此，空军与阿弗罗公司签订了一项200万美元的合
同，以制造一架“阿弗罗飞车”用于试验研究。
“阿弗罗飞车”的结构
试验研究用的“阿弗罗飞车”直径为5.5米，厚度为0.91米，有两个飞行员舱。飞行员驾
驶舱在飞机的左前部位，空中机务人员舱在右前部位。飞机后部的第三个舱是货物舱。
“阿弗罗飞车”的结构如图2所示。
“阿弗罗飞车”主要有三大重要组成部分。一是圆形机翼，它几乎占据了整个飞机绝大
部分结构。在它内部，虽然设置了飞行员座舱、发动机及其统、升力风扇、多种管线等
，但因为它的翼剖面形状，即翼型，与常规飞机机翼翼型基本形状和功能一样，所以能
在飞行中产生气动升力。二是发动机及升力系统，它包括均布在圆形机翼圆周上的3台发
动机，位于机体中央圆洞内上方的涡轮转子以及在它下方的升力风扇，还有进、排气管
道和燃油、滑油系统。该机装3台大陆公司J－69涡轮喷气发动机，单台推力417公斤。每
台发动机与各自的燃油、滑油箱相连，燃油箱则互不相通。三是该机特有的操纵系统，
“阿弗罗飞车”并不直接靠发动机的排气和升力风扇向下排气来产生升力和前进的推力
，而是通过将它们所排混合气流导向圆形机翼的周边，并引导其偏转来产生。即使是飞
机的俯仰和横侧操纵，也是通过这种办法来实现的。而控制气流偏转及其偏转程度，则
可根据飞行需要由飞行员进行操纵。为此，在飞机的飞行员驾驶舱设有座侧驾驶杆，虽
然它也是按常规飞机的操纵办法来进行飞机的俯仰与横侧操纵的，但驾驶杆却不与任何
机械连杆相连。对飞机的操纵，是由控制高压空气管道来提供的。这种高压空气管道的
高压气流可驱动与驾驶杆和涡轮转子底部相连的操纵作动器。这样，驾驶杆运动引起的
压力差，就能使操纵作动器动作，从而使涡轮转子的专用操纵钢索动作，并引起气流偏
转而实现操纵。
由于“阿弗罗飞车”的气动力中心在重心前且距离较远，所以在飞机前飞时，存在俯仰
不稳定问题。为此，该机采用了利用涡轮转子陀螺效应的自动稳定系统。涡轮转子不是
刚性固定在飞机上的，而是被安装在允许其作有限运动的轴承系统上。飞机在俯仰或横
侧方向上的任何扰动，都将引起涡轮转子相对飞机的运动，并带动涡轮转子轴承底部的
操纵钢索运动，从而给出操纵力矩进行纠正。
试验发现问题重重
最初，对“阿弗罗飞车”的性能要求是，在有效载荷为454公斤时，有地效悬停10分钟，
航程40公里。第一架“阿弗罗飞车”于1959年5月出厂，并在当年3月根据一项177万美元
的新合同，开始了第二架“阿弗罗飞车”的制造。
在1959年6月至10期间，第一架“阿弗罗飞车”进行了悬停静力试验。对试验分析表明，
无地效时的最大升力为1429公斤，而“阿弗罗飞车”不带燃油的重量为1943公斤，所以
它不能作无地效悬停。此后，“阿弗罗飞车”又被转送到NASA艾姆斯中心进行风洞试验
。
该机第二架于1959年8月出厂。9月29日，它进行了第一次系留悬停飞行试验。由于悬停
时出现了不可控的振动，致使机体下面的几个着陆机轮在地面上交替弹跳，所以飞行员
不得不立即关闭了全部发动机。
通过这些系留悬停试验，揭示出了一个称作“毂盖摆动效应”（见图3）的新问题。所谓
“毂盖摆动效应”，是指出现在俯仰和横侧方向上不可预测的振动。这是由于飞机离地
高度超过临界高度时不稳定的地面气垫引起的。临界高度大约为机体底部离地面0.6米的
距离。研究人员试图从操纵入手来消除振动，但没有效果。后来又在飞机底部直径为1.
82米的圆周上钻了52个孔，企图通过这些孔产生的喷气来稳定地面气垫，但效果也不好
。
1959年11月12日，“阿弗罗飞车”作了第一次全自由飞行，由于以引导气流的方式来实
施俯仰和横侧操纵存在问题，所以在进行了5次飞行试验以后，于1959年12月5日停止了
。至此，该机累计进行了18.5小时的系留飞行和自由飞行试验。
针对上述问题，当年12月末又给该机换装了一个新的气流控制系统，并于次年1月恢复了
飞行试验。1960年4月4日，美国空军对该机进行了飞行评定，飞行进行了15分钟，最大
速度达到55.6公里/小时。超过这个速度，飞机在俯仰方向上就会出现不可控振动。此外
，该机驾驶舱还存在空间狭窄、噪音大、温度高等问题。当月末，在NASA艾姆斯12×24
平方米风洞中进行的试验表明，新的气流控制系统也不能为无地效前飞提供足够大的推
力。4月底，“阿弗罗飞车”研制计划终止，不久美国空军也解除了对这项计划的保密规
定。
新的修改仍不成功
阿弗罗飞机公司确信这种飞机的总体方案是可行的，因此仍继续对其存在的问题进行了
研究，并重新提出了一个气流控制系统的方案，随后又与空军签订了一个合同。根据这
个合同，该公司将在1960年7月到1961年7月一年的时间里，对2架“阿弗罗飞车”进行修
改和试验。经修改后的飞机后半部装有一个新的喷管，并在其出口处加装了导流片，以
使部分推力方向偏转，从而达到对俯仰和横侧方向控制的目的。
1961年4月，改进后的飞机又在NASA艾姆斯中心进行了第二次风洞试验。虽然新的气流控
制系统能使飞机速度达到185公里/小时，然而，在俯仰方向上仍是不稳定的。为解决这
个问题，公司采取了通过喷气襟翼效应来增加飞机后部的升力，以减小抬头力矩提高稳
定性，以及加装垂直尾翼组成“T”形尾翼等措施，但它们全都无效。据NASA分析，这是
由于尾部处于推进系统引起的特强下洗气流造成的。不过，通过这一系列试验，至少可
以得出这样的结论，象“阿弗罗飞车”这样构型的飞机，根本不可能在较高速度下持续
飞行。
1961年6月9日，美国空军对“阿弗罗飞车”进行了第二次，也是最后一次飞行评定。在
评定飞行试验期间，该机最大速度仅为37公里/小时，越过了深度为0.46米、宽度为1.8
米的沟槽。结果还表明，该机不可能在高于临界高度以上飞行。
“阿弗罗飞车”存在的最大问题仍然在飞行控制上。例如，方向的控制就明显不对称，
飞机左转弯90度需要5秒钟，而右转弯却需要11秒钟，所用时间竟高出一倍以上。为从根
本上解决问题，弗罗斯特小组提出了一种新的设计方案，如图4所示。与原方案相比，该
方案外形布局变化较大，采用了翼尖有大面积垂直尾翼的机翼；用2台通用电气公司的J
－85涡轮喷气发动机（单台推力为1225公斤），代替了原用的3台推力为417公斤的J－6
9发动机；涡轮转子直径从1.5米增加到了1.8米。除这一方案外，该小组还提出了一种带
有大尺寸“T”形尾翼的方案，并进行过风洞试验（见图5）。但这两种方案最终还是没
有被采纳，以致整个研制计划于1961年12月结束。第二架“阿弗罗飞车”累计飞行试验
时间约为75小时。
计划失败技术永存
为什么“阿弗罗飞车”研制计划会中途夭折呢？有人认为，主要是由于需要解决的新技
术问题太多造成的。例如，涡轮转子稳定系统、气动力控制系统、喷气排气与涡轮转子
管道系统，以及驾驶舱座侧驾驶杆操纵系统等，都存在许多新的技术问题需要摸索、研
究和解决。
虽然“阿弗罗飞车”计划失败了，但它的一些新的设计思想却一直吸引着航空研究人员
。1963年，贝尔航宇公司利用“阿弗罗飞车”的地面效应起飞与着陆技术，研究了一种
“气垫着陆系统”，并获得专利权。该系统就是由以前的“阿弗罗飞车”计划的主任气
动力学家T·德斯蒙·厄尔领导的。这个气垫着陆系统用了一个环形的大直径橡胶管形结
构，来代替飞机的常规起落架，依靠环形橡胶管围住形成的高压气垫，即可帮助飞机完
成飞行起降。1967年8月，该系统在贝尔公司重为1089公斤的LA－4两栖飞机上进行了成
功试验。对此，美国空军飞行动力学实验室拨款作进一步研究，贝尔公司随即设计了一
套较大的系统，并于1975年3月在费尔柴尔德公司C－119飞机上进行了试验。试验飞机命
名为XC－8A。加拿大也进行了这项研究，用作试验的飞机是德哈维兰公司的CC－115。此
外，涡轮喷气发动机驱动升力风扇概念，也被用在洛克希德公司新研制的X－35飞机中。
在美国国防高级研究计划局资助的超音速战斗机的研究中，也采用了与其相类似的由燃
气和轴驱动的升力风扇技术。

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         ------没有比人更高的山，
                   没有比脚更长的路。

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