美国垂直起降技术先驱瑞安XV-5验证机（附垂直起降技术原理）

回到50年代，核武器已经成为各军事大国优先发展对象，特别是冷战格局可能发生的核大战倒逼各种先进武器诞生。二战实战经验表明，通过摧毁机场跑道可以有效削弱敌方军中力量，原因很简单没了跑道的飞机无法升空迎战。而且核武器带来的毁伤效果，直接让美苏两大强国意识到解决问题其实很简单，只要对准机场跑道一通核炸保证效费比极高，这就要求研制不需要跑道的垂直起降机型。

进入60年代，喷气式发动机已经大量成熟应用，为了实现垂直起降采用唝射原理起降很正常。但是今天的主角瑞安XV-5验证机，它采用的则是最简单易懂的升力风扇，采用风扇推力直接将飞机垂直抬起来。先后制造了两架原型机，用于探索垂直起降技术，虽然由于各种原因先后损毁，但它成功验证了管道式升降风扇的概念，技术积累最后成功应用到F-35等机型上。

XV-5验证机

XV-5验证机

1961年，美国瑞安航空公司获得美国陆军委托设计合同（通用电气总承包，瑞安分包），研制一款能够为飞行器提供垂直起降功能的动力系统。瑞安公司随后启动了VZ-11-RY垂直起降飞机器研制，并在1962年重新命为XV-5，“X”代表技术验证机，“V”则代表“垂直”。

飞机布局采用全金属中单翼、T型尾翼，它的垂直起降方案原理简单易懂，主翼安装两台GE X353-5升力风扇（主要升力来源）。驾驶舱机鼻处安装一台同型升力风扇，主要起到配平和控制俯仰作用，为升力风扇提供动力的是两台GE J85-GE-5涡喷发动机。涡喷发动机喷出的高速尾气，经由管道引导到风扇外环驱动风扇转动产生升力，整机最大升力推力达到71.2千牛，相当于水平推力的3倍足以托起飞机。

XV-5验证机

XV-5验证机

考虑到安全在设计上有很大改良，XV-5升力风扇引气管道采用交叉供气方式，一台J85发动机可以同时给主翼两台升力风扇供气，就算是战时一台发动机失效或被击中，也可以由另一台发动机提供动力安全平稳着陆。设计里比较有意思的地方是，当其中一台发动机故障或损失之后，由于风扇的功率吸收特性良好，实际仅损失40%而不是一半的垂直升力，相比采用喷射原理机型安全性更加有保障。

XV-5验证机透视图

气动布局、发动机都搞定之后，其实垂直起降机型最强的是飞控系统，在没有电脑时代这一些都变得很不容易实现。对于XV-5验证机来说同样如此，具体操控方面机鼻小风扇就显得特别重要，可以提供垂直运动时飞机的俯仰力矩，同时还能控制飞行姿态的变化。飞行滚转和偏航控制，则是通过主风扇下方百叶窗叶片角度差动变化，实际上XV-5垂直运动的操控方式和传统直升机类似。

采用升力风扇好处很多，它的转动只是通过气流吹动实现，因此升力风扇没有驱动轴、齿轮箱和滑油冷却等复杂系统设备。不仅可靠性增强，就是维护性也得到极大提高，这样一来安全性也得以提升。相比喷气动力，升力风扇最大的指标仅包括转速和风扇腔体温度，可以在相对恶劣的环境中使用。

XV-5验证机总共制造了两架，从1964年开始进行各类测试，包括悬停、垂直改平飞等。截止1966年，一共有15名试飞员对XV-5进行了全方位测试，当时主要评估该机能否在越南中执行护航、救援任务。在测试期间毕竟这是款新装备，大小问题还是不断而且出现严重坠机事故，比如在垂直改水平时造成首席试飞员身亡。

还有一次则出现在低速飞行时，由于左侧机翼加装救援假人，飞机在飞行过程高度速降。由于摇晃严重绳索被升力风扇吸入，导致左发失去升力飞机出现向左滚转，失控之后飞行员弹射逃生但高度太低坠地死亡。有意思的是，XV-5验证机虽然也一并坠地，但却没有发生严重损坏，最后还被修复重新改进之后被命名为XV-5B。

XV-5A试飞时坠毁

机翼上安装了两台大型升力风扇（半径1.59米），再加上复杂的供气管路，实际上XV-5内部空间相当有限。特别是传统可以安装在机翼中的油箱，这样一样油料不足航程和半径被无情缩短，再加上风扇的存在导致机翼厚度不小，最大飞行速度仅880公里/小时，在喷气式时代这个速度带来的危险性太高。再加上没有电传飞控时代，要驾驶这款飞机完成垂直起降，垂直/水平变换等实属不易，种种原因下最后XV-5完成其技术验证使命，未能走向服役只能进入博物馆。