文/Armstrong

法国航空工程师雷内·勒杜克的名字总是与冲压发动机联系在一起，他在20世纪40年代末～50年代设计制造了一系列的冲压发动机验证飞机，为冲压发动机的实用化做出了卓越的贡献。

艰难的起步

1913年法国发明家雷内·洛林在《Aérophile》技术综论杂志上发表文章，提出了冲压发动机的基本概念。洛林为自己的发明申请了专利。冲压发动机结构十分简单，仅由进气道、燃烧室、尾喷管三部分组成，唯一的活动部件就是为燃烧室供油的涡轮泵。气流从进气口进入，在截面积逐渐收小的进气道内压缩降速，从而提高温度和压力；高压高温气流进入燃烧室与燃料混合燃烧后，燃气膨胀从尾喷管高速喷出从而产生推力。

雷内·勒杜克

冲压发动机的问题之一，是在静止状态时无法起动，必须要获得一个起动速度才能点火。冲压发动机的精髓就在于“冲压”二字，进气速度越高，进气道对气流的压缩率就越高，推力就越大。遗憾的是限于当时的技术条件，这位富于远见的发明家无法获得足够的起动速度使冲压发动机运转起来，没能证明其理论的可行性。

1929年法国航空工程师雷内·勒杜克对冲压发动机着了迷。勒杜克在路易斯·布雷盖的飞机工厂开始了职业生涯，主要为布雷盖27项目工作。这位自学成才的工程师在职业生涯的早期就意识到了螺旋桨飞机在速度上的限制，并试图找到解决方案。一开始他设计了一种脉冲喷气发动机，通过一个阀门系统完成进气、燃烧、排气循环。1930年他为这种发动机申请了专利，比德国工程师保罗·施密特早了3个月。保罗·施密特在德国政府的帮助下发明了类似的发动机。其实早在19世纪，法国人夏尔·德·卢夫里耶就提出了脉冲喷气发动机的概念。

勒杜克O.10结构图

但勒杜克还是觉得脉冲喷气发动机缺点太多，于是又设计了一种能以连续气流完成进气、压缩、燃烧、排气的喷气发动机。1933年他申请了专利，并命名为“热力推进喷管”。实际上该发动机与雷内·洛林的冲压发动机如出一辙，也就是在此时他读到了雷内·洛林的文章，勒杜克试图联系洛林，却得知他已在几个月前去世的消息。

勒杜克O.10的进气锥

雷内·勒杜克的“热力推进喷管”引起了法国军方兴趣，1934年雷内·勒杜克获得了法国空军部的资助，设计并制造了一台直径仅30毫米的微型冲压发动机，这台原型机实际上就是一根带燃油喷嘴和燃烧室的金属圆管。1935年在风洞试验中原型机在300米/秒的风速下成功点火并产生了4千克力（约0.039千牛）的推力。在接下来的一年里雷内·勒杜克实现了原型机的稳定燃烧，1936年6月他在航空技术部门的官方代表面前进行了正式演示，当天这台噪声机器在代表们面前持续运行了3分钟，证明了冲压发动机的可行性。

勒杜克O.10/O.16

1937年5月26日空军部与勒杜克签署No.407/7号合同（最后一位数字代表合同于1937年签署），制造一台实用化的冲压发动机和一架与之配套的验证飞机，该机编号为勒杜克O.10。勒杜克当时还只是一个受雇于路易斯·布雷盖的小工程师，在布雷盖先生的帮助下他接受挑战，在布雷盖的维拉库布莱工厂开始制造法国的第一架喷气式飞机。

勒杜克O.10的机身采用奇特的双层壳体结构，外观就像是一颗飞行子弹。弹头就是包含座舱的进气锥，弹壳就是外部桶状机身，内外壳体间是冲压发动机的进气口与进气道，进气口与进气锥间有加强片连接以避免在高速飞行中产生颤振。该机为全金属半硬壳结构，悬臂式中单翼。机翼为双翼梁结构的平直梯形翼，带上反角，相对厚度10%，展弦比6.5，后缘安装有常规襟翼和副翼，机翼内部采用了先进的整体结构油箱，总载油量1000升。垂尾和悬臂式平尾前缘根部都有向前的延伸段。所有翼面都采用半圆形翼尖。勒杜克O.10采用后三点式起落架，略有外倾的主起落架向后收入翼根，固定滑橇在尾喷口下，降落前飞行员需要摇动手柄放下主起落架。

该机的座舱设置在进气锥内，飞行员通过前机身右上方的圆形舱门进出。飞行员呈半卧姿坐在座椅上，座舱周围安装了一圈环形有机玻璃作为风挡，却又正好被进气口遮挡，为此勒杜克又在进气口侧壁和顶部开设了6个圆形舷窗以改善飞行员视界，但还是非常可怜。由于座舱被进气道整个包住，所以飞行员如何逃生成了难题。所以勒杜克设计了新颖的整体逃生舱，前机身在紧急情况下可以整体弹射分离，安装在座舱后部的降落伞随后打开，机头朝下缓缓降落。

勒杜克O.10的桶状机身就是冲压发动机，内部容纳着直径1.5米的冲压发动机燃烧室。环形燃烧室从内到外、从前向后被五个同心环分为3个燃烧室。整个燃烧室共有500个细小的燃油喷嘴，每个喷嘴后方还有一片小扰流叶片以实现航空煤油的最佳雾化。发动机的最大推力估计可达2000千克力（约19.6千牛），在飞行中飞行员可以通过控制喷油嘴打开的数量来调节发动机推力。由于该机没有自行起飞的能力，所以雷内·勒杜克设计了SE-1600和SE-1910火箭助推轨道滑车，架设在滑车上的勒杜克O.10可在助推滑跑中达到冲压发动机的起动速度，点火后起飞。

勒杜克O.10采用了前三点式起落架

勒杜克O.10的模型在1938年的巴黎航展上公开露面，法国人夸下海口说该机的最大速度可达1000千米/小时，最大高度30000米！

勒杜克O.10的进度很快，到1940年维拉库布莱工厂已经完成了机身的制造，同时也准备开始进行冲压发动机的地面测试。但德军的入侵打破了一切，布雷盖工厂被迫迁离巴黎，勒杜克的飞机也转移到自由区的图卢兹蒙图德兰工厂。德军已经掌握了勒杜克O.10的情报，随后接管了整个项目。德国人提出放弃助推滑车，改为Do 217驮载勒杜克O.10起飞，在达到起动速度后释放飞机，这样更加方便安全。但由于法国工程师和工人的消极怠工，再加上盟军轰炸了蒙图德兰工厂，勒杜克O.10严重受损，二战中德国人根本没有机会进行该机的试飞。

二战结束后雷内·勒杜克继续进行O.10项目，由于物资短缺，项目进展缓慢。雷内·勒杜克借鉴了德国人的方案，准备用运输机驮载的方式进行勒杜克O.10的试飞，为此专门改装了4架SE-161“朗格多克”四发运输机。他们在“朗格多克”的背部安装了三副三角支架，前两副与勒杜克O.10的翼根固定点连接，后一副尾部支架中有一根用于调节飞机迎角的液压支柱，与勒杜克O.10尾部固定点连接。当组合体达到启动速度后，勒杜克O.10开始点火，“朗格多克”随后进行小角度俯冲，尾部支架的液压支柱缩短使勒杜克O.10仍保持一定的迎角，然后断开连接点双方脱离。

1946年第一架验证机勒杜克O.10-01终于完工，同年11月19日勒杜克O.10/“朗格多克”6号机组合体在布拉尼亚克机场进行了首飞。当时勒杜克O.10的试飞员是让·戈诺尔，运输机的飞行员是让·佩兰上校（他后来成为此类任务的专家）。首飞只持续了几分钟，坐在勒杜克O.10座舱中戈诺尔基本上无所事事。

成功进行了几次组合体试飞后，1947年10月21日勒杜克O.10脱离载机进行了首次无动力滑翔飞行。整个脱离过程非常顺利，证明了驮载方案的可靠性。但戈诺尔在着陆时冲出了跑道，导致起落架爆胎。政府专家试图暂停试飞以策安全，但被让·戈诺尔说服继续开展试验。随后试飞团队又进行了几次组合体飞行试验和两次滑翔试飞。由于勒杜克O.10还没有安装冲压发动机的高速燃油泵和燃油流量监控系统，并且也没有现成的设备可以采购，所以雷内·勒杜克只能自行研制。从1948年初该机开始停止试飞等待设备的到位。

飞行员从右上方圆形舱门进入勒杜克O.10

勒杜克O.10-03的翼尖配重舱

直到1949年4月21日，勒杜克O.10才进行首次动力飞行。组合体从布拉尼亚克机场起飞爬升至4000米高度，当速度达到360千米/小时后，让·戈诺尔起动了冲压发动机。让·佩兰驾驶“朗格多克”做了一个小角度俯冲，在3200米高度以430千米/小时的速度释放了勒杜克O.10。冲压发动机以半推力状态持续运行了9分钟，使勒杜克O.10加速到680千米/小时，并爬升至5400米。勒杜克O.10成为世界上首架只靠冲压发动机完成飞行的飞机，从而在航空史上占据了一席之地。

在这次成功的鼓舞下，勒杜克O.10开始进行发动机最大推力试飞。冲压发动机最大推力时整机推重比达到0.71，使该机具有突出的爬升性能。让·戈诺尔发现在短短几分钟内，勒杜克O.10就能爬升到11000米高空，其40米/秒的爬升率是F-86战斗机的两倍。在另一次试飞中，戈诺尔在11000米加速至马赫数0.85时遭遇声障，飞机突然自动上仰急速爬升了600米，把戈诺尔惊出一身冷汗，这也是法国飞机首次遭遇声障。

为了获得更大的发展，雷内·勒杜克辞去在布雷盖公司担任的职务并创立了自己的公司。新生的勒杜克公司坐落在巴黎大区的阿让特伊，在此雷内·勒杜克制造了第二架验证机勒杜克O.10-02。由于巴黎大区的气象条件对试飞非常不利，所以在1951年雷内·勒杜克把试飞工作转移到法国南部普罗旺斯地区的伊斯特尔空军基地，还在伊斯特尔建造了一段冲压发动机的测试滑轨，人称“勒杜克铁道”。

勒杜克O.10-02加入后让·戈诺尔忙不过来了，于是飞行员伊凡·利托尔夫在工程师让·科里奥尔的指导下加入了试飞工作。随后法国试飞中心（CEV）也参加试飞，派出了试飞员让·萨拉伊。

在法国航宇博物馆展出的勒杜克O.10-03。注意舷窗下方写上了雷内·洛林的名字，以纪念这位冲压发动机先驱。

在前两架验证机的基础上勒杜克设计了勒杜克O.16，与勒杜克O.10不同，该机在两侧翼尖各安装一台推力250千克力（2.45千牛）的透博梅卡“玛波尔”I涡喷发动机，以试图改善降落性能。1951年2月1日勒杜克O.16进行了首次驮载试飞，2月8日进行了首次滑翔试飞，5月2日进行了首次动力试飞。1952年10月9日CEV还使用缴获的He 274作为载机，驮载勒杜克O.16进行了分离试飞。

在试飞中勒杜克O.16暴露了翼尖发动机在工作时会导致机翼变形，并且由于推力不同步产生偏航问题。飞行员在降落时需要同时操作三台发动机，还要修正偏航，简直是手忙脚乱。所以几个月后勒杜克O.16的翼尖发动机就被拆除，取而代之的是流线型配重吊舱，编号也改为勒杜克O.10-03。

1951年9月美国空军派出阿尔伯特·博伊德和查克·耶格尔在伊斯特尔基地试飞了勒杜克O.10，证实该机的性能的确优于F-86。

1951年11月27日让·萨拉伊驾驶勒杜克O.10-02进行第44次试飞时，冲压发动机突然熄火，萨拉伊立即进行紧急迫降，因接地速度过大，前机身在冲击中脱离。飞机全毁，让·萨拉伊拉也受重伤。噩运继续笼罩，1952年7月25日伊凡·利托尔夫驾驶勒杜克010-01试飞，点火后未能与载机成功分离，与“朗格多克”载机相撞。让·戈诺尔驾机紧急降落，在机腹迫降中受重伤，飞机也严重受损。

出于安全因素，唯一幸存的勒杜克O.10-03的最大速度被限制在马赫数0.84。1954年1月19日该机进行了第83次也是最后一次试飞，随后进入布尔歇机场的法国航宇博物馆展出。

勒杜克O.21

受到勒杜克O.10的鼓舞，法国空军咨询雷内·勒杜克是否能研制一种冲压发动机截击机，尽管不要求该机具备超声速能力，但却要求具有惊人的275米/秒的海平面爬升率。雷内·勒杜克为此提出了勒杜克O.20方案。该机可从火箭滑车上起飞，总重4.5吨，内置两门20毫米机炮并可挂载空空火箭。与勒杜克O.16相同，勒杜克O.20在机翼两端也各安装一台小型涡喷发动机。军方订购了一架勒杜克O.20原型机，但很快以性能过时为由将该机转为验证机。1951年12月雷内·勒杜克收到了修改后的勒杜克O.21验证机订单。

勒杜克O.21结构图

勒杜克O.21三视图

乘员：1机长：10.25米高度：3.45米翼展：10.52米翼面积：16.0平方米空重：1700千克最大起飞重量：2900千克发动机：单台勒杜克冲压发动机，推力2000千克力（19.6千牛）最大速度：900千米/小时实用升限：12000米

勒杜克O.21的头锥与座舱

1953年勒杜克O.21和试飞团队

勒杜克O.21与“朗格多克”运输机分离

勒杜克O.21与“朗格多克”运输机分离

勒杜克O.21沿用了勒杜克O.10的基本设计，针对勒杜克O.10在试飞中所暴露的缺点进行了改进。该机尺寸放大了30%，双翼梁平直机翼的相对厚度降低至8%，并在翼尖增加了副油箱，载油量增加到2865升。勒杜克O.21还沿用了勒杜克O.10的整体逃生舱设计，与勒杜克O.10不同的是，勒杜克O.21的单座座舱具有增压功能。鉴于勒杜克O.10座舱视界糟糕，勒杜克O.21的座舱前移至进气口前方，进气锥除了头部一小段为金属蒙皮外，其余部分都被环形有机玻璃风挡覆盖，大大改善了飞行员的视界；头锥可整体向前滑动以便飞行员进出座舱。为了使飞行员在降落时能够看到跑道，在风挡正上方还安装了潜望镜。座舱后部的空间安装有无线电、氧气设备、航电系统,以及逃生舱的降落伞。

因为勒杜克O.10的人力收放起落架设计不够可靠，勒杜克O.21改用液压收放的自行车式起落架，串列双轮主起落架向上收入机腹，尾部安装了固定式并列双轮尾起落架，在两侧翼尖副油箱中还有一对单轮起落辅助架，向上收入油箱。

勒杜克O.21最大的改进在于发动机，冲压发动机直径增加到2.3米，环形燃烧室也由五层结构进化为六层结构，预计推力达9600千克力（94.14千牛），整机推重比超过了1.6！该机的环形燃烧室中心安装了一台280轴马力（约206千瓦）的透博梅卡“阿都斯特”I涡轴发动机，用于驱动液压伺服机构、发电机和燃油泵，这在当时是一大创新。涡轴发动机从座舱后的一圈环形槽状进气口引气，燃气排入冲压发动机燃烧室。由于涡轴发动机并不产生推力，所以勒杜克O.21仍需要驮载起飞。尽管该机是验证机，还是预留了机炮的安装空间。雷内·勒杜克希望该机能实现超声速飞行，但该机的主要任务是研究冲压发动机的自动控制油门。

1953年第一架勒杜克O.21-01验证机完工。5月16日的一个晴朗的早上，“朗格多克”驮载勒杜克O.21-01进行了首次试飞，8月7日进行了首次动力试飞。让·萨拉伊和伊凡·利托尔共同承担勒杜克O.21和勒杜克O.10-03的试飞任务。1954年3月1日第二架勒杜克O.21-02加入试飞，两架勒杜克O.21共进行了385架次试飞，其中248架次是分离后的自由飞行。由于勒杜克O.21仍是亚声速设计，在试飞中的最大速度才飞到马赫数0.9，实用升限20000米，海平面爬升率为惊人的200米/秒，在9000米高度仍能维持在40米/秒。因为勒杜克O.21仍是验证机，所以没有精确的航程数据，在点火后冲压发动机能持续运行12分钟。

1955年6月CEV在巴黎航展公开展示了两架勒杜克O.21验证机，两架“朗格多克”驮载着勒杜克O.21在航展的显著位置进行了静展。随后CEV试飞员伯纳德·威特驾驶勒杜克O.21进行了飞行表演，“朗格多克”/勒杜克O.21组合体在350米高度分离，威特进行了一次低空高速通场，轰鸣的“飞行子弹”震撼了全场观众。

1956年12月4日，在勒杜克O.22投入试飞之后，两架勒杜克O.21正式退役。

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勒杜克O.22

勒杜克O.10和O.21给法国空军留下了深刻印象，他们希望雷内•勒杜克能研制出一种马赫数2.0的截击机，可在短时间起飞并快速爬升以截击来犯的苏联轰炸机。在勒杜克O.21的试飞步入正轨后，雷内•勒杜克开始了勒杜克O.22的研制。

即使以今天的眼光来看，勒杜克O.22的外形仍然相当科幻，带座舱的头锥更加尖锐，桶状机身更加笔直。为了实现超声速飞行，勒杜克O.22终于采用了后掠翼设计，由于相对厚度更薄导致整机载油量下降到2500升。同时该机还采用了带下反角的全动平尾，在超声速时可以提供更好的俯仰控制。此外所有的操纵翼面都配备了勒杜克专利的伺服系统。勒杜克O.22的尾翼翼尖都有配重棒用于除颤，机翼的细长翼尖副油箱也可以起到相同的作用。

勒杜克O.22结构图

勒杜克O.22三视图

勒杜克O.22侧视线型图

勒杜克O.22的机头锥，包含有座舱。

勒杜克O.22的头锥可以整体前移，供飞行员进出座舱。

勒杜克O.22最大进步是具备了自主起飞的能力，无需“朗格多克”运输机的驮载。该机在冲压发动机的环形燃烧室中心安装有一台3000千克力（29.42千牛）的斯纳克玛“阿塔”101D3涡喷发动机，为此加大了座舱后的环形槽状进气口。涡喷发动机可在起降时使用并负责把飞机加速至启动速度。勒杜克O.22采用了前三点式起落架，前起落架向前收入头锥，主起落架向后收入翼根。勒杜克O.22的冲压发动机直径2米，环形燃烧室为更复杂的七层六燃烧室结构，估计最大推力达到16000千克.雷内·勒杜克乐观地预计勒杜克O.22在16000米高空能飞到马赫数2.0，海平面爬升率达到惊人的370米/秒。

1956年12月26日让·萨拉伊驾驶勒杜克O.22-01进行了首飞，不过只使用了涡喷发动机。1957年6月18日在第34次试飞中勒杜克O.22首次开动冲压发动机。1957年12月21日勒杜克在第141次试飞中达到了马赫数1.15的速度。12月23日该机在一次地面测试中尾喷管起火损坏。

尽管勒杜克O.22是作为超声速截击机设计的，但在试飞中的最大速度始终未能超过马赫数1.15，因为机身没有根据面积律进行修形，跨声速阻力过大。此外冲压发动机耗油量过大，勒杜克O.22的2500升燃油只够冲压发动机消耗30分钟，发动机在高空的表现也不够稳定。

勒杜克O.22试飞时的尾焰

假想中的法国空军勒杜克O.22，机腹下挂载两枚马特拉R.530空空导弹。

法国航宇博物馆的勒杜克O.10-03与勒杜克O.22

法国此时已经陷入阿尔及利亚战争的泥潭，大幅削减了新武器研制项目的拨款，法国空军对冲压发动机的热情开始消退。1957年10月20日勒杜克O.22项目正式终止，此时第二架勒杜克O.22-02已经完工了80%，唯一的勒杜克O.22验证机同样进入法国航宇博物馆永久保存。同样遭此命运的还有诺德N.1500三角翼冲压/涡喷混合动力截击机（详见本刊2013年第8期“‘幻影’三角翼传奇的引领者——诺德超声速三角翼截击机”一文），后者在1958年飞出了马赫数2.0的最大速度，比勒杜克O.22更加成功。最终法国空军选择了更简单和廉价的达索“幻影”III截击机，成就了“幻影”家族的传奇。

在勒杜克O.22失败后，雷内·勒杜克再也没有涉足飞机制造业。勒杜克公司搬迁到法国东部的默尔特-摩泽尔省，主业是制造液压元器件。不过雷内·勒杜克的研究为法国积累了大量的宝贵经验，为冲压发动机的实用化做出了卓越的贡献，法国从50年代起在冲压发动机领域就一直保持领先地位。

勒杜克O.22数据：乘员：1机长：18.21米高度：4.86米翼展：9.95米翼面积：22.1平方米空重：6830千克最大起飞重量：8995千克发动机：一台勒杜克冲压发动机，推力6500千克力（63.74千牛），一台“阿塔”101D3涡喷发动机，推力3000千克力（29.42千牛）最大速度：1200千米/小时实用升限：20000米