子宁

如今，F-35B垂直/短距起降（V/STOL）战斗机已经服役，在它之前，AV-8B“鹞”式战斗机也曾在海湾战争中卖力拼杀。这些V/STOL飞行器能有今天的发展，得益于过去几十年人类在该领域的不懈研究，VZ-9“阿弗罗”碟形飞车、贝尔65型倾转喷气发动机、X-14验证机、肖特SC.1飞机、德国EWR VJ 101、洛克希德XV-4“蜂鸟”，以及文章的主角——瑞安（Ryan）XV-5升力风扇飞机。它们就像生物进化一样，将有用基因不断积累，才有了今天较为成熟的、先进的F-35B战斗机。

XV-5A试飞时坠毁     格里·伍德（Gerry Wood）/绘

为实现飞行器垂直起降功能，人们首先想到、并付诸实践的是——升力风扇，利用风扇推力直接将飞行器垂直推举起来，XV-5就是如此。

1961年11月，通用电气（GE）公司赢得了美国陆军的合同，开发一款能够为飞行器提供垂直起降功能的动力系统，飞行器的设计、制造以及测试分包给了瑞安公司，GE保留对动力系统和飞行器集成性的测试任务。而在此之前的1958年，美国陆军就与GE公司签下合同，共同研发一款由气体发生器提供动力的涡轮发动机方案，以此验证垂直升力/常规推力动力系统的潜在价值。

美国陆军将研发测试工作分别交由瑞安和洛克希德两家公司，它们各自启动了VZ-11-RY和VZ-10“蜂鸟”垂直起降飞行器的研发工作，这两个型号在1962年被重新命名为XV-5和XV-4，“X”为美国研发的技术验证型飞机代号，“V”则是“垂直”（vertical）的英文首字母。

XV-5飞行器的垂直起降方案原理十分简单，主翼上2台直径62.5英寸（约1.59米）的GE X353-5升力风扇为XV-5提供主要升力，驾驶舱前侧机鼻处安装一台直径36英寸（0.91米）的同型号升力风扇，用以配平与控制俯仰。为升力风扇提供动力的则是2台GE J85-GE-5型涡喷发动机，单台推力11.82千牛。升力风扇由涡喷发动机喷出的高速尾气经管道引导至风扇外环驱动风扇转动，主翼上的单台升力风扇推力达33千牛，前部风扇推力约为5.2千牛，这使XV-5的最大升力推力达到71.2千牛，约为水平推力的3倍。为增加安全裕度，XV-5的升力风扇引气管道采用交叉供气，即一台J85发动机的尾气可同时供给左右2台升力风扇，这使XV-5在即使失去一台发动机的情况下，也可以安全平稳地着陆。有趣的是，当XV-5损失一台发动机时，其损失的垂直升力仅为40%，而非50%，这归功于风扇的功率吸收特性。

垂直起降飞行器的控制从来都是难点，XV-5也不例外。机鼻的小型升力风扇十分重要，垂直运动时整机的俯仰力矩全部由它提供，它同时还决定着XV-5改变飞行状态时的姿态控制。滚转与偏航则是通过主风扇下方百叶窗叶片角度的差动变化。垂直运动的XV-5操控方式与传统直升机的控制类似。

由于升力风扇的转动是通过气流吹动风扇叶尖，因此升力风扇没有驱动轴、轴轴承、齿轮箱以及滑油冷却等复杂系统，其可维护性较传统升力风扇相比大大提高，安全性也得以提升。升力风扇需要关注的指标仅有转速与风扇腔体温度。正因如此，GE X353升力风扇可以风沙环境中大胆使用。

XV-5B透视图，可清晰看出该机动力系统。

XV-5A一共建造了2架。1964年5月25日，第一架XV-5A成功进行了常规形式的起降测试，第一次悬停测试在同年6月进行。5个月后，XV-5A又成功进行了垂直改平飞的测试。时至1966年底，共有15名试飞员在两年间的试飞中对XV-5A进行了全方位的测试，主要评估了该机在越南战场执行护航/救援任务的可能性。

与许多验证型号一样，XV-5在测试期间也经历了不少挫折。1965年4月27日上午，美国爱德华兹空军基地，一架正在进行飞行演示的XV-5A在垂直推力改水平推力阶段坠毁在跑道外的盐湖湖床上，首席工程试飞员卢·艾弗雷特当场死亡。当时，2架XV-5A正在展示垂直风扇的高、低速飞行性能，艾弗雷特驾驶的飞机在高速时转换推力，并将机头推低30°，转换失败。调查显示，失事是因为当时飞机的速度远远大于垂直升力改水平推力飞所限制的转换速度，飞机未能及时产生足够的升力。

另一架XV-5A在1966年10月的一次测试中也发生了致命事故。当时，这架XV-5A机身左侧，机翼前方加装了一个救援假人，飞机在低速飞行时高度陡降，飞行员试图稳住飞机并下降高度时，因为摇晃，绳索被机翼升力风扇巨大的吸力吸入风扇腔体，导致左发升力损失，飞机向左滚转，飞行员拉动弹射座椅，但此时飞机向左滚转严重，座椅弹出方向几乎与地面平行，飞行员坠地牺牲（题图所绘）。XV-5A虽然也一同坠地，但损坏程度一般，这架命大的XV-5A随后被修复，安装了重新设计的、轮距更大的起落架，升级了驾驶舱，且移除了推力扰流器，它被重新命名为XV-5B。

吸取了此前的失败经验，XV-5B除修改起落架和驾驶舱外，还修改了稳定器与分流阀制动器之间的链接设计与油气管路系统。XV-5B在1968年6月24日首飞，一个月后转场至NASA的试飞中心，随后又进行了3年的各种测试。

多年测试后的评估表明，XV-5A垂直起降飞行器的升力风扇设计概念是有效的，操作程序简单，适应性较好，但低于15英尺（约4.5米）时的地效效应较差。同时，XV-5A没有集成化的垂直升降控制系统，飞行员需要花费大量精力控制垂直運动姿态，大大降低了飞行员在潜在威胁情况下的自我处置能力。

XV-5还有一个致命缺点，垂直改平飞的转换速度区间太小，垂直风扇开启时的最大平飞空速约104节，而常规喷气飞行的最小空速约89节，理想情况下，从传统喷气到垂直风扇模式转换时飞行器的空速应为95节，垂直转为平飞空速为88节，这种近乎苛刻的狭窄操作范围要求严重限制了XV-5的操作灵活性，飞行员几乎难以做到。

由于机翼上安装了2台大型升力风扇，以及复杂的供气管路，XV-5的内部空间也被大大压缩，被压缩最严重的就是机翼油箱空间。与此同时，风扇导致机翼厚度增加，飞机最大巡航速度仅为880千米/小时，这比Me 262等一些二战时期的飞机还慢。种种原因，XV-5最终完成了其“X”型号的使命——技术验证，而未走到服役量产的那一天。美国阿拉巴马州拉克堡的陆军航空博物馆，最终成为了它颐养天年之所。

责任编辑：陈肖