从《流浪地球2》看固定翼垂直起降战斗机的发展

摘要：固定翼垂直起降战斗机技术起源于上世纪50年代，应用该技术的战斗机可进行原地起降，不需要借助传统的飞行跑道。固定翼垂直起降战斗机技术发展至今，已有多个成熟的应用型号，包括英国的“鹞”/“海鹞”式系列和美国的F-35B等，而《流浪地球2》中设定的歼-20C也是一款使用该技术的战斗机。

关键字：《流浪地球2》、固定翼垂直起降战斗机、歼-20C

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图为：电影《流浪地球2》中的歼-20C固定翼垂直起降隐身战斗机原地起飞画面

火爆2023年中国电影春节档的《流浪地球2》中，展示了一款目前仅存在于科幻电影世界中的歼-20C固定翼垂直起降隐身战斗机。根据电影中的设定，该机是“太阳危机”时期，中国在第五代战斗机歼-20基础上研发的一款双座双发固定翼垂直起降隐身重型战斗机。

图为：红外热成像仪视角下垂直起降过程的英国“鹞”式固定翼短距起飞/垂直起降战斗机，该机采用“喷气发动机推力转向”技术，其垂直起降过程中，机上的可控喷管朝下并喷射出高温燃气

固定翼垂直起降战斗机，指利用垂直起降技术起降的固定翼战斗机。有别于传统的固定翼战斗机，固定翼垂直起降战斗机不需要滑跑就可以完成起飞和降落，对起降场地的要求极低，进而可以很方便的在战场前沿、航母以及两栖攻击舰上使用。从原理上简单来说，要想让固定翼战斗机在原地进行垂直起降，就要给战机本身提供足够大的向上推力，以使用“喷气发动机推力转向”技术的固定翼垂直起降战斗机为例，其在进行垂直起降时，布置在机体上的若干可控喷管就要朝下并喷射高温燃气，且逐渐在飞控系统的控制下慢慢改变喷管角度，从而让飞机在保持一定的向上推力同时，还拥有可以向前飞行的推力。

图为：采用“尾座式螺旋桨”技术的美国康维尔公司XFY-1垂直起降试验机

图为：法国C.450垂直起降验证机采用了“尾座式喷气发动机”技术

图为：德国VJ-101C垂直起降验证机

上世纪50年代开始，东西方冷战逐步加剧。为了在战争真正爆发后，己方机场被摧毁的环境下，战机还能顺利升空作战，同时，也为了满足在航母等特殊环境下的使用需求，世界多国开始固定翼垂直起降战斗机技术研究，并先后发展出了应用“尾座式螺旋桨/喷气式发动机”、“翼稍喷气发动机倾转”、“喷气发动机推力转向”、“涵道升力风扇”以及“涵道升力风扇+可控矢量喷管”等技术的固定翼垂直起降战斗机。其中，使用“尾座式螺旋桨/喷气式发动机”技术的代表为美国康维尔公司的XFY-1垂直起降试验机和法国C.450垂直起降验证机；使用“翼稍喷气发动机倾转”技术的代表为德国的VJ-101C垂直起降验证机；使用“喷气发动机推力转向”技术的代表为英国的“鹞”/“海鹞”式系列固定翼短距起飞/垂直起降战斗机、美国AV-8系列固定翼短距起飞/垂直起降战斗机、前苏联的雅克-38固定翼短距起飞/垂直起降战斗机与雅克-36垂直起降技术展示机；使用“涵道升力风扇”技术的代表为中国的“四号任务”（一号方案）；使用“涵道升力风扇+可控矢量喷管”技术的代表为美国的CALF计划（X-32、C-160/180/190/230方案等）和F-35B固定翼短距起飞/垂直起降隐身战斗机、前苏联的雅克-141固定翼短距起飞/垂直起降战斗机。

图为：在航母上进行垂直起降的英国“海鹞”式固定翼短距起飞/垂直起降战斗机

图为：美国AV-8B固定翼短距起飞/垂直起降战斗机

图为：苏联雅克-38固定翼短距起飞/垂直起降战斗机

图为：中国“四号任务”（一号方案）中构想的基于歼-6战斗机改进而来的垂直起降战斗机，该机配备有4个涵道升力风扇

图为：美国CALF计划里的C-160/180/190/230方案示意图

在以上提及的固定翼垂直起降战斗机中，真正服役使用的只有英国“鹞”/“海鹞”式系列、前苏联的雅克-38和美国的AV-8系列三种固定翼短距起飞/垂直起降战斗机。其中，美国AV-8系列固定翼短距起飞/垂直起降战斗机是英国“鹞”式系列固定翼短距起飞/垂直起降战斗机的美国版。不过，受限于当时的技术水平，这三种固定翼垂直起降战斗机的最大飞行速度仅能达到亚音速的水平。为此，在这之后，让固定翼垂直起降战斗机也具备超音速飞行能力，就成为了后续固定翼垂直起降战斗机的发展重点之一。例如，上文提及的使用“涵道升力风扇+可控矢量喷管”技术的前苏联雅克-141短距起飞/固定翼垂直起降战斗机和美国F-35B短距起飞/固定翼垂直起降隐身战斗机，都具备超音速飞行能力。而在《流浪地球2》影片中出现的歼-20C固定翼垂直起降隐身战斗机，采用的也是“涵道升力风扇+可控矢量喷管”技术，且根据影片中的设定，该机搭载有先进的变循环发动机，不仅能原地垂直起降，还具备超音速巡航能力。

图为：苏联雅克-141固定翼垂直起降战斗机

图为：美国F-35B固定翼垂直起降隐身战斗机

图为：美国F-35B固定翼垂直起降隐身战斗机垂直起降过程时的动力剖视示意图

图为：《流浪地球2》里出现的采用“涵道升力风扇+可控矢量喷管”技术的歼-20C固定翼垂直起降隐身战斗机

但即便如此，相比于采用传统起降方式的固定翼战斗机，目前的固定翼垂直起降战斗机在很多性能上仍然无法达到前者的标准。特别是在采用原地起降方式的时候，由于需要消耗更多的燃料，因而固定翼垂直起降战斗机的航程就会受到明显的制约。同时，固定翼垂直起降战斗机的技术难度相对更高，结构也较为复杂，日常的维护也更加繁琐。因此，以上这些缺点，在今后固定翼垂直起降战斗机在发展过程中也是需要解决的。此外，未来的固定翼垂直起降战斗机还应该具有更高的智能化水平，让飞机的控制变得更加简单、安全和高效，这才能让固定翼垂直起降战斗机获得更广的应用和更强的战力。

出品：科普中国军事科技

科学顾问：费伯禹

策划：金 赫

作者：渊亭防务

监制：光明网科普事业部