“滚回绘图板”被淘汰的飞行器方案367
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沃特 TF-120方案想想图 来自nasa
假米格在前面的文章的最后一部分，沃特公司对未来美军假想敌飞机的设想引起了读者极大的兴趣。除了那个显然被忽悠了的MiG-29，最后一架想象中的21世纪“米格”引起了大家的关心。当然了沃特的工程师当时（1987）联MiG-29的布局推测都错的离谱（实际上MiG-29已经服役5年了），这个所谓的2000年米格显然是没有啥根据的。沃特只是在这里放上了一个几年前他们自己的项目，“看上去像那么回事儿”，但后来莫名的和MiG 1.44项目以及东大的歼20的神似。
沃特的假想敌开发计划
这架飞机来自80年代初沃特自己的垂直起降五代机项目，TF-120，这个项目并非非常冷门，因为在自从中国歼-20首次露面以来，总有好事之徒拿这个项目说事儿。其实二者只是布局相似而已，就算是找参考也不真会找一个20年前淘汰的图纸方案，本期我们来讨论下这个“沃特版歼20”的故事。
串联风扇
70年代，美国海军为了“制海舰”概念轻型航母或者说载机巡洋舰项目提出了两个喷气式垂直起降载机需求招标，分别是Type A（支援飞机），和Type B（战斗机），沃特公司在两个项目中分别投标了V-536和V-530/534（）方案。
V-530
这两个方案的共同特点是都采用了沃特公司的串列风扇(Series Flow Tandem Fan SFTF)垂直起降技术。不过这两个项目都没有获胜，罗克韦尔的XFV-13项目赢得了Type B，但这架原型机因为计算失误而无法完成垂直起降。
V-536
1979年推出的沃特的V-536是一种双发重型垂直起降战斗机，采用了静不稳定的鸭式布局和双垂尾，沃特在这个项目上使用了串列风扇SFTF技术，这一技术的目的是为了降低下喷气流的温度，早期使用辅助升力引擎的垂直起降方案，都存在比较严重的甲板烧蚀现象。SFST的原理是将一组风扇前置于进气口处，水平飞行时作为常规风扇使用，起降阶段风扇气流通过百叶窗隔扇转向下方，主发动机从顶部的辅助进气口进气。
串联风扇原理
经过计算，沃特认为SFST可以将前部下洗气流温度降低到1000摄氏度以内，这样对甲板/跑道的影响降到最低。SFST另一个优势是可以保持全机重心靠后，有利于实现超音速飞行。NASA对V-536进行了总体评估，发现其在重量和性能方面具有可行性，但并未获批进入原型机阶段。
SFTF风洞实验装置
进入80年代，沃特继续将这套静不稳定的鸭式布局用在后面的项目上。与此同时SFTF也没有被放弃，在NASA的资助下，作为一种有前途的垂直起降方案继续进行可行性研究。
1981年，串联风扇方案在NASA的风洞中测试
TF-120
TF-120
在80年代初，沃特提出了一系列串列风扇垂直起降方案，统一使用了TF-1XX的编号。
TF-100和TF-120项目在1982年提出，二者非常相似，采用了静不稳定的鸭式布局和双垂尾布局，主三角翼中单翼带边条翼，翼身融合。在两侧进气道进气口下方各有一个垂直前翼，这个前翼可以在超音速阶段折叠。垂尾带下反腹鳍，穿过机翼中部，略微内倾。TF-100的前鸭翼位于机翼安装平面上方，TF-120的鸭翼则和机翼同平面安装。
NASA重点研究了TF-120概念，这一布局的优势是利用涡流的升力潜力，并随着迎角的增加实现气动特性的平滑变化。同时三角翼具备结构重量轻，内部燃料容积大，对垂直/短距起落飞机至关重要。双垂尾安装在机翼中段，以及下方的鳍有利于在大迎角时确保方向稳定性，还可以提升机头的指向性。所有的六个控制面都可用于产生侧向力。 四个腹翼为过失速区提供了有效的控制，以提高战斗敏捷性。
全面引入的电传操纵技术将有助于冗余的分布式气动控制。 TF-120控制系统元件的布置可防止由于气流分离、机械故障或战斗损坏而导致控制功率完全丧失。 静不稳定技术使从失速后恢复所需的操纵面尺寸最小化。
TF-120机身尺寸
TF-120燃料布置
前置的垂直翼除了可以产生法向力之外，还可以调整到-15度和-75度之间的任何角度。 向下位置时，它们有助于产生直接的侧向力并有助于方向控制。 在超音速时，它们向外折叠，以减小气动中心的后向应力，并增大纵向和横向应力。
TF-120的SFST原理说明
TF-120都采用了SFST都垂直起降方式，前风扇使用内置百叶转向，尾喷口是方形的转向盆口。机身背部的百叶窗式进气口在起降阶段开启，用于给引擎进气。这一配置在TF系列的大多数方案中都一样。
SFST在任务剖面中的状态
NASA研究认为其实际速度将可达到马赫1.6，并且具备强大的跨音速机动性能，此外还具备垂直起降能力。不过这个方案完全没有考虑隐身性能，没有内置弹仓，不具备超音速巡航也没有推力矢量控制。
TF-120
TF-1XX
沃特的SFTF概念研究并没有止步于TF-120，在1982-1984年期间还有其他TF布局方案。
TF-130是一架下单翼战斗机，尺寸比TF-120略小，仍然采用类似的鸭式双垂尾布局，全动的前垂直翼取消了。
TF-130
TF-130 燃料布置
TF-140是TF-130的上单翼版本，前置风扇采用了转向喷管。
TF-140
TF-140
TF-140
还有一个未知版本采用了中单翼。
未知名称 中单翼的TF概念
TF-150回归了TF-120的气动布局，但使用了前置转向喷管，垂尾向机翼两端移动。
TF-150
在TF-200方案采用了前掠翼。
TF-300是更加紧凑的设计，机头进气。
TF-300
NASA的研究虽然认为TF-120方案有很多的优势，但还是提出这个布局仍然有很大的空气动力学不确定性，并给出了进一步的风洞研究路线。没有证据表明这个TF系列方案进入了后续风洞研究，沃特的这个设计止步于初步方案。NASA的这些研究被认为是当时ATF计划的一部分，相关数据为未来的五代机研发提供了基础。
1.44和歼-20
有趣的是在铁幕另一边的米高扬设计局和90年代的成飞，也都选择了净不稳定鸭式三角翼布局，三者的相似性我觉得与其说是“抄袭”不如说纯粹是一种巧合，因为大家都有一流的跨音速风洞，吹出同一个高分数布局也不奇怪。这也从侧面证明了歼-20的布局在非推力矢量机动性上的绝对优势。@nordland 今日头条 原创首发
NASA报告中的TF-120风洞模型图纸
