要研究垂直起降技術是怎樣實現的,就要知道比空氣重的飛機是如何飛行的。飛機飛行需要克服兩種力—重力和阻力。重力是由飛機的氣動面,即機翼和尾翼產生的垂直升力平衡的;阻力則是由發動機提供的水平推力克服的。正常飛機的起飛過程就是飛機在發動機的推動下,在跑道上克服阻力向前滑跑,機翼在空氣中直線平移運動,利用特定翼型和飛行狀態產生的空氣壓差獲取升力。隨著速度的加快,升力也越來越大,當滑跑速度足夠大到使機翼產生的升力大於飛機的重量時,飛機就可以離開地面升空飛行了。由於在壹定的條件下飛行的阻力遠小於飛機的重量,所以飛機的飛行可以實現以小推力托起大重量,也就是推重比小於1,是壹種省力的飛行方式。
從上面可以看出,飛機要想飛行必須克服重力,而垂直起落飛機由於不需要滑跑,就不可能由機翼產生克服重力的升力。那到底如何才能實現在原地的垂直起降呢?只能有兩種方法,壹種是噴氣反作用力,壹種是利用空氣動力。
噴氣反作用力,就是由發動機向下噴氣產生的反作用力升力來克服重力實現垂直起降的。辦法有三個,壹個是偏轉發動機的噴管(如英國的鷂式),第二種是直接使用升力發動機提供升力,第三個是前兩種辦法的組合,同時使用升力發動機和主發動機(如前蘇聯的雅克)。根據牛頓第三定律,作用力與反作用力大小相等,也就是發動機的的推力與升力相等,那麽垂直起降時的推重比就得大於1才能垂直起降,與推重比小於1的飛機的飛行相比,這種反作用力升力並不省力,耗能太多,不實用,因此很難推廣。
空氣動力垂直起降,就是在發動機輸出的扭矩力作用下能利用空氣動力的裝置,比如風扇等,像美國的F-35B的升力風扇就是壹種。
但這種傳統的旋轉式的升力風扇還是問題多多,所以還要對傳統風扇進行改進,比如多環分級升力風扇,使風扇超薄,強力,堅固。
由於旋轉式的本質缺點不能改變,所以把扇葉由旋轉運動改變成平移運動,這種風扇的效能就提高了,並且矩形也利於安裝,也許是將來飛機垂直起降的壹個方向。 風扇由於是利用與空氣的相互作用力(主要是大氣壓力差,其次反作用力)為垂直起降的升力的,埋植在機翼中,與空氣的接觸面積大,所以升力強大,油耗較小,是個有前途的發展方向。