原创 航空小筑的方方 2025-02-26 11:30 广东
省流：全文2800字，对航空史没兴趣的可以退出了。
这两天老刷到英国“闪电”截击机的图文。刚好，个人对这架独树一帜的飞机也是非常感兴趣的，上学的时候还做过一架闪电的模型（好像是火柴盒出品的）。
借此机会，对该机长期以来的一些疑问进行重新解读，也算还愿吧。
首先说背景。
任何一种飞机，抛开背景谈设计都是扯淡的。事情的起源似乎应该从1942年那个雄心勃勃的E.24/43超音速研究飞机规划说起。E.24/43计划开发一种平飞速度达到1600km/h的飞机（注意是1942年），而迈尔斯飞机公司凭借与军方的关系拿下了合约，并积极推进M.52研究机计划。
到了1946年2月，艾德礼工党政府的预算大斧终于砍到了M.52身上。弗兰克·迈尔斯被通知立刻停止该项目。负责通知的洛克斯派塞（艾德礼工党政府掌玺大臣和副首相）表示：他相信飞机在很多年内都不会以超音速飞行，而且可能永远也不会这样做——额外补充一下：1年8个月后，贝尔X-1完成首次超音速飞行。
打脸的当然不止这个。在英国空军随后进行的防空拦截测试中，流星F.4战斗机拦截堪培拉轰炸机失败，证明英国空军现有防空体系无法拦截一架在50000英尺（15000米）高度和0.85马赫（903公里/小时）速度飞行的轰炸机。作为英国早期超音速战斗机的积极推动者，前韦斯特兰飞机公司首席设计师W.E.W.“泰迪”·佩特借此机会，于1947年向军需部提出了研制新型超音速战斗机的建议。军需部据此发布了ER.103规范，要求研制一架能够以1.5马赫（1593公里/小时）和50000英尺（15000米）的速度飞行的飞机，这就是闪电截击机的开端。该机的核心目标：更快的速度，更大的爬升率——这在很大程度上影响了后面的一切细节。
为了满足速度指标，英国电气公司选择了60°后掠翼。但大家对于这种新型机翼两眼一抹黑，所以为了测试机翼和尾翼的设计并评估操控性，又专门搞了一种技术验证机，即肖特公司的SB.5。SB.5可以安装不同的机翼和尾翼进行多种构型测试，以便彻底了解新机翼的气动特性。最后，肖特SB.5的技术成果，几乎全数用到了闪电截击机上。
查资料的时候意外找到了一份SB.5的试飞报告，里面有些很有趣的细节。链接在此：https://reports.aerade.cranfield.ac.uk/bitstream/handle/1826.2/2826/arc-rm-3558.pdf?sequence=1，有兴趣的可以去看看。
背景说完，说第二个：发动机布局
闪电这种垂直纵列发动机布局，前无古人，估计后面也没有来者了。那么这种设计的真正目的是什么？这些年各种说法都见过了。结合前面的背景，比较靠谱的就是“减阻说”。这一说法，国内国外的相关文章都看过，但只提到了这种设计减小迎面横截面积，因此减小了阻力。但为什么减小了迎面横截面积，没说。
就闪电两台发动机的布局来看，虽然前后错置，但迎面投影并没有重叠之处。所以减小的截面积不会来自这里。
但是如果把机身转90°来看，基本上就明白了。也就是上部机身（含座舱）的投影和上部发动机投影有部分重叠了。
形象地说，横向并列双发+座舱是品字形，闪电这个布局就变成日字形了。说闪电的机身横截面积相当于装了1.5台发动机、而不是两台发动机，应该就来自这里了。
但是，从这里也可以看出，闪电的设计极端重视减阻，也带来了机内容积有限的弊端。之前一直说米格21是机体填充密度最大的战斗机，但现在看起来闪电至少是不相上下了。而且闪电发动机位置靠前，导致中后机身完全被尾喷管占据，喷口处600℃高温，周围除了一些粗笨的耐高温部件外，基本什么都布置不了，油箱就更别想了。所以闪电原型机续航性能很差。
下面是P.1A原型机，机身还是个直筒子，经典的腹部油箱/保型舱还没装上去。
在这种情况下，续航能力是必须要考虑的。毕竟闪电不是Me.163那种火箭截击机，它还得去跟毛熊轰炸机伴飞拦截。所以关掉一台发动机来节油远航，是一种现实而且在那个年代非常普遍的设计。比如美国XF-88以及其发展而来的F-101，都是这么干的。而且闪电的垂直纵列发动机布局，免去了单发时的偏航力矩。如果设计得当，利用发动机带来的抬头力矩作为配平力矩，连配平阻力都一并减小了。就从其单发操纵特性“不错”这个评价，就可以确定闪电的设计师绝对有这方面的考虑，而不是无意之举。
第三，发动机位置
由上图可见，闪电的发动机位置相比现代战斗机来说明显靠前。这种设计一方面有其历史背景——那个时代的喷气式飞机，特别是机头进气的，为了减小过长的进气道带来的总压损失，往往将发动机布置得比较靠前。当然，发动机靠前了，尾喷管就长，一样有推力损失，只不过取影响较小的一种——除此之外，也可以采用短喷管+长尾撑，像XF-88到F-101再到F-4，都是这种类型。只不过，这后一种必然要结合中高平尾布局，这种布局尾旋改出能力差，肖特SB.5在试飞中证实了这一点，所以最终闪电改用低平尾，也就堵死了短喷管+长尾撑的路子。
而另一方，则是飞机静稳定性的要求。从SB.5的试飞结果来看，60°的大后掠翼本身就具有边条翼的特点，前缘涡分离导致飞机在中等迎角以后变得不稳定——在那个使用机械操纵系统的年代，这就是要命的了。如果发动机再按现在的样式布置在机尾，导致重心大幅度后移，静稳定度进一步减小，这飞机就真不能飞了。
至于发动机前后错置，个人看法是出于安全性的考虑。如果任意一台发动机出现非包容性故障，飞出去的零件不至于打坏另一台。当然也可以采用装甲隔舱的形式，但重量就上去了——还得考虑前面背景中提到的速度、爬升率的约束。还有一个因素是防火。这也是闪电特有的毛病——如果上面那台发动机漏油，直接就能把下面的发动机给点了。前后错置的话，风险相对小一些，再加上其它防火隔热措施，只能说相对提高了安全效——但比起常规发动机布局的飞机，闪电在这方面的风险一直都存在。
第四，后掠翼还是三角翼
很多文章把闪电的机翼当作是内侧切角的三角翼。但下面这段话：
红线部分非常清楚地表明，机翼是后掠翼设计，只是在55%半翼展位置后缘后掠角改为0，这使得机翼看起来像三角翼内侧切了一块，而真实目的却是为了保证此处的副翼具有最高的气动效率——垂直气流方向偏转。相比起来，机翼内侧布置的襟翼效率就要差得多。SB.5为了改善襟翼效率，襟翼铰链线是可动的。即便如此，从试飞结果来看，其增升效率很有限，而阻力增大不少，而且还带来强烈的低头力矩。
这襟翼到了闪电上面又进一步简化，铰链线不动，效率更差。
第五，主起落架的收放
闪电采用了一个非常古怪的设计，主起落架由铰接点向外收起，收到机翼外翼段内。为了保证高速性能（再次强调背景），机翼采用薄翼型，外翼段绝对厚度就更小，由此导致主轮不得不采用扁平大直径轮胎。
所以问题是，主架不能向内收起吗？
答案是不行。因为内翼段就是闪电的主油箱。前面说了，闪电为了保证高速性能，机身横截面积非常小，加上发动机布局问题，机身内无法布置油箱。所以闪电的主油箱就在机翼内翼段，容量也不大（总共3200升，连襟翼内都有一个150升油箱）。这要把主起落架收到内翼段，闪电就真没法飞了。一直到了闪电F.3，才装上了那个著名的2800升腹部油箱，这也是该机被苏联人称作“怀孕米格”的由来。
后记：很久没有写这么长篇的了。有种去旧货摊淘到宝的感觉。这也是航迷的乐趣所在。
