垂直起降戰機的發展史：從豎立飛機到偏轉推力的蛻變

最早開發的第一代垂直起降戰鬥機，是1950年代美國洛克希德公司(Lockheed)的尾坐式(tail-sitter)XFV-1、康維爾公司(Convair)的XFY-1、和瑞安公司(Ryan)的X-13，當時戰鬥機的發動機推力已相當接近飛機重量，設計人員因而認為只要讓推力再增加少許，這種尾坐式戰鬥機就能以機頭向上、機尾朝下的方式垂直起降。不過XFY-1試飛的結果顯示飛機的操控性很差，由垂直轉換到水平飛行姿態並不容易，飛機懸停控制力也不佳，要垂直起降非常困難，處於仰躺姿態的飛行員既無從得知地面的遠近，也不知道機身降落速率的快慢，要順利降落是一大挑戰，並非每一個飛行員都有能力安全起降。

洛克希德XFV-1

康維爾XFY-1

瑞安X-13

第二代的垂直起降戰鬥機如1960年代法國幻影IIIV，除了傳統的機尾發動機外，還在機上加裝8台專門降落用的垂直發動機，飛機仍然以傳統的水平姿態起飛，飛行員也能藉由觀察地面遠近判斷飛機的下降速率。不過，加裝的8台發動機佔用機身太多空間，在飛機巡航時毫無用處;而飛機起降時，原本的發動機不僅沒有施展的餘地，反成為飛機上多餘的重量，因此這種戰鬥機的航程、掛載能力很不理想，例如幻影IIIV就無法掛載任何武器。另外垂直發動機排出的廢氣不但會造成機身腐蝕，如果竄入垂直發動機的進氣道內，還會造成發動機失速而喪失推力，對飛機的起降安全構成一大威脅。

幻影IIIV

1970年代第三代垂直起降戰鬥機的西德VJ-101使用傾轉式發動機。VJ-101的外形很像F-104，使用6台發動機，2台並列位於駕駛艙後方，專用於產生垂直升力，另外兩翼尖各有一具內裝2台發動機的旋轉式發動機吊艙。垂直起降時發動機吊艙為垂直方向，與駕駛艙後方的2台發動機共同提供垂直推力，巡航飛行時發動機吊艙旋轉成水平方向，提供水平推力。不過這種飛機要由巡航姿態變換到垂直起降姿態非常困難，反之亦然，而且垂直起降所需的發動機推力大且體型大，氣動阻力自然大，航程、載重都不盡如人意。

西德VJ-101

同時期西德的VAK 191和俄羅斯的雅克-38、雅克-141采結合偏轉發動機推力和加裝升力發動機(lift engine)的混合方式。VAK 191使用2台升力發動機，1台在駕駛艙後方，1台在機翼後緣後方，2台升力發動機中間為1台偏轉式發動機，提供垂直及水平方向推力;雅克-38與雅克-141的推進及升力方式很類似，都是在駕駛艙後方安裝2台升力發動機，機尾的主發動機噴管為可旋轉式，垂直起降時，由2台升力發動機和可向下彎折90度的主發動機噴管負責所需的垂直推力，起飛後主發動機噴管自動改成水平方向，提供飛機水平飛行的向前推力。這種方式的升力發動機佔用太多機身空間，也產生熱廢氣迴流機身造成腐蝕及發動機失速的問題。

VAK 191足足安裝了三台發動機

雅克-38的發動機布置

雅克-141的發動機布置

目前最成功的垂直起降戰鬥機，是採用偏轉發動機推力來提供飛機懸停所需的升力。現今唯一現役的AV-8B就是使用一具高旁通比發動機，機身兩側前後各有1個可向下偏轉的噴管，垂直起降時4個噴管一起旋轉到垂直向下位置，提供飛機垂直懸停推力，水平飛行時則向後偏轉，以提供飛機向前的推力。AV-8B的航程、載重能力都足以與一般的輕型戰鬥機相媲美，只是發動機直徑太大，飛機受外形限制無法超音速飛行。

相比之下，「鷂」的旋轉噴管設計只用一台發動機就實現了STOVL

簡單來說，垂直起降戰鬥機的發展過程可歸納如下︰先是豎立飛機，接著是豎立發動機，然後是偏轉發動機，最後則是恍然大悟只需偏轉推力即可。