美國的3D矢量噴嘴咋搞出來的？NASA用安裝鴨翼的F15戰機

美國的3D矢量噴嘴咋搞出來的，NASA用一種安裝鴨翼的ACTIVE戰鬥機

眾所周知，美軍的戰鬥機是不用鴨翼的，前段時間我介紹了F-15短距起降/機動技術驗證機（STOL/MTD），也就是NASA現在用的F-15B戰鬥機，是將F-18的尾翼「移植」到F-15機頭當鴨翼的。很多朋友不理解為什麼要這麼「移植」，也認為這是NASA的飛機不是美國空軍的就代表了美軍完全看不上鴨翼。其實問題真不是那麼絕對，這架「鴨翼」機，為美軍研發了大量的航空數據。今天本文就進行專題介紹。

F-15短距起降/機動技術驗證機是預生產的TF-15A (F-15B)一號機，在美國空軍編號S/N 71-0290，是第6架下線的F-15，先是租借給NASA進行飛行試驗，比如「一體化平台先進控制技術」（ACTIVE）項目測試，驗證的是三維矢量噴嘴；1999～2008年進行的一體化飛行控制系統項目，測試的綜合飛控。

F-15短距起降/機動技術驗證機（STOL/MTD）兩名飛行員，長19.42米，高5.64米，翼展13米， 翼展面積56.5平方米，空重7112千克，最大起飛重量21319千克，載油量5225千克。氣動布局方面，水平尾翼面積（Horizontal tail span）8.6米，鴨翼面積（Canard span）7.8米。發動機採用2部普惠F100-PW-229渦扇發動機，裝備了P/YBBN 20度三維矢量噴嘴，單台凈推力79 kN，加力推力129 kN。最大速度馬赫數2（2450千米/小時），實用升限18288米。

1975年，蘭利研究中心開始進行兩維推進矢量噴嘴研究，也就是美國工業界在1970年初研發的非對稱二維噴嘴研發項目，對矢量推進概念驗證起到了重要作用。1977年，蘭利開始進行矢量系統整合研究，1984年，飛行動力實驗室和美國空軍航空系統局授予麥道研發短距起降/機動技術的合同，這架F-15又進行過多次試飛，矢量推進之外，就驗證了前置鴨翼技術，目的是改善飛機的低速（亞聲速）性能。

1988年，飛機安裝了源自F/A-18戰鬥機全動平尾的鴨翼，在短距離跑道上測試了鴨翼與矢量噴嘴結合時的俯仰控制性能和失速復原性能。1991年之前，該機驗證了矢量起飛並在在68千米/小時速度下翻轉噴嘴的能力，將起飛距離縮短了25%，降落制動距離下降到500米（F-15標準機為2300米），飛行中的推力反轉能夠快速減速，以及80度迎角時的飛行控制。1993年，NASA正式獲得了F-15短距起降/機動技術驗證機，一直使用到現在。也就是說，美國的鴨翼戰鬥機最初是空軍的家當，後來才送給NASA。

1990年代，F-15短距起降/機動技術驗證機機身又進行了改裝，仍然保留了鴨翼，進行了「俯仰偏航平衡噴嘴」（P/YBBN）驗證項目，整合了更先進的軟體控制邏輯。這次改裝的結構也驗證了升力與噴嘴改改裝效果（LANCETS），項目直到2008年12月才宣告結束。

1997年，F-15短距起降/機動技術驗證機參與「高穩定性發動機控制」（HISTEC）項目。1999～2008年，該機被用於F-15一體化飛行控制系統項目（IFCS），2006～2007年又參與了空基射程驗證項目（SBRDC/ECANS）。

綜合對比，F-15短距起降/機動技術驗證機的代次、結構和功能來講，與羅克韋爾的X-31驗證機（Rockwell-MBB X-31）、蘇霍伊的蘇-37類似。X-31驗證機和蘇-37也採用鴨翼布局，這就是咱們下一期的鴨翼研究專題了，敬請期待。

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