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美国X系列试验机全揭秘（7）：X-31——X-35洛克维尔-梅赛施密特X-31“战斗机机动性增强计划”角色：试验机国家：美国/德国制造商：洛克维尔/梅赛施密特首飞：1990主要用户：国防部高级研究计划局(DARPA)NASA德国航空航天局建造数量：2X-31“战斗机机动性增强计划”的主要目的就是为了测试战斗机矢量推进技术。矢量推进能力使得X-31能朝向任意方向飞行，这能使传统战机的机动性得到显著提升。试验机搭载了先进的飞行控制系统，即便是在能使普通航空器失速的高迎角下依旧能继续保持飞机的操控。历史X-31共建造两架，第一架试验机首飞于1990年10月11日。在1990年到1995年间共进行了超过500次测试飞行。X-31机尾加装了边条，同时前部还加装一对计算机控制的全动鸭翼以增加稳定性和机动性。该机型并无水平尾翼，仅有一个带方向舵的垂直尾翼。俯仰和偏航动作则依靠尾部喷口的三块桨状物来控制（矢量推进）。最终，X-31的模拟测试结果表明采用无水平尾翼设计的X-31同样可以保持飞行稳定，矢量推进尾喷口可以提供足够的俯仰和偏航控制。在试飞期间，X-31完成了多个里程碑。1992年11月6日，X-31达成了70°迎角的可控飞行，1993年4月29日，第二架X-31利用“过失速”(post-stall)机动达成了一个180°快速最小半径转弯。由于不存在普通飞机的气动限制，X-31机动性十分卓越。这一革命性的机动动作以一位名叫沃尔夫冈·赫布斯特的梅赛施密特员工命名——赫布斯特机动(Herbstmaneuver)。赫布斯特是在空战中应用“过失速”机动理论的支持者，并且设计了之后基于X-31设计的洛克维尔SNAKE。赫布斯特机动图解上世纪90年代初，X-31计划迎来了第二春。VECTOR（VectoringExtremelyshorttakeoffandlandingControl,andTaillessOperationsResearch，矢量推力的超短距起飞着陆控制和无尾飞行研究）计划启动，并追加了5300万美元投资。VECTOR是一个联合研发项目，参与机构包括美国海军、德国军事技术与采购局、波音“幽灵工厂”、欧洲航空航天防务公司。2002年到2003年期间，马里兰州的帕塔克森特河海军航空站被选作该计划的试飞地点。X-31的起降距离非常短。为了确保GPS能精确到厘米级引导飞行器降落，试飞使用了多种GPS技术，包括伪卫星技术(pseudolite,伪卫星是布设于地面上发射某种定位信号的发射器，通常都是发射类似于GPS的信号)性能参数：X-31的矢量喷口*乘员:1*长度:43ft4in(13.21m)*翼展:23ft10in(7.26m)*高度:14ft7in(4.44m)*机翼面积:226.3sqft(21.02m2)*纵横比:2.51:1*空载重量:11,410lb(5,175kg)*满载重量:14,600lb(6,622kg)*最大起飞重量:15,935lb(7,228kg)*引擎:1×通用电气F404-GE-400涡扇喷射引擎,16,000lbf(71kN)*最大速度:1.28马赫(900mph,783节,1,449km/h)*实用升限:40,000ft(12,200m)*爬升速度:43,000ft/min(218m/s)*机翼负载:64.5lb/ft2(315kg/m2)矢量推进图解：波音X-32联合攻击战斗机验证机角色：试验性战机制造商：波音首飞：2000年9月18日主要用户：国防部高级研究计划局(DARPA)X-32是与洛克希德·马丁公司的X-35共同参与“联合攻击战斗机”项目竞标的多用途战机。背景1993年，国防部高级研究计划局启动了“通用平价轻型战机计划”（CommonAffordableLightweightFighterproject，CALF）。计划的目的是研发一种隐形战机取代美国所有现役轻型战机和攻击机，包括F-16“战隼”，F/A-18“大黄蜂”，以及垂直/短距起降的AV-8B。同时启动的还有“联合先进打击技术”(JointAdvancedStrikeTechnology，JAST)计划。1994年，美国国会下令将两个计划合并为“联合攻击战斗机”计划。多家公司参与了该计划的第一阶段，该阶段的主要任务是起草飞行器概念设计并提交给国防部。然而到了1996年11月16日，仅有波音和洛克希德·马丁获得了合同，要求两家公司各自建造两架概念机。根据合同，这些战机被要求能进行常规起降（ConventionalTakeOffandLanding，CTOL），航母起降（舰载机版本），具备短距/垂直起降能力。国防部希望同时能进行一些地面系统验证，比如“首选武器系统概念”（PreferredWeaponSystemConcept，PWSC)“JSF”和以往计划的一大区别就是两家公司都禁止使用自己的资金进行研发，波音和洛马同时获得了7.5亿拨款用于制造2架试验机——包括自行研发的航空电子设备，软件以及硬件。这一限制不仅能促使两家公司尽量降低生产成本，改善组装工艺。还能防止波音或者洛克希德·马丁在这场竞赛中破产。设计：X-32最大特点就是一个类似于F-8“十字军”和A-7“海盗”的巨大下部进气口以及一副巨大的碳纤维材料机翼。进气口的设计使X-32看上去并不像是一架高技术战机。X-32机翼为梯形，翼展9.15米，机翼前缘角达55°并能存储20000磅的燃料。大掠角设计能方便建造更厚的机翼同时尽量减少跨音速阻滞，这一机翼设计还能方便加装天线设备。但是这一设计想要付诸实际将会是一个挑战。X-32的引擎就安装在驾驶舱后，这就使其成为了飞机的重心（这在战斗机中很罕见）。这同时也暗示了进气口内部可能进行过特殊处理以防止引擎的涡扇叶片直接暴露在雷达波中。据猜测X-32进气口内部使用了可变挡板设计以屏蔽扫过的雷达波。波音X-32实际上参考了一个上世纪60年代的“丑陋”超音速战机设计，该机型是一种引擎中置带矢量喷口的超音速战机。但这一设计仅在《航空周刊》刊载过，从未付诸实际建造。相比之下X-35的设计更像是一个缩小版的F-22“猛禽”。设计变更两架X-32原型机均使用了三角翼设计，此举是为了尽量降低生产成本。然而，在花费8个月建造原型机后，JSF的机动性和负载标准在海军的要求下一改再改，X-32的三角翼设计成了短板。波音的工程师们聚在一起商量添加常规尾翼的新设计以减轻重量同时提升灵活性，但是想要修改原型机已经为时已晚。最终波音认为现有设计已经足以验证波音的技术实力。试飞由于原型机沉重的三角翼设计，X-32短距/垂直起降(STOVL)验证机与超音速版采用的是不同的外形.STOVL版需要移除战斗机的部分组件。波音保证两种原型机的量产型尾部设计会保持一致。相比之下，洛克希德·马丁公司的X-35原型机可以直接在飞行中进行从STOVL形态到超音速飞行状态的转换。X-32A（用于常规起降与航母起降测试）首飞与2000年9月18日，从波音的棕榈谷工厂启程飞往爱德华兹空军基地。X-32B是短距/垂直起降验证机，首飞于2001年3月。X-32B进行STOVL飞行的方式与AV-8B相同，都是利用矢量喷口实现垂直起降。而洛克希德·马丁公司则采用了更冒险的方案，X-35使用的是由主引擎提供动力的轴驱动劳斯·莱斯垂直起降系统。一个成功的设计应该使飞机拥有更大的载弹量和航程而非一个矢量涡扇喷射引擎。两家公司的试飞都持续到了2001年7月。JSF竞标2001年10月26日，国防部宣布洛克希德·马丁公司的X-35赢得了“联合攻击战斗机”的竞标。X-35获胜的一个主要是因为其实现垂直起降的方式，国防部认为这种表现更突出的垂直起降系统值得冒额外的风险。当接近地面时X-32B会遭遇热空气反流回引擎的问题，这会导致推力减弱以及引擎过热。最终X-35成为量产型F-35“闪电II”失去JSF的合同对波音来说是一个沉重打击。X-32是1960到1970年的轻型战机竞赛以来最重要的国际战斗机计划，上次竞赛造就了F-16“战隼”和F-18“大黄蜂”。2001年时，JSF的预计产量为3000到5000架。之前合同的起草者希望竞标失败的一方依旧能成为次承包者，然而“胜者为王”的规律永远都不曾改变。虽然竞标失败，但波音扔将X-32看做一项战略投资，研发中使用的关键技术已经应用到F/A-18E/F“超级大黄蜂”和其它项目中。2005年，波音X-32A被送往位于俄亥俄州，丹顿的美国空军博物馆。X-32B则被送往位于马里兰州，圣玛丽郡的帕塔克森特河海军航空博物馆。存放于帕塔克森特河海军航空博物馆的X-32B性能参数：*乘员:1*长度:45.01ft(13.72m)*翼展:36ft(10.97m)*高度:(5.28m)*机翼面积:590ft2(54.8m2)*最大起飞重量:38,000lb(17,200kg)*引擎:1×普&惠F135涡扇喷气发动机o推力:28,000lbf(125kN)o开启加力燃烧后:43,000lbf(191kN)*最大速度:1.6马赫(1,200mph,1,931km/h)ataltitude*空军版航程:850nmi(1,574km)*海军版航程:750nmi(1,389km)*美海军陆战队/皇家海军版航程:600nmi(1,112km)武器*20mmM61A2航炮,或27mmMauserBK-27航炮*弹仓:6枚高级中程空对空导弹或2枚高级中程空对空导弹加2颗2,000lb(900kg)重的制导炸弹*外部:外部武器挂槽可挂载15,000lb(6,800kg)的装备。包括制导武器,反辐射导弹,空对地武器,副油箱。洛克希德·马丁X-33可重复使用无人驾驶航天飞机技术验证机功能：可重复使用无人驾驶航天飞机技术验证机制造商：洛克希德·马丁国家：美国发射历史状态：取消（2001）发射地点：爱德华兹空军基地总发射次数：0洛克希德·马丁X-33是上世纪90年代研发的半尺寸亚轨道技术验证航天飞机。X-33是“冒险之星”轨道航天飞机计划的技术验证机。“冒险之星”原计划成为下一代可重复使用商业发射平台。X-33将用于测试一系列NASA认为属于单段式入轨可重复使用航天器的必要技术，比如金属热量防护系统，用于存放液态氢的低温混合燃料箱，整流尖锥（aerospike）引擎，无人驾驶飞行控制，快速转向能力以及机体的“升力体气动性”。X-33在2001年作为一个联邦政府项目时由于测试失败而被取消。但是之后洛克希德·马丁公司继续进行相关测试，并在2009年获得了成功。设计与研发X-33机体采用了“升力体”外形，混合液体燃料箱，整流尖锥引擎，NASA和洛克希德·马丁希望试飞能验证这种单段式入轨（single-stage-to-orbit，SSTO)设计的可行性。单段式入轨航天器不需要额外的燃料箱和助推器将其送入低地球轨道。这一点与需要分段式进入太空的发射载体不同，比如已退役的航天飞机和阿波罗火箭。这一特点使得单段式入轨航天器具有更高的可靠性和安全性。X-33希望能达到99.7%的发射可靠性，即每1000次发射仅发生三次轻微事故，这相比已退役的航天飞机要可靠的多。X-33被选定在爱德华兹空军基地一个特殊设计的设施发射并在任务结束时在机场跑道水平降落。早期亚轨道试验飞行计划从爱德华兹空军基地飞往位于犹他州盐湖城的达格韦试验场。一旦这一阶段的试飞结束，进一步的试验将会在爱德华兹空军基地与位于蒙大拿州的马尔姆斯特伦空军基地间进行。这一阶段试验是为了收集更多X-33在更高的速度和高度下的热量与引擎性能数据。1996年7月2日，NASA选中洛克西德·马丁公司的“臭鼬工厂”设计、建造并测试X-33试验机。洛克希德·马丁的X-33设计概念在与波音和道格拉斯公司的竞争中取胜。波音公司采用的是航天飞机衍生设计，道格拉斯公司使用的是其自研制的垂直起降火箭DC-XA。X-33计划从未打算进行100km以上高度以及超过1.5个轨道速度的飞行，计划取消在经历了一系列诸如飞行不稳定和超重的技术难题后，NASA于2001年取消了X-33计划。