人类对垂直起降飞行的梦想由来已久。传统飞机虽然将人类送上了天空，但常规机场占地面积太大，远不能满足先驱者们“象鸟儿一样自由飞行”的愿望。而到了战时，庞大的机场就成为敌方最好的突击目标。无论是从军方还是民间的角度看，垂直起降飞机都有其存在的必要性。不过，技术条件的限制，使得垂直起降飞机的诞生远远落后于其它机种。
1944年，二次大战已接近尾声。面对盟军强大的战略轰炸机部队，德国本土防空承受了极大的压力。在这种形势下，人类历史上第一种垂直起飞飞机诞生了。这就是巴赫姆的 Ba 349 火箭动力截击机。它依靠发射架实现垂直起飞，短时滞空作战后，飞机解体，由降落伞回收发动机部分。尽管从技术角度看，该机是相当简陋的，距离理想的垂直起降概念还差得很远，不过该机毕竟打开了人类固定翼飞机垂直起降的大门。
德国人正在准备试飞Ba 349A-1
早期研究
1950 年代中期，冷战方兴未艾。大型空军基地遭受战术核武器攻击的威胁日益明显，成为飞机和发动机设计师的刺激因素之一，而另一方面，为了从城市的中心运营民用班机的可能性提供了更进一步的刺激作用。最重要的是，发动机和飞机技术的飞速进步最终使这样的飞机看来具备了可行性。几个国家开始进行垂直起降固定翼飞机可行性的研究。
之前已经有了主要由德国人和美国人提出的几种方案，包括火箭、喷气及螺桨驱动的垂直起飞飞机，起飞方式包括利用台架、轨道或装在尾部的起落架进行发射。不过，虽然这样的飞机能够飞行，但采用上述原理的飞机，如前述巴赫姆 Ba 349“蝰蛇”，康维尔公司的 XFY-1，洛克希德公司 XFV-1 和 10 年后的瑞安公司的 X-13，以及用火箭助推器发射 F-100“超级佩刀”战斗机的尝试，没有一种在长期的服役中证明其实用性。
为美国海军研制的 XFY-1
为美国海军研制的XFV-1。
以上两种飞机均采用头朝上的垂直起飞姿态
X-13 的设计思想与上面两位别无二致，唯一进步的地方就在于使用了喷气发动机
ZEL 零距离发射技术已经具备可操作性，但是发射出去的飞机还是需要跑道来降落
但长期的试验并非一无所获。至少有一点是明确的，即动力系统不应该严重影响垂直起降飞机气动外形——这一点结论对后来垂直起降飞机的发展影响深远，迄今为止所有成功的同类飞机无一不遵循这一规律。同时，在失速速度下飞行时飞机控制权的分配也需要确定。
英国，尤其是罗尔斯?罗伊斯公司在这样的发展上发挥了重要的作用。他们采用推力测试设备（“飞行床架”/TMR）进行概念验证试飞，用于评估飞行悬停飞行时发动机的操纵，并没有水平飞行能力。TMR 实在不象是一架飞机，实际上就是一个框架结构，有 4 个支柱支撑，框架内安装 2 台“尼恩”发动机。每侧都有反作用力喷口，从发动机引气产生推力，实现悬停时的机动控制。飞行员就坐在发动机上面，几乎没有任何保护措施。“尼恩”发动机推力不足，加上还有 8％的推力消耗在反作用力喷口，使得 TMR 只能携带 10 分钟的飞行用油。
试飞中的TMR
其貌不扬的“飞行床架”/TMR
1953 年，第一台 TMR 出厂。1953～1954 年间，TMR 一直在作系留飞行。直到 1954 年 8 月 3 日，罗?罗首席试飞员 R?T?夏普德操纵 TMR 完成首次自由飞行。“尼恩”发动机的油门响应不好，这更增大了 TMR 悬停飞行的风险。第一台 TMR 移交给皇家航空部后立刻就坠毁了，试飞员丧生。1957 年底第二台 TMR 首次试飞成功，但仅仅过了一个星期也报销了。尚可使用的部件被用来修复第一台 TMR。完成历史使命的 TMR 最后在博物馆内找到了它的归宿。
一系列的试飞，为罗?罗公司提供了低速和悬停飞行时的地面分析经验。不过，罗尔斯?罗伊斯公司的发展的主要方向不是将单台（或者双台）发动机同时用于垂直和水平飞行，而是根据公司首席技术顾问 A.A.格里菲思博士的构思致力于开发专用的升力发动机。这方案的基本原理是采用一组小的高推重比升力发动机用于起飞着陆，而机身和前向推力系统则为满足巡航条件而设计。这种设计很有希望抵消升力发动机的死重，而在功率方面则大幅改善。格里菲思在他的理论中对这些构想做了最早，并且最有雄心的表述，即一架超音速，垂直起降民航机，可以从伦敦飞到澳大利亚，垂直起降动力则由多台 RB108 升力发动机提供。升力发动机概念在英国政府得到了热烈反应，结果是官方出台了正式规划（ER143T）以发展试验机验证该理论。从某个方面来说，这个理论也反映了飞机可维护性在当年不受重视。这样的飞机如果服役，格里菲思的祖先少不了要被地勤人员问候的。
小巧的 RB108 升力发动机
此后，阿弗罗公司和肖特公司相继加入这个 ER143T 计划。
阿弗罗公司的方案是用一架他们的 707 三角翼试验机改装的，在中央油箱位置布置了 6 台 RB108，可以在这个分离式的发动机舱内转动以提供部分前向推力。不过，成功的却是肖特公司的方案，即三角翼、固定起落架的 SC.1，采用 4 台 RB108 用于垂直飞行，而用一台 RB108 作推进动力。首架原型机（序号 XG600）只安装了推进发动机，于 1957 年 4 月 2 日开始进行常规试飞。第二架原型机（XG905）安装了全套升力发动机，于 1958 年 5 月 26 日进行了首次系留试飞。10 月 25 日完成了首次非系留试飞。
航空画中的SC.1
SC.1 在机身中部的中心位置安装了 4 台 RB108 升力发动机
虽然由 SC1 验证了的升力发动机概念在理论中很简单，但其实际的应用却是相当困难的。为了保证 SC1 安全飞行，它不得不采用一套由模拟计算机控制的全权限自动稳定系统。单台升力发动机的故障将立刻导致升力失衡，这种状态下只能依赖三余度自动稳定系统。但采用这种冗余度设计依然不能避免事故的发生。1963 年，第二架原型机 XG905 因三套自动稳定陀螺仪全部失效而坠毁，飞行员丧生。不过该机后来被修复，再次投入试飞，直到 1964 年试飞计划结束。两架原型机后来都被送入博物馆收藏。
不管怎样，SC1 确实为肖特公司、罗?罗公司和政府解决此类棘手问题提供了大量第一手资料，并率先在诸如吸入发动机喷出的废气、地面烧蚀和短距起飞方面进行了探索。
用金钱和努力换来的经验驱使罗尔斯?罗伊斯公坚定地相信升力喷气发动机方案是对于垂直起飞喷气式飞机包括战斗机而言最有效的解决方案。在普通人看来，为每一架飞机提供几台发动机的前景为生产商提供了一个诱人的视角——但对地勤而言无疑是恶梦的开始。
不过，在 SC1 开始试飞之前，在英吉利海峡对面已经出现了竞争的提案——法国出于和英国同样的理由在同样的时间开始对垂直起落飞机感兴趣。
第一个具体的成果出现在 1956 年，当时发动机公司斯奈克玛开始试验由阿塔发动机驱动的 C.400 试验机，它采用了“尾坐”技术。法国的实验在 1959 年试验 C.450 时达到顶点，该机如同 X-13 一样是一架“尾坐”式飞机，但采用了完全不同的环形翼。
C.400 P.1/2 验证机，充其量就是个垂直发射的烟囱
C.450 外形极具科幻色彩，在机身周围安装了环形机翼
米歇尔?威博特的方案
在全世界都在忙着提出各种垂直/短距起降飞机方案的时候，一个传奇时代的引路人出场了——米歇尔?威博特，二战前著名的法国飞机设计师，他也投身于研制垂直起降飞机的大潮中。不过，他那时已经认识到垂直起飞的飞机采用传统姿态起降更容易解决，其时美国人已经发现在背对地面着陆时一些操纵上的困难。
米歇尔·威博特
于是，威博特开始勾勒一种单座单发、主要用于战术核打击任务的垂直起降战斗机方案。他为了完成垂直起飞在飞机重心周围布置了 4 台离心式压气机。它们将压缩空气通过外部的可转动喷口喷出，而动力则由一台布里斯托尔公司 BE.25“猎户座”发动机通过变速箱输出，最大可达 8,000 轴马力——当时涡轮轴发动机所能达到的最大功率。来自“猎户座”的剩余推力将从飞机尾部经由一个百叶窗式的喷口排出，从而提供除来自压缩机机的主推力之外的另一个矢量推力。威博特把他的设计称为对地攻击机。尽管作为一种未来以矢量推力著称的飞机的第一个原型，它最终没能成为现实，但它的四喷口、单发设计奠定了了鹞式飞机第一块基石。
Michel Wibault 的方案，用轴驱动的离心压缩机产生垂直升力
米歇尔?威博特的垂直起降战斗机方案
布雷盖 1010 方案准备采用类似 Wibault 的设计，但法国空军的兴趣集中在 SNECMA 的 Coleoptere 系列 tail sitter 上，布雷盖 1010 和其它类似的法国方案都无疾而终。
在 1955～1956 年间，威博特访问了法国和美国政府以期获得对他的工程的赞助，但遭到冷淡对待。相反，倒是位于巴黎的联合武器发展计划（MWDP）办公室对他的方案表示了一些兴趣。MWDP 航空开发部的负责人琼尼?德利斯科上校首先将威博特的设计方案交给了北约“航空研究发展顾问团”主席希尔多?冯?卡曼。卡曼是航空航天领域的权威，他对这一方案表示了高度的兴趣。在他的鼓励下，德利斯科把威博特的设计方案转给了英国的布里斯托尔公司航空发动机部。那时作为 MWDP 发起的菲亚特 G.91 轻型战斗机计划的一部分，布里斯托尔公司正在开发“俄耳甫斯”发动机，因此双方有着良好的默契。根据掌握的材料，布里斯托尔公司技术总监斯坦利?胡科尔决定对威博特的方案采取一系列的研究。
胡科尔认为威博特的方案太过笨重，而且动力装置效率太低。不过，他相当欣赏威博特方案中由一台发动机同时产生推力和升力的概念。而在当时，所有其它的同类飞机都是采用“升力发动机＋巡航发动机”构型。即使是出于对垂直起降飞机另一个发展方向的探索，威博特的方案也是值得深入研究的。胡科尔组织了一个只有 3 个人的小型研究组（戈登?路易斯、皮埃尔?杨和纳维利?昆），由路易斯带队进行相关工作。威博特则被胡科尔雇用，以顾问身份和路易斯小组合作。威博特充分展现了大师风范，他没有因为英国人改动他的设计而感到不快，反而非常欣赏英国同行所表现出来的创造性。
这个小研究组不负所托，很快就发现，通过用轴流式风扇替换离心式压缩机就可以大幅提高原来小得可怜的功率。于是，他们在 1956 年 8 月 2 日提出了第一个改进方案——BE.48。该方案的特点是：采用“猎户座”发动机的核心机，但增加了两级低压压气机（取自“奥林匹斯”21 发动机，由“猎户座”发动机通过 1.5 ：1 比率的变速箱驱动），看起来很象今天的大涵道比涡扇发动机；来自低压压气机的气流可以通过两个侧面的矢量喷管排出；但尾喷口是固定的，核心机气流只能直接向后喷出；此外，核心机和风扇具有分离的进气口。
这张小图正是 BE.48 概念图，可以看到来自低压压气机的气流可以通过两个侧面的矢量喷管排出，核心机和风扇具有分离的进气口
威博特设计的使用 BE.48 发动机的垂直起降方案，后部喷口使用一个百叶窗装置来改变喷气流方向
不久，路易斯小组又提出了 BE.52 方案。在这个方案中，路易斯用一台“俄耳甫斯”发动机取代了原来的“猎户座”发动机。相比之下，“俄耳甫斯”发动机不仅更轻，而且允许用新增加的一个低压涡轮直接驱动前风扇——现在采用的是“奥林匹斯”发动机的三级压气机。这样就去掉了变速箱，减轻了重量。
BE.48～BE.52/53～飞马的进化图
接下来，性能更好的 BE.53 方案问世。该方案和 BE.52 很象，但采用了更大的低压压气机。为了抑制垂直起降时的陀螺效应，低压压气机采用了同轴反转技术。1957 年 1 月 12 日，BE.53 作为路易斯/威博特的合作项目取得专利。遗憾的是，威博特在几个星期之后就去世了，没能看到他的理想成为现实。
当 BE.53 成熟到能够制造出来的时候，就成为了大名鼎鼎的飞马座发动机
有了这台非常简单实用的发动机，布里斯托尔公司觉得可以从 MWDP 寻求财务支持，以继续推进这项设计。于是胡科尔带着 BE.53 方案去了巴黎，向这个项目的热心支持者德利斯科和冯?卡曼寻求帮助。虽然德利斯科此后不久就离开了 MDWP，但他的继承人威利斯?查普曼上校也是这个方案的坚定支持者。
在此期间，布里斯托尔公司已经给航空工业部门发出了宣传手册，以使他们了解围绕他们全新的发动机可以设计出什么样的飞机。不幸的是，迄今为止还没有哪一种飞机（即使是概念）能够用上这种新型发动机的。
转机
布里斯托尔公司打交道的第一个公司是在北爱尔兰的肖特公司。
不仅仅因为肖特公司在设计垂直起降飞机方面经验最丰富，而且他们也拥有布里斯托尔公司的母公司的部分股权，这样做是很自然的事。不过，肖特公司依然倾向于 SC.1 及其所采用的以升力发动机实现垂直飞行的原理。尽管肖特公司围绕 BE.53 做了一个设计，但他们的目的看起来只是希望布里斯托尔公司藉此确立和 MWDP 的稳固关系。一旦确立了这种关系，贝尔法斯特就会全力投入到改进 SC.1 中。
虽然为 BE.53 寻找合适的飞机设计的首次尝试结果令人沮丧，但布里斯托尔设计队伍的前景很快又明朗起来。位于金斯敦的霍克飞机有限公司给他们带来了新的希望。
霍克公司有无可比拟的成功历史，自 1925 年以来它的飞机就在英国空军和海军一线部队服役，并且如果将其前身索普威恩航空公司包括进来，则这个历史可以延伸到一次世界大战之前。在 1950 年代中期，公司正沉浸在猎人式战斗机的世界性成功之中，而另一方面，霍克集团的一个姊妹公司阿姆斯特朗?怀特沃斯公司正在生产海鹰战斗机。
不过，1957 年是霍克公司的转折点。
其实相关的工作早在 1954 年就已经开始了，当时是为英国空军设计一种 2 马赫的全天候导弹截击机，即所谓的 329 计划。他们的工程任务——P.1103——不能满足英国空军要求，霍克公司却由此看到了对猎人式战斗机后继机的需求。最后，他们重新设计了 P.1103，将其定位为一种单座多用途战斗轰炸机，并赋予一个新的编号 P.1121。尽管没有得到英国空军的正式批准，霍克公司还是自掏腰包继续进行代号 P.1121 的原型机设计，并且相信它能够引起客户的兴趣。
Hawker 本来是在用 P.1103 方案竞争英国皇家空军的新型战斗机，无奈落选
Hawker 不灰心，在 P.1103 方案上，自费改进成 P.1121，希望用来取代“猎人”式战斗机 / P.1121 也在英国国防采购政策倾向导弹后下马，Hawker 只好另辟蹊径，在垂直起落战斗机上出奇兵
但是，接下来在 1957 年 4 月，英国国防大臣邓肯?桑迪撤销了对整个航空工业的支持，宣布将取消大部分未来战斗机和轰炸机发展计划，代之以倍受宠爱的导弹。由于战斗机是霍克公司的长处所在，这项决定使得公司的前景一下子变得非常黯淡。幸运的是，尽管桑迪取消了英国空军最后 100 架猎人式战斗机的订货，来自印度和瑞士的大宗出口定货使得公司有一些喘息的空间。由于公司坚持认为在全面的导弹时代到来之前，P.1121 类的飞机是理想的战机，因此该工程得以继续。然而，由于英国空军已经明确宣布对战斗机不感兴趣，霍克公司明白：如果当猎人式战斗机停产的时候他们还不想被迫停业的话，他们就必须在几年内拿出一个替代产品。
1957 年初，霍克公司的首席飞机设计师悉尼?凯姆参加巴黎航展。在那里他碰到了霍克在法国的代理商格里?莫罗。交谈中，凯姆对莫罗提到，他对当时大多数采用升力发动机构型的垂直起降飞机不以为然。于是莫罗向凯姆介绍了布里斯托尔在这方面所作的努力。这引起了凯姆的兴趣。因为他认为，一种垂直起降战术飞机有可能吸引英国空军，从而改变霍克公司的命运。几天后，胡科尔就收到了凯姆的来信，表示希望了解布里斯托尔公司在垂直起降发动机方面究竟取得了那些进展。很快凯姆拿到了有关 BE.53 的详细数据，他把这些数据交给了霍克的工程部，让他们以此为基础提出一个垂直起降飞机草案。
霍克公司的首席飞机设计师悉尼?凯姆，代表作：“飓风”“猎人”
1957 年 3 月，凯姆打电话给胡科尔：“你这家伙，什么时候过来一趟？”
胡科尔：“可是，为什么事呢？”
凯姆：“为了你的升力发动机！你这个该死的笨蛋！我已经为你的 BE.53 设计了一架飞机了！”
于是，垂直起降飞机的好戏开场了。
如果觉得《大话舰载机系列之二十五——垂直起降溯源》对你有帮助，请点赞、收藏，并留下你的观点哦！
