新春里的第一篇早讀來了，開年第一篇，寫點(diǎn)什么合適呢？

思來想去，還是切題下今年春節(jié)檔的大熱門《流浪地球2》吧。所以，你可能已經(jīng)猜到，這篇早讀要聊聊《流浪地球2》中的殲20垂直起降（VTOL）型了。

(相關(guān)資料圖)

《流浪地球2》海報(bào)

"首先，按照電影中的設(shè)定，2044年我們還在使用殲20，這是否合理？"

在電影設(shè)定中，2044年人類已經(jīng)進(jìn)入了UEG地球聯(lián)合政府時(shí)代，國(guó)家間的敵對(duì)、全面戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)的可能性已經(jīng)大幅降低，對(duì)跨代戰(zhàn)斗機(jī)的大規(guī)模換裝需求也就幾乎不存在了。

那么，作為全球最頂尖戰(zhàn)斗機(jī)之一的殲20，用到本世紀(jì)中葉是再正常不過的事情。

與航空技術(shù)史上那些經(jīng)典機(jī)型一樣，中國(guó)的飛機(jī)設(shè)計(jì)師們要做的是不斷挖掘殲20這座“富礦”，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行“自由王國(guó)”創(chuàng)作，適應(yīng)“流浪地球”的需求，與時(shí)俱進(jìn)地改型，比如推出無需跑道的殲20 VTOL短距垂直起降改型，并換上了變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。

如何實(shí)現(xiàn)短距垂直起降？

道路千萬條

回到眼下的2023年，一頭扎進(jìn)航空技術(shù)發(fā)展史的故紙堆中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，近乎自固定翼飛機(jī)誕生后，一代代飛機(jī)設(shè)計(jì)師們都有著“丟掉跑道、原地起飛”的愿景，并在一代代技術(shù)迭代與探索中走出了這些曲折交錯(cuò)的路線。

首先是看起來最簡(jiǎn)單直接但并不有效地讓飛機(jī)立起來、垂直起飛，這方面以法國(guó)斯奈克瑪“甲蟲”、XFV-1、瑞安X-13等為代表。

從螺旋槳時(shí)代到噴氣式時(shí)代，“尾座式”一直都是固定翼飛機(jī)實(shí)現(xiàn)垂直起降的技術(shù)路線之一。

尾座式+環(huán)形翼，法國(guó)“甲蟲”的別致外形有資格在未來的空戰(zhàn)中保留一席，至少比“陣風(fēng)”多幾分科幻未來感。

隨后的一大方向便是為固定翼飛機(jī)加上“垂直升力”，令其原地起飛。

“垂直升力”的來源就是升力發(fā)動(dòng)機(jī)，至于升力發(fā)動(dòng)機(jī)塞進(jìn)機(jī)體的哪里，或是如道爾尼Do31的翼尖升力發(fā)動(dòng)機(jī)，或是最經(jīng)典的解決方式，座艙后、機(jī)體前中段的，如驗(yàn)證機(jī)達(dá)索“巴爾扎克”、蘇聯(lián)T-58VD、米格-21PD，最終成型的雅克-38、雅克-41/141等皆為如此。

特別是雅克-41/141，垂直升力既有來自座艙后部的升力發(fā)動(dòng)機(jī)，又有大推力發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口的大角度矢量偏轉(zhuǎn)來產(chǎn)生。

在冷戰(zhàn)V/STOL研制熱潮中，西德曾計(jì)劃要將全部機(jī)型短距垂直起降化，由此誕生了Do.31運(yùn)輸機(jī)和作為戰(zhàn)斗機(jī)的VJ101，另外還有作為攻擊機(jī)的VFWVAK 191B。Do.31是將升力發(fā)動(dòng)機(jī)布置在了翼尖，VJ101則是升力發(fā)動(dòng)機(jī)在座艙后，而翼尖發(fā)動(dòng)機(jī)通過傾轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，垂直升力和巡航推力的兼顧。

從雅克-41/141的升力發(fā)動(dòng)機(jī)到F-38B（圖為原型機(jī)X-35）的升力風(fēng)扇。

相較于這種一臺(tái)巡航發(fā)動(dòng)機(jī)+一臺(tái)或多臺(tái)升力發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)路線，另一條與之并行發(fā)展，并同樣成熟落地的路線是一臺(tái)大推力發(fā)動(dòng)機(jī)配合可旋轉(zhuǎn)噴管來產(chǎn)生垂直升力和巡航推力，也就同時(shí)代的“鷂”及其“飛馬”發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口的傾轉(zhuǎn)。

只不過，這樣的“鷂”就是慢悠悠的、飛不進(jìn)超聲速的飛機(jī)了。

紅外熱像儀視角下垂直起降階段的“鷂”式，最熱的地方就是它的垂直升力之源。

而取代“鷂”成為新一代短距垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)代表的F-35B在S/VTOL上選擇的技術(shù)路線，則是昔日升力發(fā)動(dòng)機(jī)+尾部巡航發(fā)動(dòng)機(jī)組合的進(jìn)一步演進(jìn)，向下“噴火”的升力發(fā)動(dòng)機(jī)被升力風(fēng)扇所取代。

只不過，洛馬這套升力風(fēng)扇的解決方案，率先倒不是應(yīng)用在F-35B身上。而是更早前的（如下圖）以X-32驗(yàn)證機(jī)之名，有著鴨翼、近似單發(fā)版的F-22上。

這發(fā)生在距今30多年前的美國(guó)，是美國(guó)飛機(jī)設(shè)計(jì)師挖掘F-22這座航空技術(shù)富礦的一次嘗試。

從隱身戰(zhàn)斗機(jī)YF-22到鴨翼+短距垂直起降。

時(shí)間倒回40年前的1983年，美國(guó)國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局（DARPA）開始計(jì)劃研究“鷂”式短距垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)的下一代替代機(jī)型，該計(jì)劃最終成為美國(guó)和英國(guó)聯(lián)合研究的先進(jìn)短距離起飛/垂直著陸（AdvancedShort Take-Off/VerticalLanding，ASTOVL）計(jì)劃。

該計(jì)劃的一大核心需求就是實(shí)現(xiàn)短距垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)的超聲速飛行，也由此產(chǎn)生的第一個(gè)方案就是簡(jiǎn)單直接為“飛馬”發(fā)動(dòng)機(jī)增加上加力燃燒室，但一番論證下來該方案被否決。

洛克希德-波音-通用動(dòng)力組隊(duì)的YF-22技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，在1990年9月首飛，并在第二年成為ATF計(jì)劃的贏家。由此才有了“臭鼬工廠”的飛機(jī)設(shè)計(jì)師們將YF-22身上成熟的技術(shù)遷移到CALF計(jì)劃中。

ASTOVL計(jì)劃進(jìn)行到1987年時(shí)，孵化出了高度機(jī)密的STOVL攻擊/戰(zhàn)斗機(jī)（簡(jiǎn)稱SSF）項(xiàng)目，該項(xiàng)目的目標(biāo)繼超聲速化又增加上了隱身性。

而該項(xiàng)目參與方也不是別人，正是同期贏下美國(guó)空軍的ATF計(jì)劃、正孕育YF-22/F-22“猛禽”的洛克希德“臭鼬工廠”。而“臭鼬工廠”表示SSF中這樣的隱身短距垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)是可以造得出來的。

只是，待到20世紀(jì)90年代“臭鼬工廠”準(zhǔn)備交卷的時(shí)候，ASTOVL/SSF項(xiàng)目中的概念、需求已不斷外延，演變成一個(gè)更大的項(xiàng)目“普通可負(fù)擔(dān)輕型戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃”（CALF）。CALF計(jì)劃的概念飛行演示機(jī)型代號(hào)為X-32，這與后來JSF計(jì)劃中波音的X-32驗(yàn)證機(jī)截然不同。

根據(jù)洛克希德·沃斯堡公司的出版物CodeOne的介紹，CALFX-32的設(shè)計(jì)上，保持著與YF-22的很大通用性，由此大幅縮短了設(shè)計(jì)開發(fā)周期、降低了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)省了開發(fā)成本。

洛克希德“臭鼬工廠”給出的CALFX-32設(shè)計(jì)，近似是YF-22的單發(fā)、鴨翼版，諸多特征延續(xù)了YF-22的設(shè)計(jì)，也沿用YF-22上已經(jīng)驗(yàn)證的成熟技術(shù)，從普惠F119渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、前緣后緣平行的菱形主翼設(shè)計(jì)，到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、內(nèi)置武器艙、航電設(shè)備、材料、隱身涂料等。

而這個(gè)STOVL版YF-22特別之處是：駕駛艙后面增加了軸驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇，水平尾翼取消，代之在進(jìn)氣道上增加鴨翼。鴨翼與推力矢量發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管、襟翼一并組成該機(jī)的氣動(dòng)控制單元。

根據(jù)CodeOne文章的說法，短距垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)在垂直起降階段發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口氣流向下吹、在打到地面后折返，會(huì)造成機(jī)體尾部氣流的復(fù)雜紊亂，會(huì)影響到水平尾翼的氣動(dòng)控制能力，選擇將水平尾翼“前置”的鴨翼設(shè)計(jì)，從而規(guī)避了這方面的問題。

天亮前的夜，最難熬。

不過，洛克希德的CALFX-32在完成大型有動(dòng)力/遙控模型的測(cè)試后就沒有了后續(xù)。在CALF計(jì)劃推進(jìn)的同時(shí)，還有美國(guó)空軍和海軍的未來戰(zhàn)斗機(jī)等其他項(xiàng)目在并行推進(jìn)。

直至，與美國(guó)空軍的多用途戰(zhàn)斗機(jī)（MRF）計(jì)劃、美國(guó)海軍的先進(jìn)/戰(zhàn)斗機(jī)攻擊A/F-X計(jì)劃一并雜糅到了聯(lián)合先進(jìn)打擊技術(shù)（JAST）計(jì)劃，直至這個(gè)計(jì)劃最終更名為聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)（JSF）。

再后來的故事就是我們都熟悉的波音X-32與洛·馬X-35的競(jìng)標(biāo)，直至今日F-35的成型、成熟，而軸驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)風(fēng)扇系統(tǒng)也在F-35B身上得到了檢驗(yàn)。

在今天的F-35B上，F(xiàn)135發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓壓氣機(jī)的大軸向前引伸出驅(qū)動(dòng)軸，通過離合器、變速器來驅(qū)動(dòng)升力風(fēng)扇。在垂直起降需要使用升力風(fēng)扇的時(shí)候，離合器閉合，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到升力風(fēng)扇。從外部來看就是機(jī)背的進(jìn)氣口、機(jī)腹的出氣口打開。這一點(diǎn)在《流浪地球2》電影中殲20垂直起降過程中也有細(xì)致體現(xiàn)。

雖然YF-22+鴨翼+S/VTOL已成為航空技術(shù)史故紙堆中的一段奇聞異事，但這段故事已足以說明：在一款成熟的隱身戰(zhàn)斗機(jī)的基礎(chǔ)上（不論是YF-22還是殲20）衍生出短距垂直起降版不是什么不可逾越的技術(shù)難題，對(duì)于它們身后的那支設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來說，更似是攀登航空技術(shù)高峰過程中的一次順勢(shì)而為、“需要什么就研制什么”。

CALF計(jì)劃中洛克希德在C160方案階段時(shí)，還有著濃重的YF-22影子，但隨著計(jì)劃不斷演進(jìn)，到了C230時(shí)，我們就覺得這不就是F-35嗎？

而這則30年前發(fā)生在大洋彼岸的案例也在遵循（或者足以體現(xiàn)了）航空技術(shù)領(lǐng)域的客觀規(guī)律：“寶劍鋒從磨礪出”。

從這次未成形的X-32短距垂直起降技術(shù)驗(yàn)證機(jī)到最終F-35B的開花結(jié)果，這過程中是以10年、20年為跨度的曲折探索，是多個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃繁雜的或并行、或交錯(cuò)、或沿革，是從需求征詢、論證、概念設(shè)計(jì)、樣機(jī)等一個(gè)個(gè)階段中多家廠商方案的競(jìng)標(biāo)角逐，是一條條技術(shù)路徑上一次又一次的選擇甚至是試錯(cuò)。而這就是航空技術(shù)、工程技術(shù)領(lǐng)域的客觀規(guī)律。

一型戰(zhàn)機(jī)的孕育過程，又何嘗不是影片中所說的“天亮前的夜，最難熬”。

可以想見，這樣難熬的“天亮前的夜”也一定曾在我國(guó)的殲20身上發(fā)生過，一輪輪向前演進(jìn)迭代、反復(fù)打磨、千錘百煉，有太多太多方案被舍棄、淘汰出局，有成千上萬航空人的協(xié)同努力、埋頭默默付出、汗水心血澆灌。

“20時(shí)代”的殲20、運(yùn)20飛進(jìn)了20余年后的《流浪地球2》，是一件很正常的事。

你們盡管想象，我們負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)。

在《流浪地球2》中，不論是空戰(zhàn)中的殲20S/VTOL版，還是加蓬基地的運(yùn)20運(yùn)輸機(jī)，它們?cè)诮裉斓默F(xiàn)實(shí)中都有著真實(shí)的原型，是“龍吟東方”是“大國(guó)鯤鵬”。

而這便是“由現(xiàn)實(shí)生發(fā)而來”，現(xiàn)實(shí)中的實(shí)力托舉起電影藝術(shù)中的“來源于生活、高于生活”。

同樣因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的真實(shí)存在，更讓作為觀眾的我們對(duì)這部科幻大作中的種種“科幻演繹”會(huì)自然信服而不感到違和，并不覺得有多“幻”“假”，并不覺得太超脫當(dāng)前我們的認(rèn)知“太敢想了”，反倒會(huì)覺得有些技術(shù)已經(jīng)快觸手可及了、有些技術(shù)只是當(dāng)前我們能力的Plus、MAX，科技再上發(fā)展十年、二十年的很多場(chǎng)景就能做到了。

在這場(chǎng)有人機(jī)與無人機(jī)的大戰(zhàn)中，畫面一閃而過的，除了殲20、蘇-57外，還能看到歐洲的“雙風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)（“臺(tái)風(fēng)”和“陣風(fēng)”），這難道是因?yàn)榻裉鞖W洲的兩個(gè)多國(guó)合作的下一代戰(zhàn)斗機(jī)研制計(jì)劃又沒能“團(tuán)結(jié)”？

這般“自然信服而不感到違和”認(rèn)知的背后，是我們知道我國(guó)的科研工作者們正攀登科技高峰，是那句底氣十足的“你們盡管想象，我們負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)”，是郭帆導(dǎo)演所言的：

真實(shí)世界跟影像世界是有必然聯(lián)系的，強(qiáng)盛的國(guó)家才能托舉起強(qiáng)大的科幻產(chǎn)業(yè)。

誠(chéng)然如此，因?yàn)槲覀冇辛藲?0，影片中出現(xiàn)殲20S/VTOL好像也就沒什么、很正常、很科學(xué)；因?yàn)槲覀冇辛藝?guó)產(chǎn)大推力軍用發(fā)動(dòng)機(jī)、有殲10TVC，所以殲20用上推力矢量、變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)也沒什么；因?yàn)槲覈?guó)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)在全球有著數(shù)一數(shù)二的體量，所以看到“掠食者”好像就那么回事了；同樣，因?yàn)槲覀冇辛孔佑?jì)算機(jī)、“基建狂魔”“天宮”“嫦娥”“玉兔”，所以電影中出現(xiàn)的550A、空間站、太空電梯、搬走月球、炸掉月球、行星發(fā)動(dòng)機(jī)、“移山計(jì)劃”等也并不違和……

畢竟，如果時(shí)間倒流20年，讓那時(shí)的我看《流浪地球2》中的殲20垂直起降畫面，我只會(huì)覺得“機(jī)太美”“有點(diǎn)假”“如果是真的該多好??！”

但已在2022年中國(guó)航展上感受過殲20眼前幾米處劃過心潮澎湃的我，今天在大屏幕中看到殲20垂直起降時(shí)，腦海飄過的彈幕則是——“有何不可？”

關(guān)鍵詞： 有何不可 垂直起降