直博会暴露大问题：垂直起降+高速的神机，为什么至今造不出来？

2025年天津直博会结束了。我挤在人群里逛了一天。国产直升机在载重和航电系统上进步很大，大家都能看到。很多观众一直在拍照。

但是逛到我发现一个问题。全场没有一款直升机可以说有“革命性”变化。这不是我故意找茬，我们先看数据。

传统直升机最快三百多公里每小时。现在最好的倾转旋翼机能到五百公里以上。但是它比固定翼涡桨运输机慢。更不用说运-20那样的喷气式运输机了。我当时问身边的人：为什么不能造出一种，可以垂直起降，速度又和喷气式飞机差不多的直升机？

有人回答说，这很简单。《终结者3》里的喷气式无人机就是例子。把旋翼换成能转的喷气式发动机。起飞时喷口朝下，平飞时转过来朝后。我一开始觉得这个办法行。但是后来查了资料发现，工程师早就想过。不过这种“神机”到现在还没造出来。原因是技术限制了它。

要明白这个问题，我们先说发动机。直升机用的涡轴发动机，跟涡桨、涡扇、涡喷发动机，原理其实一样。它们都靠涡轮叶片把燃气的力量变成机械的力量。它们的区别是风扇叶片大小不一样。

涡喷没有风扇。涡扇的风扇大一些。涡桨是去掉了涡扇的外涵道，叶片更大。涡轴更特殊，叶片继续放大，而且旋转方向转了九十度。一个喷气式发动机，理论上能改成四种型号，用在不同飞机上。我本来想讲得专业点，但发现太复杂了。简单说更清楚。

真正困难的是一个物理公式：功率等于推力乘以速度。功率不变，喷气速度越快，推力就越小。垂直起降需要很大的推力。所以必须用涡轴加旋翼。这种组合喷气速度最慢，气流速度不到一百米每秒。但是推力够大。所以细长的涡轴发动机能带直升机飞起来。

但是速度一快，新的问题就来了。旋翼直径越大，空气阻力就越大。当飞机的速度和旋翼扇空气的速度一样时，推力就没有了。想再加速就很困难。旋翼叶尖不能达到音速。如果达到音速，产生的震动会直接让旋翼散架。

这里有个规律：飞机速度越快，旋翼或者叶片直径就必须越小。直升机的旋翼直径有几十米。涡喷的叶片最大也就一米左右。

明白了规律，就知道要同时做到垂直起降和高速飞行，就要提高发动机的推重比。这样才能在旋翼直径减小后，喷气推力依然超过飞机重量。这是工程师们一直在研究的方向。说到这里，我们来看看那些试着突破的飞机。

第一个尝试的是“鹞”式垂直起降战机。它的“飞马”发动机涵道比很高，有1.4。这比当时客机的发动机还高。推力确实很大，可以垂直起降。但是这种飞机有一个大问题。它垂直起降时，能带的弹药和飞的距离都很短，不能真正用于实战。后来军方想了一个办法。实战时先短距起飞。等降落时，油和弹药用完了，再垂直降落。更糟糕的是，因为涵道比太高，它不能装加力燃烧室。所以它不可能超音速飞行。

“鹞”式之后，雅克141做了改进。它用了主发动机喷口转向，加装升力发动机。主发动机的涵道比降低了。这样它实现了超音速。大家以为这种飞机能成功。但是升力发动机被机体空间限制。它只能用单转子涡喷。这种发动机耗油量非常大。它垂直起飞的载弹量比“鹞”式高。不过飞的距离和作战范围更短。所以它没有被大量使用。

现在最常用的飞机是F-35B。它改动了雅克141的设计。它把升力发动机换成了升力风扇。这个风扇由主发动机通过传动轴带动。风扇直径有1.3米。这立刻提高了整个动力系统的涵道比。升力足够，而且省油了。

它垂直起降的载弹量和航程都比雅克141远得多。它的速度没到2马赫。这是因为它有内置弹舱，机身变粗了。如果没有弹舱，它的速度肯定能接近2马赫。

但是F-35B也有缺点。它垂直起飞时最大升力是19吨。减去14.65吨的空重，再算上必须的燃油，它实际能带的弹药不多。更严重的是悬停。它悬停一分钟要烧一吨油。这个消耗太大了。直升机悬停能轻松超过六千米。F-35B最多只能到两千七百米。在高海拔地区，空气稀薄，风扇产生的升力不够。

有人问，倾转旋翼机速度比直升机快，它以后能代替直升机吗？我以前也这么想。但是我查了实战的例子，发现不是这样。倾转旋翼机，例如V-22鱼鹰，速度确实快。但是它的灵活性太差。直升机可以侧飞。倾转旋翼机的旋翼只能前后转动。它在狭窄地方降落时，调整姿势很困难。2023年，美国海军陆战队在也门执行任务。V-22鱼鹰因为灵活性不足，在狭窄山谷里无法降落。这耽误了很多时间。

高原性能也是大问题。高海拔地区空气少，发动机的力量会减弱。倾转旋翼机的旋翼比直升机小。所以升力不足更明显。垂直起降的风险很高。而且它降落时，气流速度快。这对士兵冲击大。扬起的灰尘也会挡住视线。这些都对降落安全造成威胁。