飞机发动机直接往机翼上喷气从而在低速时产生升力是否可行？
飞机发动机直接往机翼上喷气，试图在低速时产生升力，这个想法听起来很吸引人，尤其是在追求更短起降距离和更灵活飞行性能的飞机设计中。但要深入探讨它的可行性，我们需要从几个关键的物理原理和工程挑战来分析。
核心原理：升力是如何产生的？
首先，我们需要回顾一下飞机产生升力的基本原理。最主流的解释是“伯努利原理”和“牛顿第三定律”的结合。
伯努利原理视角： 传统的机翼形状（翼型）设计是关键。机翼上方弯曲度更大，下方相对平坦。当空气流过机翼时，上方空气需要走更长的距离，因此流速更快，根据伯努利原理，流速快的地方压强小。于是，机翼上方的压强小于下方，这个压强差就产生了向上的升力。
牛顿第三定律视角： 当空气流过机翼时，机翼的形状会迫使气流向下偏转。根据牛顿第三定律（作用力与反作用力），机翼对空气施加一个向下的力，空气就会对机翼施加一个大小相等、方向相反的向上的力，这就是升力。
现在，让我们来看看把发动机喷气直接作用在机翼上的想法，它能否模拟或增强这些效应。
发动机喷气的作用方式设想及可行性分析
直接往机翼上喷气，通常可以想象成几种不同的方式：
1. 直接喷射气流向上：
想法： 如果发动机将高温高压的气流直接向上喷射到机翼下方，理论上可以利用这个向上的气流推起机翼。
可行性分析：
动力学角度： 这有点像直升机螺旋桨的原理，但它是通过固定喷口实现的。要产生足够的升力以抵消飞机本身的重力，需要极其强大的向上喷射力。发动机的推力绝大部分是用来克服空气阻力并向前推进的，将其大部分能量导向垂直方向来产生升力，会极大地影响飞机的整体效率和设计平衡。
能量损失： 将气流从水平方向（向前推进）转换为垂直方向（向上推升），需要复杂的导流装置（如管道、转向叶片等）。这些装置会引入大量的能量损失（摩擦、湍流等），降低喷气效率。
气流控制的难度： 在低速时，机翼产生的空气动力学升力非常微弱。直接向机翼下方喷射气流，如何精细地控制气流的均匀性和方向，使其高效地作用在整个机翼表面产生稳定的升力，是一个巨大的挑战。稍有不慎，就可能产生不均匀的压力分布，导致失速或不稳定的飞行姿态。
噪音和热量： 发动机喷出的高温高压气流直接作用在机翼上，对机翼材料的耐热性要求极高。同时，巨大的噪音也会成为一个严重的问题，尤其是在近地飞行时。
2. 通过喷气“加速”流过机翼的空气：
想法： 这种方式更接近于“吹气”式机翼（Blowing Wing）的概念，即通过将一部分发动机产生的喷气导流到机翼表面，特别是上表面，以加速流过上表面的空气，从而增加压强差来产生升力。
可行性分析：
增强伯努利效应： 理论上，通过吹气来提高上表面气流速度，可以增大伯努利效应，进而增加升力。这在一些研究性项目和概念验证中确实有过探索，例如“附着流”（Coanda Effect）的应用。
附着流（Coanda Effect）： 如果喷气能够沿着机翼上表面的曲面良好地附着流动，它确实能提高上表面的气流速度。这种技术在一些先进的起降装置（如超级飞机的襟翼增升系统）中有所应用，但通常是辅助性的，而不是主要的升力来源。
工程复杂性： 将发动机的强大喷流（通常是高温高压）精确地导流到机翼上表面的复杂管路系统，会显著增加飞机的结构重量和复杂性。管路的设计需要考虑气流的压力、温度、速度，以及如何均匀地分配到整个机翼。材料的选择也需要承受高温和高速气流的冲击。
效率和稳定性问题： 这种方式的效率高度依赖于喷气与机翼表面气流的耦合程度。如果喷气无法良好地附着在曲面上，而是产生湍流或分离，那么产生的升力效果会大打折扣，甚至可能降低升力。如何保证在各种飞行姿态和速度下都能稳定地附着流动，是技术难题。
安全性考量： 如果管路系统出现故障，例如泄漏，不仅会损失推力，高温气流泄漏到机翼外部也可能引发火灾或其他危险。
现有技术的借鉴与比较
为了更好地理解可行性，我们可以参考一些类似的技术：
垂直起降飞机（VTOL）和倾转旋翼飞机： 例如鹞式战斗机、F35B闪电II以及V22鱼鹰倾转旋翼机。它们通过将发动机推力导向下方来实现垂直起降。但它们使用的是更直接、更高效的推力转向，而不是通过喷气去“操纵”机翼上的空气流。即使如此，它们的设计也非常复杂且效率不高，尤其是在低速悬停时。
增升装置（HighLift Devices）： 例如襟翼（Flaps）、缝翼（Slats）等。这些装置通过改变机翼的形状（增加弯度、增加面积）来增加在低速时的升力。一些先进的增升系统会利用发动机的一部分引气来吹拂襟翼边缘，增强附着流，从而在更大迎角下维持层流或减缓气流分离，这与我们讨论的“喷气加速流过机翼”有一定相似性，但规模和目的更小。
电动垂直起降飞行器（eVTOL）： 一些eVTOL设计采用了分布式涵道风扇或多旋翼，它们通过大量的小型推进器提供升力。虽然不是直接“喷气”到机翼，但也是利用推进器产生的气流来产生升力。这种方式在低速时效率较高，但其本质上是用大量旋翼代替了机翼的空气动力学升力。
结论：直接往机翼上喷气产生低速升力，在理论上并非完全不可能，但实际工程实现难度极大，且效率和稳定性问题难以克服。
效率低下： 将发动机的推力转化为有效的、稳定的升力，特别是通过复杂导流系统，会损失大量能量。飞机设计的根本在于效率，这种方式很可能比现有技术更耗能。
工程复杂性： 管道、转向装置、材料耐热性、气流控制系统都将使飞机结构异常复杂，重量增加，维护困难。
稳定性隐患： 低速时，空气动力学力的平衡非常脆弱。引入发动机喷气会引入新的不确定性，如何精确控制以保证稳定飞行是核心难题。
安全性风险： 高温、高压气流与复杂管路系统的结合，增加了潜在的故障和安全隐患。
总而言之，虽然想象力是无限的，但将发动机的强大推力直接作用于机翼以产生低速升力，在目前的技术和物理原理限制下，并非一种可行的、高效的飞机设计思路。现有飞机设计中更倾向于通过优化翼型、使用复杂的增升装置、以及更高效地利用发动机推力（例如通过导流来帮助襟翼等）来解决低速升力问题。
核心原理：升力是如何产生的？
首先，我们需要回顾一下飞机产生升力的基本原理。最主流的解释是“伯努利原理”和“牛顿第三定律”的结合。
伯努利原理视角： 传统的机翼形状（翼型）设计是关键。机翼上方弯曲度更大，下方相对平坦。当空气流过机翼时，上方空气需要走更长的距离，因此流速更快，根据伯努利原理，流速快的地方压强小。于是，机翼上方的压强小于下方，这个压强差就产生了向上的升力。
牛顿第三定律视角： 当空气流过机翼时，机翼的形状会迫使气流向下偏转。根据牛顿第三定律（作用力与反作用力），机翼对空气施加一个向下的力，空气就会对机翼施加一个大小相等、方向相反的向上的力，这就是升力。
现在，让我们来看看把发动机喷气直接作用在机翼上的想法，它能否模拟或增强这些效应。
发动机喷气的作用方式设想及可行性分析
直接往机翼上喷气，通常可以想象成几种不同的方式：
1. 直接喷射气流向上：
想法： 如果发动机将高温高压的气流直接向上喷射到机翼下方，理论上可以利用这个向上的气流推起机翼。
可行性分析：
动力学角度： 这有点像直升机螺旋桨的原理，但它是通过固定喷口实现的。要产生足够的升力以抵消飞机本身的重力，需要极其强大的向上喷射力。发动机的推力绝大部分是用来克服空气阻力并向前推进的，将其大部分能量导向垂直方向来产生升力，会极大地影响飞机的整体效率和设计平衡。
能量损失： 将气流从水平方向（向前推进）转换为垂直方向（向上推升），需要复杂的导流装置（如管道、转向叶片等）。这些装置会引入大量的能量损失（摩擦、湍流等），降低喷气效率。
气流控制的难度： 在低速时，机翼产生的空气动力学升力非常微弱。直接向机翼下方喷射气流，如何精细地控制气流的均匀性和方向，使其高效地作用在整个机翼表面产生稳定的升力，是一个巨大的挑战。稍有不慎，就可能产生不均匀的压力分布，导致失速或不稳定的飞行姿态。
噪音和热量： 发动机喷出的高温高压气流直接作用在机翼上，对机翼材料的耐热性要求极高。同时，巨大的噪音也会成为一个严重的问题，尤其是在近地飞行时。
2. 通过喷气“加速”流过机翼的空气：
想法： 这种方式更接近于“吹气”式机翼（Blowing Wing）的概念，即通过将一部分发动机产生的喷气导流到机翼表面，特别是上表面，以加速流过上表面的空气，从而增加压强差来产生升力。
可行性分析：
增强伯努利效应： 理论上，通过吹气来提高上表面气流速度，可以增大伯努利效应，进而增加升力。这在一些研究性项目和概念验证中确实有过探索，例如“附着流”（Coanda Effect）的应用。
附着流（Coanda Effect）： 如果喷气能够沿着机翼上表面的曲面良好地附着流动，它确实能提高上表面的气流速度。这种技术在一些先进的起降装置（如超级飞机的襟翼增升系统）中有所应用，但通常是辅助性的，而不是主要的升力来源。
工程复杂性： 将发动机的强大喷流（通常是高温高压）精确地导流到机翼上表面的复杂管路系统，会显著增加飞机的结构重量和复杂性。管路的设计需要考虑气流的压力、温度、速度，以及如何均匀地分配到整个机翼。材料的选择也需要承受高温和高速气流的冲击。
效率和稳定性问题： 这种方式的效率高度依赖于喷气与机翼表面气流的耦合程度。如果喷气无法良好地附着在曲面上，而是产生湍流或分离，那么产生的升力效果会大打折扣，甚至可能降低升力。如何保证在各种飞行姿态和速度下都能稳定地附着流动，是技术难题。
安全性考量： 如果管路系统出现故障，例如泄漏，不仅会损失推力，高温气流泄漏到机翼外部也可能引发火灾或其他危险。
现有技术的借鉴与比较
为了更好地理解可行性，我们可以参考一些类似的技术：
垂直起降飞机（VTOL）和倾转旋翼飞机： 例如鹞式战斗机、F35B闪电II以及V22鱼鹰倾转旋翼机。它们通过将发动机推力导向下方来实现垂直起降。但它们使用的是更直接、更高效的推力转向，而不是通过喷气去“操纵”机翼上的空气流。即使如此，它们的设计也非常复杂且效率不高，尤其是在低速悬停时。
增升装置（HighLift Devices）： 例如襟翼（Flaps）、缝翼（Slats）等。这些装置通过改变机翼的形状（增加弯度、增加面积）来增加在低速时的升力。一些先进的增升系统会利用发动机的一部分引气来吹拂襟翼边缘，增强附着流，从而在更大迎角下维持层流或减缓气流分离，这与我们讨论的“喷气加速流过机翼”有一定相似性，但规模和目的更小。
电动垂直起降飞行器（eVTOL）： 一些eVTOL设计采用了分布式涵道风扇或多旋翼，它们通过大量的小型推进器提供升力。虽然不是直接“喷气”到机翼，但也是利用推进器产生的气流来产生升力。这种方式在低速时效率较高，但其本质上是用大量旋翼代替了机翼的空气动力学升力。
结论：直接往机翼上喷气产生低速升力，在理论上并非完全不可能，但实际工程实现难度极大，且效率和稳定性问题难以克服。
效率低下： 将发动机的推力转化为有效的、稳定的升力，特别是通过复杂导流系统，会损失大量能量。飞机设计的根本在于效率，这种方式很可能比现有技术更耗能。
工程复杂性： 管道、转向装置、材料耐热性、气流控制系统都将使飞机结构异常复杂，重量增加，维护困难。
稳定性隐患： 低速时，空气动力学力的平衡非常脆弱。引入发动机喷气会引入新的不确定性，如何精确控制以保证稳定飞行是核心难题。
安全性风险： 高温、高压气流与复杂管路系统的结合，增加了潜在的故障和安全隐患。
总而言之，虽然想象力是无限的，但将发动机的强大推力直接作用于机翼以产生低速升力，在目前的技术和物理原理限制下，并非一种可行的、高效的飞机设计思路。现有飞机设计中更倾向于通过优化翼型、使用复杂的增升装置、以及更高效地利用发动机推力（例如通过导流来帮助襟翼等）来解决低速升力问题。
网友意见
原理是完全可行的，苏联安72就是这么干的。
从结构上讲，题主所说的方式限定了发动机必须在机翼之前。实际上，也有部分飞机采用的是从发动机引出部分气流，通过管路导引到机翼上方吹出，以达到增升目的。称之为吹气式襟翼。
顺带提一句，老美的XFV-12曾经想用这种方式实现垂直起降，后来发现高估了增升效果……
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