二战后，随着冷战铁幕的落下，美国海军和空军都加大了对垂直起降机型（VTOL）的研究。当时的一个想法是将VTOL飞机部署在“非航空型”的舰艇上（如驱逐舰、护卫舰），因此水面舰队中即使没有航母也能撑起空中保护伞；另一想法是在陆基上不需要跑道，便可在战场前沿隐蔽部署。到了70年代，在美国海军装备预算削减背景下催生的“制海舰”概念，也将“垂直起降”作为重中之重。
在这一过程中美国的飞机制造商们提供的解决方案，既有主打创新的“推力增强机翼”概念的罗克韦尔XFV-12超音速战斗机（未能如期实现垂直起降），也有康维尔XFY-1、洛克希德XFV、瑞安X-13等这类尾座式机型。
▲ 战后，多国对尾座式（Tail-sitter）垂直起降战斗机的发展热情不减，康维尔XFY-1、洛克希德XFV（上图）、瑞安X-13和法国的斯奈克玛C.450“甲虫”（下图）都是青史留名的代表性机型
后者虽然都达到了理论上的垂直起降能力，但绕不开的一个先天问题便是：降落阶段的飞行员视野极差——处于仰卧姿态的飞行员，在手脚并用、精细操控的同时，还要回头俯瞰翼下的情况。
面对尾座式这一经典构型的先天问题，70年代中期格鲁曼公司另辟蹊径，给出了一种全新的垂直起降方案——“胡桃夹子”（Nutcracker）。按照计划，格鲁曼公司还会将“胡桃夹子”的设计放大应用到20 吨（4.5万磅）级别的“A型”飞机上。
▲ 在这组CG图中看起来平平无奇的“胡桃夹子”，它的特别之处是什么？是如何做到垂直起降的？
当时美国海军计划研制一种垂直/短距起降飞机（V/STOL）“A型”，作为反潜战、水面攻击、运输和监视任务的通用亚音速平台，用来取代洛克希德S-3“北欧海盗”反潜机、格鲁曼E-2C“鹰眼”预警机、波音CH-46“海骑士”直升机等，并可衍生新的变型来承担运输、海上搜索和救援、空中加油等任务。美国海军还提出了“B型”，主打战斗攻击性任务。
▲ 尾座式的气动构型对起降场地的面积要求低，半个世纪前的美国海军希望通过尾座式战斗机在不同级别的大小船只上部署，来增强它们的自身防御能力，特别是己方航母不在身边时。半个世纪后，诺格公司的“燕鸥”（Tern）舰载无人机也选择了这种构型
▲ 二战时期，为了护航商船，除了诞生了护航航母，应急时商船上还加装火药弹射器，部署战斗机，出现了CAM武装商船。格鲁曼公司的设想中，这种需求可能会在某一天复苏
反潜的“胡桃夹子”，小型舰艇也能部署
“胡桃夹子”在初期设计中主要考虑用于反潜作战，可以在没有装备弹射器或拦阻装置的舰艇上起降。而且，“胡桃夹子”重点突出的是垂直起降（VTOL），而非短距起降（STOL），这是为了起降作业时只需更小的飞行甲板面积，可以在小型舰艇乃至商船上部署。在格鲁曼公司的预期中，“胡桃夹子”的装备需求，包括美国海军大约200艘水面舰艇，250艘盟国海军舰艇（对于无法负担起大型、昂贵航母的美国盟友们来说，它也是不错的折中选项），还有几百艘远洋商船也需要在战时部署“胡桃夹子”来保护自己。
▲ “胡桃夹子”的确是一种鸟的名字，但格鲁曼公司起这个名字应该还是更多因为这种“铰接”机身与生活中的小工具“胡桃夹子”（也就是我们常说的核桃夹子、坚果夹子）确有相近之处。图为1976年9月美国《大众科学》期刊封面上的“胡桃夹子”，这样的“机身弯折”场面，今天看来依旧是为之眼前一亮的惊艳
随后，格鲁曼公司就与吉布斯-考克斯（Gibbs and Cox）公司（该公司专门设计水面舰艇）进行了一项研究，确定了“胡桃夹子”可以部署的舰船类型，并设计了该机在水面舰艇上的起飞与回收系统、舰上的机库。研究表明，“胡桃夹子”可以在“诺克斯”级和“加西亚”级护卫舰、FFG导弹护卫舰或新的“斯普鲁恩斯”级驱逐舰上部署，只需进行很小程度的改装即可。通过使用舰上已有的直升机停机坪、机库空间，可以支持两架“胡桃夹子”部署，大大拓展了舰载航空力量的速度和航程范围。
▲ 70年代美国海军现役和未来服役的水面舰艇，只需进行很小程度的改装即可部署“胡桃夹子”
“胡桃夹子”的基本设计
“胡桃夹子”使用2台通用电气的TF34涡扇发动机。它可以提供理想的发动机喷口与尾翼、发动机短舱和进气道与机翼之间协调的关系（这也是能做到垂直起降的前提之一），以及合适的尾吊发动机短舱尺寸，起飞时的推重比可以达到1.17。基础配置的“胡桃夹子”重约9.8吨，结构设计过载为3.5g，最大速度为926千米/小时（500节），升限1.2万米（4万英尺），作战半径185千米（100海里），在3千米的高度留空时间为2小时。
“胡桃夹子”的机身“弯折”由液压驱动，位于座舱后部的一个枢轴关节向下旋转，飞机由此转入垂直起降状态。在准备垂直起飞或降落时，“胡桃夹子”弯曲（或者说“折断”）的机体，美国海军和格鲁曼公司称之为“倒L”模式。相较于早期尾座式飞机，美国海军、美国国家航空航天局NASA对“胡桃夹子”的欣赏，正是因为它的“倒L”垂直起降模式克服了尾座式飞机的一些固有缺点。
▲ 铰接机身，便是“胡桃夹子”的特别之处
“胡桃夹子”除了铰接机身，其他部分都延续了传统飞机的设计，特别是在处于“倒L”模式、垂直起降状态下，机体前部的座舱仍处于水平状态，飞行员的姿态与平飞时无异，而且此时“胡桃夹子”在操控上与常规飞行基本相同。此时，“胡桃夹子”的尾翼组始终处于发动机喷口气流之中，在垂直起降和过渡阶段该机的气动舵面依旧能提供操控飞机“三轴”的俯仰、滚转和偏航控制力矩，不需要再增加额外的控制方式。对比来看，后来的AV-8B“海鹞”在垂直起降阶段的“三轴”控制，就需要从发动机高压压气机引出高压空气，在机首、机尾、翼尖等设置喷气反作用喷嘴来辅助实现。
“胡桃夹子”采用传统的前三点式起落架，两个主轮布置在铰接的后机身，以便与舰载起飞和回收系统兼容。其他设计要点包括：采用电传飞控系统，翼内油箱设置在机翼内段，将除声呐浮标外的所有航空电子设备、鱼雷和其他反潜装置等布置在机身前部，声呐浮标计划布置在机尾…………
“胡桃夹子”的缩比模型测试
不只反潜，还可作预警机
原型机的开发，利用货架产品
起飞和回收系统是关键
理论上起降过程很快，但实际难度不小
“A型”，并不是“胡桃夹子”放大版
YF-16和YF-17的“机头弯折”
联系客服
