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自从莱特兄弟于1903年发明飞机后，世界各国的飞机设计师们就希望能研制一种不依赖机场，能随处起降的飞行器。上世纪30年代末，直升机的发明初步实现了设计师们的梦想，但直升机却存在震动大、速度慢及运载能力差等诸多问题，远远算不上人们心目中的完美飞行器。为此，从40年代开始，各国开始着手开发集直升机垂直起降灵活性和固定翼飞机速度快、运载能力强等优势于一身的新型飞行器。作为当今世界的头号航空强国，美国同样拥有世界顶尖的垂直起降飞机技术。美国多年苦心研制的V-22“鱼鹰”垂直起降运输机已经装备部队，F-35B型短距起降垂直降落型(STOVL)战斗机正在接受测试，在不久的将来也将进入部队，美国无疑在垂直起降飞机研制上走在了各国的前面。在美国的垂直起降飞机发展史中，x系列飞行器同样扮演的技术尖兵的角色，在这一领域做出了杰出的贡献。
喷气式垂直起降飞机的鼻祖
最开始，设计师们在研制垂直起降飞机时多采用涡轮螺旋桨为动力装置，他们对涡轮喷气发动机是否适合垂直起降飞机心存疑虑，认为其动力特性难以满足垂直起降飞行的要求。直到瑞安公司所研制的X－13取得成功，他们的这一疑虑才算是被彻底打消。
美国海军很早就对垂直起降飞机这种不需要很大航母飞行甲板的飞机产生了浓厚的兴趣。为此，美国海军于1947年4月与瑞安航空公司签订了一项“研究喷气机反作用控制的可行性”的研究合同，目的是研制能在航母上使用的垂直起降飞机的可行性。在一连串的设计变更后，航空局于1947年4月24日与瑞安签署了一份价值50000美元的合约。1948年，瑞安开始围绕着一台艾里森J33发动机制作一具垂直起降测试平台，并在其测试中获得了大量宝贵的技术数据。到了1953年，本·萨尔曼提出的38R方案引起了海军的浓厚兴趣，但因无法挤出足够的经费而作罢。
瑞安随即向空军寻求帮助，后者于1953年8月授予瑞安一份制造两架X－13验证机的合约。X-13是一架全铝制结构飞机，它只在发动机部分高热区域使用少量钛合金材料。X－13没有安装传统的起落架，而是改用装在机身上的小型防滑滑撬及可回收用机鼻钩。X-13一般在运送拖车上进行垂直起降测试，拖车平台上以关节连接的两个机械臂上之间悬有一钢缆，整架飞机就用鼻钩悬挂其上。当要从拖车上起飞或着陆时，拖车平台会在两个大型液压泵驱动下升举至垂直位置。然后X-13可以垂直飞离钢缆。离地后，X-13为进入平飞状态，会先向上垂直加速，达到一定的速度和高度后，再俯仰进入平飞。
飞行结束后，以与起飞相反的步骤回收飞机。整架飞机先减速，然后机首慢慢俯仰转至垂直方向，飞行员控制发动机让飞机保持在悬停状态。飞机在悬停的同时，会缓慢地接近拖车。在拖车平台的两侧，各有一个彩色水平标柱，以便飞行员能在接近钢缆时根据柱子上的标识来判断自己的位置和高度，直到最后用机首的挂钩挂上钢缆，整个飞行才算告一段落。
首架X-13原型机于1955年秋季完工，8月17日送至爱德华兹空军基地准备进行测试。由于对X-13的飞行特性缺乏了解，首机安装了可拆卸的前三点式起落架以传统方式起降。1955年12月10日，瑞安试飞员彼得·吉拉德驾驶X－13完成首飞。
常规飞行测试结束后，X-13将传统起落架拆除，换上管状起落架，准备开始垂直起降测试。1956年5月28日，吉拉德驾驶第2架X-13完成首次垂直起飞测试。1957年4月11日，X-13进行了一次公开演示飞行，它从拖车上起飞，然后转入水平飞行，再重新回到垂直姿态，最后由拖车上的挂钩回收。这也是X-13试飞中首次实现垂直起飞、转换飞行、回收这一完整的飞行过程。
1957年7月30日，X－13在华盛顿五角大楼前的广场上进行展示飞行。在大约7分钟的飞行中，X-13垂直起飞、改平，然后重新回到垂直载台，充分展示了这种飞机独一无二的性能，给在场观看的3000余名观众留下了深刻印象。然而，这些试飞并没有产生足够的动力使军方继续支持该计划。最后在1958年，X-13在花费940万美元的经费后宣告终止。
两架X-13是喷气动力垂直起降飞机的先驱。X-13证明了完全依靠喷气动力实现垂直起降是完全可行的。X-13完全能完成平飞向垂直悬停的转换飞行，只是在操纵方面留下少许问题。采用早期垂直起降飞机惯用的尾坐式设计也意味着X-13没有发展成一款使用作战飞机的前途，加上X-13的起降程序过于复杂，因而缺乏使用价值。x-13最终没能获得军方的支持，黯然下马其实也是情理之中，但不管怎样，x-13仍算是早期垂直起降飞机中比较成功的一款，在航空史上占有一席之地。
走向实用化之路
极具创新思维的贝尔公司是美国最早开始研制垂直起降飞机的飞机制造商之一。早在1941年贝尔就开始研究垂直起降飞机，1950年贝尔对喷气垂直起降飞机的进行了深入的研究，得出结论认为，未来垂直起降飞机应该以正常的水平姿态起降。
根据这些研究的成果，贝尔于1953年决定自筹资金制造一架喷气式垂直起降飞机测试平台，该机就是被称为65型的空中测试载具(ATV)。受制于性能有限的发动机，ATV从未完成过从垂直到平飞间的转换，但其试飞仍为贝尔积累了大量宝贵的技术和经验，并引起了军方的高度重视。
在对贝尔的研究成果进行仔细的研究后，空军于1955年7月与贝尔签约，委托后者制造一架代号X－14的验证机，用于验证推力矢量发动机在垂直起降飞机领域的应用前景。X-14采用了传统的垒金属机身结构，为尽可能减轻重量并降低成本，X-14大量使用了市面上现成零部件。为了避免威胁飞行员的安全，所有的飞行测试都在762米以上或低至3.6-4.5米以下的高度进行，以便飞行员在意外发生时有足够的时间跳伞或增加低空事故的生存几率。
X-14在悬停时的操纵，主要通过将发动机压气机段的空气引向设在翼尖和机尾的反作用力喷口实现。在20多年的测试中，X-14曾试验过多种喷嘴。推力矢量喷口提供了从垂直方向到低于水平21度方向范围内调节推力方向的能力。
X-14在签约一年多后便告完成，1957年2月17日完成首次悬停飞行。早期测试结束后，飞机开始传统的试飞，并在1524米高度进行了几次动力转换，之后又对推力矢量喷口进行了大量测试。接着，X-14顺利完成了起飞转换测试和平飞转换至着陆的测试。在这些前期的测试完成后，X-14于1958年5月24日成功进行了首次完整的垂直起降循环试飞。测试中，飞行员借助发动机的推力矢量喷口垂直升空，随后在30秒内从悬停转换至平飞，转换过程中飞机的速度低于失速速度。在绕场飞行后，X-14在指定地点实现垂直着陆。这次飞行充分展示了推力矢量技术在垂直起降领域的巨大发展潜力，并展示了水平姿态垂直起降的优越性，在 垂直起降飞机发展史上具有历史性的意义。
在空军的测试结束后，X-14被移交给NASA下属的埃姆斯测试中心。NASA在接收X-14后不久就用两台推力2500磅的通用动力J85-5涡喷发动机换下了推力仅有794公斤的英制阿姆斯特朗一西德利“蝰蛇”8发动机，飞机的编号随之改为X-14A。
X-14A干1961年开始执行飞行测试任务，同时扮演可变稳定和控制验证机。在埃姆斯研究中心试飞近10年后，X-14A于1971年换装两台推力1368公斤的J85-i9发动机，悬停能力得到进一步提升。经过这次换发，飞机的编号变为X-14B。X-14B于1971年2月再度做好试飞准备。之后的测试一直持续到1981年5月。在这年5月29日的一次试飞中，X-14B在着陆时发生事故，导致机体结构严重受损，自此告别蓝天。
X－14在垂直起降飞机发展史上占有重要地位，不仅验证了推力矢量在垂直起降飞机上巨大的应用潜力，而且使人们认识到实用型垂直起降飞机在起降时必须采用水平方式。X-14的成功给予英国的霍克公司和布里斯托尔发动机公司很大启发，后者根据其原理设计出了著名的“飞马”发动机，前者则利用该发动机和X-14的经验研制出了大名鼎鼎的“鹞”式系列垂直起降战斗机，开创了垂直起降飞机发展史上一个全新时代。
倾转旋翼机的探索
倾转旋翼机可以算是当今航空界最为炙手可热的机型，V-22“鱼鹰”的服役。标志着该技术正式走入实用化阶段。美国目前正打算在V-22基础上研制更大、更先进的倾转旋翼机，可以预料，这种集中了直升机和固定翼飞机优点的新类型飞行器很可能会在很大程度上取代直升机的位置，成为航空领域的主流机型之一。由于相关技术相当复杂，倾转旋翼机的研制历程也长达数十年之久，其中X系列飞机的贡献不容小视。
美国的希勒飞机公司自1947年起便开始研究垂直起降飞机在飞行性能上的潜力。至1956年冬季，希勒的研究工作日臻成熟之际，空军与其签订了研制一架倾转机翼验证机进行测试的合约，飞机编号X－18。
X-18的机翼平面形状呈矩形，翼展14.6米。机翼后缘没有安装襟翼，只有4片副翼。机翼内外侧的前缘可以安装易于拆装的前缘缝翼。机翼35％弦长处装有一根液压驱动转轴，能使机翼从水平旋转90度至垂直位置。整个旋转过程耗时6秒，在飞行中飞行员可以根据需要选择机翼的攻角。
飞机的动力由两台艾里森YT40-A-14涡桨发动机提供，发动机功率达5850轴马力，并配以两副共轴反转螺旋桨。除两台主发动机外，X-18还在后机身安装了一台推力3400磅的威斯汀豪斯J34-W E-36涡喷发动机，其用途是在悬停或转换飞行时提供飞机所需的俯仰控制力矩。
唯一一架X-18于1958年12月出厂=随后被送往莫非特机场进行地面测试。这些测试完成后，厂方用卡车将飞机运往爱德华兹空军基地。11个月后的1959年11月20日，X-18以105节的速度垂直爬升至4.26米高度。11月24日完成历时18分钟的试飞，期间曾一度爬升至1219米高度。在全部20次试飞中，X-18表现不俗，是一架稳定且容易操纵的飞机，给飞行员留下了深刻印象。
但不幸的是，X-18在第20次试飞中发生严重事故，导致项目被迫提前终止。事故发生时，X-18正在3048米高度飞行，机翼迎角大约在20-30度之间。一台发动机的桨距控制器突然发生故障，导致飞机进入螺旋。试飞员竭尽全力试图解救飞机，直到距离地面很近的地方才重新控制住飞机，并安全返回基地。这次试飞后，X-18再未进行过任何试飞，原计划要验证的科目仅完成了80％，用掉了600万美元的经费。
1960年7月，提前“结业”的X-18被移交给空军系统司令部，参加一项新的实验计划。该计划是在爱德华兹空军基地进行的垂直起降飞机地面效应模拟计划，X-18充当实验的测试平台，以为当时沃特公司研制的xc-142垂直起降运输机提高参考数据。1964年1月18日，垂直起降测试平台计划宣告结束，命运多舛的X-18计划也随之告一段落。X-18随后从测试台架上被拆下，接着被拆解。
虽然X-18实际试飞时间相当短暂，而且未能完成完整的试飞计划，但它对垂直起降飞机发展的贡献却不容小视。它是美国第一种具备垂直／短距起降能力的运输机，也是第一种利用倾转和发动机机翼来实现垂直起降的验证机。在X-18项目进行的同事，另外一种倾转旋冀验证机也为该技术做出了不小的贡献。
上世纪50年代末，寇蒂斯一莱特公司在研究螺旋桨震动问题时发现，螺旋桨转动时可以在转轴为正时产生一定的升力，如果将这个升力应用在倾转旋翼飞行器上，就能够在垂直起飞到高速飞行转换过程产生很大帮助。为了验证这种现象的实际应用前景，寇蒂斯一莱特于1959年制造了编号100型的单发双螺旋浆验证机，结果取得了成功，初步证明了倾转旋翼机的可行性。
受100型成功的鼓舞，寇蒂斯一莱特提出研制更大的倾转旋翼验证机，项目代号X200。1962年6月，寇蒂斯一莱特将X200计划呈报给空军，引起了后者的极大兴趣。空军随后与寇蒂斯一莱特签订制造2架原型机的合约，并将其命名为X-19。
X-19外形相当奇特，它拥有前后串列安装的两副主翼，四个翼尖各装一个可旋转的螺旋桨短舱。螺旋桨的动力来自并排安装在后机身上方的2台2200轴马力的莱康明T55-L-5涡轮轴发动机。发动机动力经由变速箱和传动轴传递至螺旋桨。传动机构交叉相连，两台发动机中的任何一台都可以独立驱动螺旋桨，X-19的机身分为机鼻、座舱和后机身三部分。机鼻部分内装机鼻轮、导航与通讯装置；座舱段包括设有两张弹射座椅的驾驶舱及可承载4名成员或454公斤货物的货舱；后机身段装有两台发动机、发动机排气管、燃料箱、变速齿轮箱、辅助动力单元及其他设备。
装在翼尖的螺旋桨短舱可从水平3度转至垂直96.5度，倾斜控制机构由液压动力单元、前后传动装置、柔性传动轴、制动器等装置构成。倾斜控制机构使用一置于机身座舱段上方的液压马达，这具液压马达将动力传至前后倾斜传动箱，再由柔性控制传动轴传至倾斜制动器来改变螺旋桨短舱的角度。每具螺旋桨短舱内都有独立的桨距改变机构。
首架X-19建造完成后，经过一系列地面静态测试后，于1963年11月20日完成了首次悬停飞行，但这次试飞在结束时却发生硬着陆事故，致使主起落架折断，机身和机翼也轻微受损。这次意外暴露出X-19控制系统上存在的缺陷，因此在X-19进行为期9个月的修复期间，整个飞控系统也做了改良。
1964年6月25日，重新出厂的1号机进 行了第二次试飞，并取得了圆满的成功，之后寇蒂斯一莱特加紧测试步伐。这一阶段的试飞目的是验证飞机的机械式增稳系统。
1965年1月，X-19开始测试垂直／水平飞行转换特性，首选将螺旋桨短舱从完全垂直方向向下旋转几度来了解转换初期的飞行状况。1965年7月31日，X-19才重新开始进行悬停测试，以确认飞机的适航性。接着，飞机被移交给联邦航空局下属的国家航空实验中心进行转换飞行研究。但在1个月后的8月25日，X-19就在第50次试飞中，因螺旋桨飞脱引发的事故中坠毁，所幸飞行员及时弹射逃生，没有造成人员伤亡。这次严重的意外事故使X-19计划在1965年12月19日被取消，此时2号架连一次试飞都没来得及进行。
X－19在有限的试飞包线内验证了串列双翼、倾转旋翼垂直起降概念的可行性，而且证明这种方式可使垂直起降飞机拥有比直升机更好的操纵特性。此计划还验证了飞机的动态和静态纵向稳定性，只可惜，从首飞到项目下马，X-19从未完成从垂直起飞到水平飞行的转换飞行。X-19的实验使人们对倾转旋翼机的认识大为加深，为日后XV-15和现在V-22的成功奠定了良好的基础。
独特的涵道风扇
如前所述，贝尔在上世纪40、50年代对垂直起降飞机展开了广泛的研究，作为这些研究的一部分，贝尔于1953年开始研究涵道风扇这种不同于螺旋桨和喷气发动机的非常规推进装置在垂直起降飞机上的应用前景。四年后的1957年，美国海军与贝尔签署了为期一年合同，以研究涵道螺旋桨动力运输机的垂直起降能力，贝尔在此期间曾提出了大量相关设计方案和研究报告，但都无果而终。与此同时，威其塔大学应海军的委托，对贝尔设计的涵道螺旋桨进行了大量测试，获得了不少宝贵数据，并初步证实了该动力装置在垂直起降飞机上应用的可行性。
1961年，美国空军、海军及海军陆战队联合发起一项垂直起降运输机竞标，贝尔与洛克希德组队竞标，但两家公司所提出的D-2064A方案败给了沃特公司的XC-142。不过，贝尔在这次竞标中并非毫无收获。为充分了解D-2064方案的飞行特性，海军要求贝尔在其基础上制造一种缩小比例的测试平台。贝尔于1962年11月30日与海军签订了制造两架D-2127垂直起降验证机的合约，首架飞机预定在1966年4月交付使用。
贝尔随后便开始进行飞机的制造工作，同时对飞机的气动布局和各个子系统做了大量测试。1965年5月25日，首架X-22A正式出厂，2号机在同年11月下线。
X-22A是一架设计非常独特的飞机，它外形上最抢眼之处莫过于装在机身前后的四个巨大涵道风扇，每个涵道内各装有一副直径2.13米的三叶螺旋桨。在液压动力装置的驱动下，涵道可以在0～95度的范围内倾转，从而实现垂直起飞和两种飞行状态间的转换。风扇的动力来自装在翼根处的四台通用动力YT58-GE-8D发动机提供，发动机单台功率为1250轴马力。由于4副螺旋桨间互相连接，因此任意一台发动机的动力都能传递至所有螺旋桨上，大大提高了飞机的安全性。
X-22A的机翼相当短小，且装在垂尾下方，因此同时还要发挥水平安定面的作用。垂尾为铝合金构造，面积达68.5平方英尺。X-22A的控制由涵道的角度、螺旋桨的桨距和涵道下方的襟副翼负责。其中襟副翼的工作效率与涵道的角度有着直接的关系。当飞机处在悬停状态时，襟副翼通过偏转来控制飞机的俯仰。在转换阶段，襟副翼的功能从俯仰控制逐步变为滚转控制。在常规飞行中，襟副翼以传统方式来控制飞机的滚转动作。
在完成了6月的地面测试后，首架X-22A于1966年3月17日完成首次悬停试飞，飞机在不到7.62米的高度上悬停了10分钟，取得了非常令人满意的测试结果。1966年8月8日，1号机遭遇一起因液压系统故障而引发的严重事故，受损严重的飞机宣告彻底报废。1号机失事后，整个项目的测试工作由2号机接手，该机于1967年1月26日完成了首次悬停实验，宣告首飞成功。同年3月3日，X-22A成功进行了首次从垂直起飞向常规飞行的转换测试。
在接下来的2年多时间里X-22A共完成220次、110小时的试飞，期间飞机进行了386次垂直起飞和185次转换测试。在这些测试中，飞机的重量介于6310-7354公斤之间，录得362公里／小时的最高速度。
由贝尔公司负责的试飞项目结束后，海军与塞尔斯班公司签约，委托后者负责X-22A的后续测试与日常维护保养工作。在此之后，X-22A又进行了十多年的试飞，积累了大量关于垂直起降技术的宝贵资料，直到1984年才宣告退役，为这个相当成功的项目划上了一个圆满的句号。
X-22是x系列飞行器中最为成功的垂直起降飞机之一，它不仅大大拓展了人们对垂直起降飞机技术的认识，还在垂直起降飞机的先进传感器研制方面做出了巨大贡献。X-22A近20年的试飞充分证明了涵道风扇在垂直起降飞机上的发展潜力，尽管涵道风扇从未在量产型飞机上出现，但X-22A多年的成功试飞不但证明该技术不仅可行，而且可靠，涵道风扇技术实际上已经达到了实用化阶段，何时出现在量产型飞机上完全看设计人员和决策者的选择。
总结
除了上述飞机之外，x系列的X-32和X-35也属于垂直起降飞机的范畴，但考虑到这两种飞机国内媒体对它们已经做过大量介绍，因此这里就不再赘述了。
纵观整个航空史，垂直起降飞机可以算是最令飞机设计师们头痛的飞机。历经60多年的研制，美、英、苏、法、德等航空强国等曾发起过大量垂直起降飞机计划，但其中走入实用化的型号却是屈指可数。而实质今日，只有美国具有开发和生产新一代垂直起降飞机的能力，个中原因值得深思。
除科技基础和经济实力这两个因素之外，在笔者看来，美国之所以能在垂直起降飞机技术上独领风骚与其装备技术研究政策的连贯性和重视基础研究是分不开。
美国在航空发展中历来重视基础研究，在一个项目启动前，往往会发起很多的基础技术研究项目，大量积累基础技术。等到项目正式开始时，其主要技术难题在先期的研究中就已被化解，由此带来的结果是，美国在研制飞机时，遇到困难往往要比其他国家的同行小得多，而且进展也要快得多。
技术开发的连贯性是另外一个不容忽视的因素，美国的飞机项目虽然有如走马灯式的不断变换，但相关研究的废存却丝毫不受具体项目的上马或下马的影响。反观欧洲国家，虽然在60、70年代，也研制过包括“巴尔扎克”、VAK-191B及Do-31E在内的多种垂直起降验证机，但一旦确定这些飞机无法发展成实用型飞机后，相关项目不仅下马，而且为它们所进行的技术也就也随之宣告中断。此外，欧洲的国防研究项目受政策和政府变更的影响过大，往往存在人亡政息之虞。正是在这样的因素下，欧洲的垂直起降飞机技术在70年代中期之后便停滞不前，而美国则是一直在不断向前发展，出现目前的局面也实属正常。
垂直起降飞机虽然有着很高的技术门槛，但一旦研制成功就会为军用和民用航空领域带来巨大的进步。因此，我国应在相关研究早做准备，尽量早日研制出属于我国的垂直起降飞机，在这个过程中，美国人的经验非常值得我们参考和借鉴。
喷气式垂直起降飞机的鼻祖
最开始，设计师们在研制垂直起降飞机时多采用涡轮螺旋桨为动力装置，他们对涡轮喷气发动机是否适合垂直起降飞机心存疑虑，认为其动力特性难以满足垂直起降飞行的要求。直到瑞安公司所研制的X－13取得成功，他们的这一疑虑才算是被彻底打消。
美国海军很早就对垂直起降飞机这种不需要很大航母飞行甲板的飞机产生了浓厚的兴趣。为此，美国海军于1947年4月与瑞安航空公司签订了一项“研究喷气机反作用控制的可行性”的研究合同，目的是研制能在航母上使用的垂直起降飞机的可行性。在一连串的设计变更后，航空局于1947年4月24日与瑞安签署了一份价值50000美元的合约。1948年，瑞安开始围绕着一台艾里森J33发动机制作一具垂直起降测试平台，并在其测试中获得了大量宝贵的技术数据。到了1953年，本·萨尔曼提出的38R方案引起了海军的浓厚兴趣，但因无法挤出足够的经费而作罢。
瑞安随即向空军寻求帮助，后者于1953年8月授予瑞安一份制造两架X－13验证机的合约。X-13是一架全铝制结构飞机，它只在发动机部分高热区域使用少量钛合金材料。X－13没有安装传统的起落架，而是改用装在机身上的小型防滑滑撬及可回收用机鼻钩。X-13一般在运送拖车上进行垂直起降测试，拖车平台上以关节连接的两个机械臂上之间悬有一钢缆，整架飞机就用鼻钩悬挂其上。当要从拖车上起飞或着陆时，拖车平台会在两个大型液压泵驱动下升举至垂直位置。然后X-13可以垂直飞离钢缆。离地后，X-13为进入平飞状态，会先向上垂直加速，达到一定的速度和高度后，再俯仰进入平飞。
飞行结束后，以与起飞相反的步骤回收飞机。整架飞机先减速，然后机首慢慢俯仰转至垂直方向，飞行员控制发动机让飞机保持在悬停状态。飞机在悬停的同时，会缓慢地接近拖车。在拖车平台的两侧，各有一个彩色水平标柱，以便飞行员能在接近钢缆时根据柱子上的标识来判断自己的位置和高度，直到最后用机首的挂钩挂上钢缆，整个飞行才算告一段落。
首架X-13原型机于1955年秋季完工，8月17日送至爱德华兹空军基地准备进行测试。由于对X-13的飞行特性缺乏了解，首机安装了可拆卸的前三点式起落架以传统方式起降。1955年12月10日，瑞安试飞员彼得·吉拉德驾驶X－13完成首飞。
常规飞行测试结束后，X-13将传统起落架拆除，换上管状起落架，准备开始垂直起降测试。1956年5月28日，吉拉德驾驶第2架X-13完成首次垂直起飞测试。1957年4月11日，X-13进行了一次公开演示飞行，它从拖车上起飞，然后转入水平飞行，再重新回到垂直姿态，最后由拖车上的挂钩回收。这也是X-13试飞中首次实现垂直起飞、转换飞行、回收这一完整的飞行过程。
1957年7月30日，X－13在华盛顿五角大楼前的广场上进行展示飞行。在大约7分钟的飞行中，X-13垂直起飞、改平，然后重新回到垂直载台，充分展示了这种飞机独一无二的性能，给在场观看的3000余名观众留下了深刻印象。然而，这些试飞并没有产生足够的动力使军方继续支持该计划。最后在1958年，X-13在花费940万美元的经费后宣告终止。
两架X-13是喷气动力垂直起降飞机的先驱。X-13证明了完全依靠喷气动力实现垂直起降是完全可行的。X-13完全能完成平飞向垂直悬停的转换飞行，只是在操纵方面留下少许问题。采用早期垂直起降飞机惯用的尾坐式设计也意味着X-13没有发展成一款使用作战飞机的前途，加上X-13的起降程序过于复杂，因而缺乏使用价值。x-13最终没能获得军方的支持，黯然下马其实也是情理之中，但不管怎样，x-13仍算是早期垂直起降飞机中比较成功的一款，在航空史上占有一席之地。
走向实用化之路
极具创新思维的贝尔公司是美国最早开始研制垂直起降飞机的飞机制造商之一。早在1941年贝尔就开始研究垂直起降飞机，1950年贝尔对喷气垂直起降飞机的进行了深入的研究，得出结论认为，未来垂直起降飞机应该以正常的水平姿态起降。
根据这些研究的成果，贝尔于1953年决定自筹资金制造一架喷气式垂直起降飞机测试平台，该机就是被称为65型的空中测试载具(ATV)。受制于性能有限的发动机，ATV从未完成过从垂直到平飞间的转换，但其试飞仍为贝尔积累了大量宝贵的技术和经验，并引起了军方的高度重视。
在对贝尔的研究成果进行仔细的研究后，空军于1955年7月与贝尔签约，委托后者制造一架代号X－14的验证机，用于验证推力矢量发动机在垂直起降飞机领域的应用前景。X-14采用了传统的垒金属机身结构，为尽可能减轻重量并降低成本，X-14大量使用了市面上现成零部件。为了避免威胁飞行员的安全，所有的飞行测试都在762米以上或低至3.6-4.5米以下的高度进行，以便飞行员在意外发生时有足够的时间跳伞或增加低空事故的生存几率。
X-14在悬停时的操纵，主要通过将发动机压气机段的空气引向设在翼尖和机尾的反作用力喷口实现。在20多年的测试中，X-14曾试验过多种喷嘴。推力矢量喷口提供了从垂直方向到低于水平21度方向范围内调节推力方向的能力。
X-14在签约一年多后便告完成，1957年2月17日完成首次悬停飞行。早期测试结束后，飞机开始传统的试飞，并在1524米高度进行了几次动力转换，之后又对推力矢量喷口进行了大量测试。接着，X-14顺利完成了起飞转换测试和平飞转换至着陆的测试。在这些前期的测试完成后，X-14于1958年5月24日成功进行了首次完整的垂直起降循环试飞。测试中，飞行员借助发动机的推力矢量喷口垂直升空，随后在30秒内从悬停转换至平飞，转换过程中飞机的速度低于失速速度。在绕场飞行后，X-14在指定地点实现垂直着陆。这次飞行充分展示了推力矢量技术在垂直起降领域的巨大发展潜力，并展示了水平姿态垂直起降的优越性，在 垂直起降飞机发展史上具有历史性的意义。
在空军的测试结束后，X-14被移交给NASA下属的埃姆斯测试中心。NASA在接收X-14后不久就用两台推力2500磅的通用动力J85-5涡喷发动机换下了推力仅有794公斤的英制阿姆斯特朗一西德利“蝰蛇”8发动机，飞机的编号随之改为X-14A。
X-14A干1961年开始执行飞行测试任务，同时扮演可变稳定和控制验证机。在埃姆斯研究中心试飞近10年后，X-14A于1971年换装两台推力1368公斤的J85-i9发动机，悬停能力得到进一步提升。经过这次换发，飞机的编号变为X-14B。X-14B于1971年2月再度做好试飞准备。之后的测试一直持续到1981年5月。在这年5月29日的一次试飞中，X-14B在着陆时发生事故，导致机体结构严重受损，自此告别蓝天。
X－14在垂直起降飞机发展史上占有重要地位，不仅验证了推力矢量在垂直起降飞机上巨大的应用潜力，而且使人们认识到实用型垂直起降飞机在起降时必须采用水平方式。X-14的成功给予英国的霍克公司和布里斯托尔发动机公司很大启发，后者根据其原理设计出了著名的“飞马”发动机，前者则利用该发动机和X-14的经验研制出了大名鼎鼎的“鹞”式系列垂直起降战斗机，开创了垂直起降飞机发展史上一个全新时代。
倾转旋翼机的探索
倾转旋翼机可以算是当今航空界最为炙手可热的机型，V-22“鱼鹰”的服役。标志着该技术正式走入实用化阶段。美国目前正打算在V-22基础上研制更大、更先进的倾转旋翼机，可以预料，这种集中了直升机和固定翼飞机优点的新类型飞行器很可能会在很大程度上取代直升机的位置，成为航空领域的主流机型之一。由于相关技术相当复杂，倾转旋翼机的研制历程也长达数十年之久，其中X系列飞机的贡献不容小视。
美国的希勒飞机公司自1947年起便开始研究垂直起降飞机在飞行性能上的潜力。至1956年冬季，希勒的研究工作日臻成熟之际，空军与其签订了研制一架倾转机翼验证机进行测试的合约，飞机编号X－18。
X-18的机翼平面形状呈矩形，翼展14.6米。机翼后缘没有安装襟翼，只有4片副翼。机翼内外侧的前缘可以安装易于拆装的前缘缝翼。机翼35％弦长处装有一根液压驱动转轴，能使机翼从水平旋转90度至垂直位置。整个旋转过程耗时6秒，在飞行中飞行员可以根据需要选择机翼的攻角。
飞机的动力由两台艾里森YT40-A-14涡桨发动机提供，发动机功率达5850轴马力，并配以两副共轴反转螺旋桨。除两台主发动机外，X-18还在后机身安装了一台推力3400磅的威斯汀豪斯J34-W E-36涡喷发动机，其用途是在悬停或转换飞行时提供飞机所需的俯仰控制力矩。
唯一一架X-18于1958年12月出厂=随后被送往莫非特机场进行地面测试。这些测试完成后，厂方用卡车将飞机运往爱德华兹空军基地。11个月后的1959年11月20日，X-18以105节的速度垂直爬升至4.26米高度。11月24日完成历时18分钟的试飞，期间曾一度爬升至1219米高度。在全部20次试飞中，X-18表现不俗，是一架稳定且容易操纵的飞机，给飞行员留下了深刻印象。
但不幸的是，X-18在第20次试飞中发生严重事故，导致项目被迫提前终止。事故发生时，X-18正在3048米高度飞行，机翼迎角大约在20-30度之间。一台发动机的桨距控制器突然发生故障，导致飞机进入螺旋。试飞员竭尽全力试图解救飞机，直到距离地面很近的地方才重新控制住飞机，并安全返回基地。这次试飞后，X-18再未进行过任何试飞，原计划要验证的科目仅完成了80％，用掉了600万美元的经费。
1960年7月，提前“结业”的X-18被移交给空军系统司令部，参加一项新的实验计划。该计划是在爱德华兹空军基地进行的垂直起降飞机地面效应模拟计划，X-18充当实验的测试平台，以为当时沃特公司研制的xc-142垂直起降运输机提高参考数据。1964年1月18日，垂直起降测试平台计划宣告结束，命运多舛的X-18计划也随之告一段落。X-18随后从测试台架上被拆下，接着被拆解。
虽然X-18实际试飞时间相当短暂，而且未能完成完整的试飞计划，但它对垂直起降飞机发展的贡献却不容小视。它是美国第一种具备垂直／短距起降能力的运输机，也是第一种利用倾转和发动机机翼来实现垂直起降的验证机。在X-18项目进行的同事，另外一种倾转旋冀验证机也为该技术做出了不小的贡献。
上世纪50年代末，寇蒂斯一莱特公司在研究螺旋桨震动问题时发现，螺旋桨转动时可以在转轴为正时产生一定的升力，如果将这个升力应用在倾转旋翼飞行器上，就能够在垂直起飞到高速飞行转换过程产生很大帮助。为了验证这种现象的实际应用前景，寇蒂斯一莱特于1959年制造了编号100型的单发双螺旋浆验证机，结果取得了成功，初步证明了倾转旋翼机的可行性。
受100型成功的鼓舞，寇蒂斯一莱特提出研制更大的倾转旋翼验证机，项目代号X200。1962年6月，寇蒂斯一莱特将X200计划呈报给空军，引起了后者的极大兴趣。空军随后与寇蒂斯一莱特签订制造2架原型机的合约，并将其命名为X-19。
X-19外形相当奇特，它拥有前后串列安装的两副主翼，四个翼尖各装一个可旋转的螺旋桨短舱。螺旋桨的动力来自并排安装在后机身上方的2台2200轴马力的莱康明T55-L-5涡轮轴发动机。发动机动力经由变速箱和传动轴传递至螺旋桨。传动机构交叉相连，两台发动机中的任何一台都可以独立驱动螺旋桨，X-19的机身分为机鼻、座舱和后机身三部分。机鼻部分内装机鼻轮、导航与通讯装置；座舱段包括设有两张弹射座椅的驾驶舱及可承载4名成员或454公斤货物的货舱；后机身段装有两台发动机、发动机排气管、燃料箱、变速齿轮箱、辅助动力单元及其他设备。
装在翼尖的螺旋桨短舱可从水平3度转至垂直96.5度，倾斜控制机构由液压动力单元、前后传动装置、柔性传动轴、制动器等装置构成。倾斜控制机构使用一置于机身座舱段上方的液压马达，这具液压马达将动力传至前后倾斜传动箱，再由柔性控制传动轴传至倾斜制动器来改变螺旋桨短舱的角度。每具螺旋桨短舱内都有独立的桨距改变机构。
首架X-19建造完成后，经过一系列地面静态测试后，于1963年11月20日完成了首次悬停飞行，但这次试飞在结束时却发生硬着陆事故，致使主起落架折断，机身和机翼也轻微受损。这次意外暴露出X-19控制系统上存在的缺陷，因此在X-19进行为期9个月的修复期间，整个飞控系统也做了改良。
1964年6月25日，重新出厂的1号机进 行了第二次试飞，并取得了圆满的成功，之后寇蒂斯一莱特加紧测试步伐。这一阶段的试飞目的是验证飞机的机械式增稳系统。
1965年1月，X-19开始测试垂直／水平飞行转换特性，首选将螺旋桨短舱从完全垂直方向向下旋转几度来了解转换初期的飞行状况。1965年7月31日，X-19才重新开始进行悬停测试，以确认飞机的适航性。接着，飞机被移交给联邦航空局下属的国家航空实验中心进行转换飞行研究。但在1个月后的8月25日，X-19就在第50次试飞中，因螺旋桨飞脱引发的事故中坠毁，所幸飞行员及时弹射逃生，没有造成人员伤亡。这次严重的意外事故使X-19计划在1965年12月19日被取消，此时2号架连一次试飞都没来得及进行。
X－19在有限的试飞包线内验证了串列双翼、倾转旋翼垂直起降概念的可行性，而且证明这种方式可使垂直起降飞机拥有比直升机更好的操纵特性。此计划还验证了飞机的动态和静态纵向稳定性，只可惜，从首飞到项目下马，X-19从未完成从垂直起飞到水平飞行的转换飞行。X-19的实验使人们对倾转旋翼机的认识大为加深，为日后XV-15和现在V-22的成功奠定了良好的基础。
独特的涵道风扇
如前所述，贝尔在上世纪40、50年代对垂直起降飞机展开了广泛的研究，作为这些研究的一部分，贝尔于1953年开始研究涵道风扇这种不同于螺旋桨和喷气发动机的非常规推进装置在垂直起降飞机上的应用前景。四年后的1957年，美国海军与贝尔签署了为期一年合同，以研究涵道螺旋桨动力运输机的垂直起降能力，贝尔在此期间曾提出了大量相关设计方案和研究报告，但都无果而终。与此同时，威其塔大学应海军的委托，对贝尔设计的涵道螺旋桨进行了大量测试，获得了不少宝贵数据，并初步证实了该动力装置在垂直起降飞机上应用的可行性。
1961年，美国空军、海军及海军陆战队联合发起一项垂直起降运输机竞标，贝尔与洛克希德组队竞标，但两家公司所提出的D-2064A方案败给了沃特公司的XC-142。不过，贝尔在这次竞标中并非毫无收获。为充分了解D-2064方案的飞行特性，海军要求贝尔在其基础上制造一种缩小比例的测试平台。贝尔于1962年11月30日与海军签订了制造两架D-2127垂直起降验证机的合约，首架飞机预定在1966年4月交付使用。
贝尔随后便开始进行飞机的制造工作，同时对飞机的气动布局和各个子系统做了大量测试。1965年5月25日，首架X-22A正式出厂，2号机在同年11月下线。
X-22A是一架设计非常独特的飞机，它外形上最抢眼之处莫过于装在机身前后的四个巨大涵道风扇，每个涵道内各装有一副直径2.13米的三叶螺旋桨。在液压动力装置的驱动下，涵道可以在0～95度的范围内倾转，从而实现垂直起飞和两种飞行状态间的转换。风扇的动力来自装在翼根处的四台通用动力YT58-GE-8D发动机提供，发动机单台功率为1250轴马力。由于4副螺旋桨间互相连接，因此任意一台发动机的动力都能传递至所有螺旋桨上，大大提高了飞机的安全性。
X-22A的机翼相当短小，且装在垂尾下方，因此同时还要发挥水平安定面的作用。垂尾为铝合金构造，面积达68.5平方英尺。X-22A的控制由涵道的角度、螺旋桨的桨距和涵道下方的襟副翼负责。其中襟副翼的工作效率与涵道的角度有着直接的关系。当飞机处在悬停状态时，襟副翼通过偏转来控制飞机的俯仰。在转换阶段，襟副翼的功能从俯仰控制逐步变为滚转控制。在常规飞行中，襟副翼以传统方式来控制飞机的滚转动作。
在完成了6月的地面测试后，首架X-22A于1966年3月17日完成首次悬停试飞，飞机在不到7.62米的高度上悬停了10分钟，取得了非常令人满意的测试结果。1966年8月8日，1号机遭遇一起因液压系统故障而引发的严重事故，受损严重的飞机宣告彻底报废。1号机失事后，整个项目的测试工作由2号机接手，该机于1967年1月26日完成了首次悬停实验，宣告首飞成功。同年3月3日，X-22A成功进行了首次从垂直起飞向常规飞行的转换测试。
在接下来的2年多时间里X-22A共完成220次、110小时的试飞，期间飞机进行了386次垂直起飞和185次转换测试。在这些测试中，飞机的重量介于6310-7354公斤之间，录得362公里／小时的最高速度。
由贝尔公司负责的试飞项目结束后，海军与塞尔斯班公司签约，委托后者负责X-22A的后续测试与日常维护保养工作。在此之后，X-22A又进行了十多年的试飞，积累了大量关于垂直起降技术的宝贵资料，直到1984年才宣告退役，为这个相当成功的项目划上了一个圆满的句号。
X-22是x系列飞行器中最为成功的垂直起降飞机之一，它不仅大大拓展了人们对垂直起降飞机技术的认识，还在垂直起降飞机的先进传感器研制方面做出了巨大贡献。X-22A近20年的试飞充分证明了涵道风扇在垂直起降飞机上的发展潜力，尽管涵道风扇从未在量产型飞机上出现，但X-22A多年的成功试飞不但证明该技术不仅可行，而且可靠，涵道风扇技术实际上已经达到了实用化阶段，何时出现在量产型飞机上完全看设计人员和决策者的选择。
总结
除了上述飞机之外，x系列的X-32和X-35也属于垂直起降飞机的范畴，但考虑到这两种飞机国内媒体对它们已经做过大量介绍，因此这里就不再赘述了。
纵观整个航空史，垂直起降飞机可以算是最令飞机设计师们头痛的飞机。历经60多年的研制，美、英、苏、法、德等航空强国等曾发起过大量垂直起降飞机计划，但其中走入实用化的型号却是屈指可数。而实质今日，只有美国具有开发和生产新一代垂直起降飞机的能力，个中原因值得深思。
除科技基础和经济实力这两个因素之外，在笔者看来，美国之所以能在垂直起降飞机技术上独领风骚与其装备技术研究政策的连贯性和重视基础研究是分不开。
美国在航空发展中历来重视基础研究，在一个项目启动前，往往会发起很多的基础技术研究项目，大量积累基础技术。等到项目正式开始时，其主要技术难题在先期的研究中就已被化解，由此带来的结果是，美国在研制飞机时，遇到困难往往要比其他国家的同行小得多，而且进展也要快得多。
技术开发的连贯性是另外一个不容忽视的因素，美国的飞机项目虽然有如走马灯式的不断变换，但相关研究的废存却丝毫不受具体项目的上马或下马的影响。反观欧洲国家，虽然在60、70年代，也研制过包括“巴尔扎克”、VAK-191B及Do-31E在内的多种垂直起降验证机，但一旦确定这些飞机无法发展成实用型飞机后，相关项目不仅下马，而且为它们所进行的技术也就也随之宣告中断。此外，欧洲的国防研究项目受政策和政府变更的影响过大，往往存在人亡政息之虞。正是在这样的因素下，欧洲的垂直起降飞机技术在70年代中期之后便停滞不前，而美国则是一直在不断向前发展，出现目前的局面也实属正常。
垂直起降飞机虽然有着很高的技术门槛，但一旦研制成功就会为军用和民用航空领域带来巨大的进步。因此，我国应在相关研究早做准备，尽量早日研制出属于我国的垂直起降飞机，在这个过程中，美国人的经验非常值得我们参考和借鉴。