爱吱声

标题: 轰-20会是超音速飞翼吗 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2024-3-22 08:04
标题: 轰-20会是超音速飞翼吗
空军副司令王伟一句“快了”，弄得人们心潮澎湃。在歼-20、运-20、直-20之后，轰-20可能是最引人注目的缺失了。多年来，轰-20的各种传闻一直不断。眼下，王伟也只说“快了”，并无更多信息，结果是各种猜测统统回炉。8 d4 G. ]. L( |" ]' B# D5 q6 ^
, |; t* _. |( J6 G
轰-20具有隐身能力，这大概是所有猜测中唯一的共同点。有了B-2和B-21的先例，轰-20也很有可能是飞翼构型。一般认为是无尾飞翼，也有人认为是具有浅V形尾翼甚至可折放V形尾，可以在水平和浅V之间按需转换。
0 b# @$ b+ O4 _) C/ y; [5 p7 I$ |) P6 q1 W, G; n( V
可折放V形尾是有意思的构想，在理论上，竖立状态下可提高方向安定性；水平状态可增强隐身。但这样不仅机械上很复杂，气动和隐身上也不利。在放平状态下，尾翼和机翼后缘的间隙不仅是隐身大患，也构成严重的气动干扰。在竖起状态，差动副翼的阻力换成垂尾阻力，未必有多大的优点。; P9 y3 q' \+ B. U
+ u  ]+ ~- V( [7 I4 e2 @9 n  k
但最大的争议可能还是超音速。
! R, W; S/ L# |! i# n( l/ o+ h) H" f8 w
超音速要求翼型很薄，迎角很小。迎角小不是多大的问题，但翼型很薄就问题大了。
) G7 s/ r1 W0 _9 e6 |7 ?9 P) h7 e$ s6 @5 H& c$ n
飞翼的关键在于没有机体，所有结构和重量统统用于产生升力的机翼。也就是说，人员、载荷、发动机都需要在机翼内。很薄的翼型显然不利于容纳这些东西。B-2实际上已经是不彻底的飞翼，中线部分大大加厚，用于飞行员座舱、弹药舱、发动机舱。但B-2的机翼依然肥厚，翼内油箱有足够的容积。
" W0 m, P! W$ `8 D( B& T+ S3 M: a7 J
换到超音速的薄翼型的话，翼内油箱都没地方了，中央部分要大大加厚，那时也就和没有垂尾的筒体-机翼构型差不多了。
* C8 d  N) g: n' |# o4 G( |! {0 o: C+ w; C* p5 @
另一个问题是配平。2 d+ E  O9 Q* V; T. e. A
9 E, \+ K7 {$ k" _+ ?; Z) Z
在各种速度、姿态、载荷下，飞机的重心和升力中心总是不重合，需要用配平力矩补偿，恢复必要的平飞姿态。对于亚音速飞行来说，升力中心通常在机翼1/4弦长的位置。实际机翼不大有规整的矩形，一般以1/4平均弦长作为升力中心的位置。重心也需要在1/4平均弦长附近，剩余的差距由平尾的配平作用补偿。9 Y4 P" Q6 Z, V0 \9 |. f
# p& L' d1 M+ F" F6 ~  t
但在超音速飞行时，由于激波的作用，升力中心会后移到1/2弦长的位置，也就是说，突然移动到重心后面较远的地方，导致严重的低头力矩，这就是“马赫埋头”。在早期突破音障的试验中，飞机刚突破音障就突然发生失去控制的俯冲，然后就是机毁人亡。
' u/ h2 ?: |% c5 E
: O+ U  x) P3 }3 J& J' o这有两个原因。8 L. m/ S/ o& G1 M9 a  c# J
% x3 u5 t1 S: N
首先，“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
8 L, l" v0 c* m: Y4 }7 o; x5 E
+ p( B9 E) f  q8 Q) H! ?  R其次，用于俯冲改出的平尾控制力矩不足。常规平尾的前半是固定的，后半是可动的舵面。突破音障时，铰链线的激波屏蔽了舵面，使得改出控制非常不力，甚至完全失效。
4 D" x& A  y8 `+ f; ?7 H! g& ^3 ]- l
0 U) M  I  }/ Q8 d在血的教训之后，超音速飞机的平尾改用全动平尾，在发生“马赫埋头”的时候提供足够的控制力矩。但最重要的还是保证平尾相对于机翼平均弦长有足够的控制力矩，也就是说，平尾位置要足够靠后。$ ^* h+ [. q2 n# t+ r  C8 m8 G

4 I" m7 c( a  X8 n+ ]% x# ]7 R这只有筒体-机翼构型才可能。没有机体的飞翼在本质上就不可能有太靠后的“平尾”。" v0 G* F6 `0 q6 S% i
1 Z/ ?: R9 F* C0 v  C% s
B-2的俯仰控制力矩太短是臭名昭著的问题，设计要求从高空突防改为高低空兼优后，需要考虑低空抗阵风的问题，为此机尾改为复杂的“双W”外形，以尽可能增加靠后的水平控制面面积。B-21取消低空突防要求，只需要考虑高空，阵风补偿的要求大大降低，后缘恢复到B-2原始设计的简洁的“单W”构型。# M. p9 j+ X  D. C
$ g! P5 P5 y# k" k' j" {
超音速减阻要求的大后掠三角翼的后缘相对靠后，但平均弦长也相应增加，水涨船高，俯仰控制的难题还因为速度快、反应窗口有限而更难了。最大的麻烦则是升力中心现在后移到1/2平均弦长，比亚音速情况又损失了1/4弦长。也就是说，亚音速飞翼本来已经有俯仰控制力矩不足的问题，超音速的问题极大恶化了。
4 Q* j0 w0 U+ h& r# h2 I3 D3 \, V- [! e# m2 ?
大大增加控制面面积，采用推力转向，办法总是有的，代价也是大的。最终就是是否值得的问题了。
/ T) u& Z+ J* x$ V; d, w/ Y6 b
3 c8 |% j  ~) m/ j* `轰炸机能达到超音速是有用的，问题在于代价是否值得。超音速作为突防手段早已过时，超音速对于打击时间敏感目标的作用则可由导弹的速度代替。百吨以上的飞机要超音速还是几吨的导弹要超音速，后者要容易实现得多。如果使用高超音速打击导弹，轰炸机是否超音速就更无所谓了。% j8 e, n2 {" ^. F+ X0 d
2 \  m9 G0 g2 R9 A
气动上的困难和缺乏实用价值，使得轰-20不大可能为超音速飞翼。
作者: huma    时间: 2024-3-22 10:26
超音速不可能，明白的不敢说，不知道的胡说八道
作者: 鳕鱼邪恶    时间: 2024-3-23 02:25
呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-23 04:16
鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 12:25
" P& W! F8 g/ w' m, q+ ^呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？
0 f/ ?7 H5 d. v% L$ d
你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。
作者: 鳕鱼邪恶    时间: 2024-3-23 05:06
晨枫 发表于 2024-3-23 04:160 X9 x, V" X" x; T
你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。

" X) H. @( ~* z/ s/ `: L喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-23 05:25
鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 15:06
" e/ e( f' }# }. J2 F. M喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？

7 [% I' \8 N- i4 A4 J% l! z8 L+ E问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
作者: 隧道    时间: 2024-3-24 00:48
隐藏式前鸭翼？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-24 04:35
隧道 发表于 2024-3-23 10:48
1 U$ R- |; H( }隐藏式前鸭翼？

: c6 y4 x0 p' L" Z) W隐藏在哪里？0 b4 H9 @4 I, D) }" s+ Y# ~
; L: k3 G2 |2 M
飞翼既没有后机身，也没有前机身。
作者: MaverickZ    时间: 2024-3-24 07:20
晨枫 发表于 2024-3-23 05:25
+ U+ q4 i4 k4 d1 T1 x问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心

! z" h! U1 m' n2 t2 I/ Z# {
; T" G" x9 b- ?" t把类似地磁探测器那种结构装机头和机尾伸出去几米，然后安排上喷气嘴？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-24 08:52
MaverickZ 发表于 2024-3-23 17:20
4 y! p( h4 n5 h7 g- _" x6 N把类似地磁探测器那种结构装机头和机尾伸出去几米，然后安排上喷气嘴？ ...

: G3 ?, l" l8 X; q! x/ e+ D' z理论上或许可行，实际上问题太多。
作者: 隧道    时间: 2024-3-24 18:39
晨枫 发表于 2024-3-24 04:35" l9 e" o' S# Q* K, ~
隐藏在哪里？& D" R3 f6 Z% g
/ @% w3 @1 \- q5 m: L
飞翼既没有后机身，也没有前机身。

1 H, a' ]  W3 H1 f反正解决马赫埋头只能靠前后机翼或者矢量喷嘴。



欢迎光临 爱吱声 (http://aswetalk.net/bbs/) Powered by Discuz! X3.2