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。
  K. h* s$ n, N6 }2 l. m+ M
: P# x  K- L+ h: p) M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。8 z- Q, p6 c# Z. x

: l3 m1 Z; W7 P3 D7 _0 k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。
9 a  v/ _9 r; a6 F+ t8 g" |1 Z( G2 m" V. x( Q* M
但最大的争议可能还是超音速。. g$ u0 P: A8 {; R
% V, T7 u% q! f8 u# ]; I. O/ 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。3 u0 v: \+ O+ a6 L9 g7 `7 @& W
& o) V6 k! Q3 ^! T# Q% L: j
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。
7 T# N' T2 m$ }. M) P' I4 ?
1 t( {4 P6 Q) K5 }; L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。
' R& S: p& N! A+ k. u2 K5 d/ ~8 V7 `( X3 Y
另一个问题是配平。- ?8 R/ i7 E: u% \9 I

& i5 S# X6 |; s4 T2 z* G+ U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。
  U5 j: q" Q% ~' Y7 y( z5 w
" o3 n& b- _- t& g! I( C. J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。
# ^. q( r# ]# o8 L4 y9 l( o8 c5 U$ A( J2 J
这有两个原因。
7 Y% [$ B# Y/ p7 s8 N# r3 A
* O- {! M" |& I" m首先，“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。/ l  E( j+ D7 t; a  J2 N1 D
; Z% l* ?- j' A  K/ m
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。0 x& y5 z: R& C1 t/ q

2 s7 ?- [( B) h" B( J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。! {/ _* A9 u  X" F% I, e6 K

4 U) H% ]$ Q! S  J$ D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”。
0 z' x  G: G: d  r
( c1 |- [* r; b7 r* r3 N$ ~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。/ T" b# |% Z1 N* l
; i+ U' O& d; z+ c, b5 A
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。" S. A: u" w' B" L1 ~
$ ~/ l- c9 l( `5 ^3 `: c
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。
6 o2 ~  [8 K5 ]3 Y6 @- F  G. }1 x9 X6 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。
, ]! _, W5 y- o5 Y+ `1 P6 S
. J* C" n. o7 c; u" _+ ]' Q; f8 D* s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 12:257 x. M" Z  _$ z: p4 ~& C$ P
呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？

7 @" d$ d& D& g9 L: M8 O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 04:16
- M4 I/ O+ V+ K6 Q6 B你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。
% W/ d! g7 b3 C
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
# d" {' A1 w1 v* T喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？
) k- q2 R; K) G" Y
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 10:481 j0 e$ S* v' Y
隐藏式前鸭翼？

' l: |4 l& |. d# d% E& r8 d隐藏在哪里？
0 ^! j% f, h2 v/ {  h7 ^( R
, s8 h  o( o4 B, k6 q( E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
+ S: ~& m2 e$ s, L问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心

4 i5 l) ?% Z, S) W
4 {( V5 m9 e; l# T9 x3 m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
5 t5 |" H. s  ^$ C) w1 R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？ ...
! s, E' P( j5 _  t
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+ S$ `$ Q' v, K
隐藏在哪里？# P" p5 s; C1 t- J, H( a
' G- l% |9 m% i. C; w$ n5 `; ?
飞翼既没有后机身，也没有前机身。

- H' d  O) h- E$ v( Y# t& C3 q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