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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。
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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。
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( X* {9 X; C: k" e6 P9 ~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。' S0 Z4 n# Q% W4 o  ~; B7 q0 q
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但最大的争议可能还是超音速。
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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。9 ]  k. r7 u, _/ @

9 I$ H# B% T% h" m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。2 \& @% N. L6 U1 i
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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。
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另一个问题是配平。
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7 |3 M8 r7 S4 |* d- ^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。5 [4 w" ?: X7 M( _2 {

  s3 a! F, B; z: {% i8 S' K( b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。
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这有两个原因。
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6 ~8 k; i! h' j# D$ T首先，“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
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8 t4 z1 G9 i- ?6 ^5 O" k$ w" _  Z1 O7 E) K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。" ^3 H0 Z& G$ v

( |$ K$ b6 P' z& A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。
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. m3 n4 x" L! p/ g( H) g: U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”。
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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。4 N9 i% j, M; ]1 p1 O3 K

7 G1 ~  G' X& Y4 r! |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。
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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。. k- s' s; a% Q7 A9 |) z
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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。! {( u: D9 c/ S5 i: r

" D5 A% |2 r% g' F* v6 {) e! R( d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
9 Y+ i  s7 F$ w. y% P% Z2 I. y, w呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？

% f7 W2 r" A3 V% E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
! a- C$ Y% Q# L+ }你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。
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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
; j& ~; {. P/ n- l/ ]- e喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？
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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
6 b7 n* |' G1 ]2 e; I1 K! H隐藏式前鸭翼？

7 O6 T' j, B8 W/ ?/ k隐藏在哪里？
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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
9 u5 O& o" P5 e+ v  H7 j问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
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; F2 H$ s& l' g) O( Z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& H5 `; N* G6 @5 ]
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？ ...
" ~8 m2 f* a' H% k' s' `) Q
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, i% v5 j5 p' [
隐藏在哪里？, \$ R9 ]3 T1 H4 ?4 w! J
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飞翼既没有后机身，也没有前机身。
6 t8 Y, ~& N( h; W0 Z2 F
反正解决马赫埋头只能靠前后机翼或者矢量喷嘴。



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