爱吱声

标题: 隐身超音速无人机Thanatos [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2024-12-22 00:44
标题: 隐身超音速无人机Thanatos
本帖最后由 晨枫 于 2024-12-21 11:17 编辑 / e; I4 m# p& I% W
7 f& n/ R3 F- X
Kratos是最先被美国空军选中，作为忠诚僚机进入技术验证的，XQ-58已经飞了一段时间了。诡异的是，在正式竞标的时候，General Atomics Gambit和Anduril Fury入选最终竞标，Kratos出列。现在知道，Kratos在憋劲，准备参加下一阶段的忠诚僚机竞标，设计方案就是Thanatos，已经首飞了。
4 i( A6 z- b% ]- y. [% _7 T4 [1 _+ z, E# t
( c: U' a* b+ A7 R
XQ-58已经和F-16、F-35、F-22等飞机演练忠诚僚机有一段时间了
0 E% I/ x* C) r9 w8 [- O, S$ U5 f5 I/ E- N' ]8 g
/ i4 P# P& n6 k* Q/ ?) g, r
Thanatos的设计有特色，最大特色是无垂尾和边条上进气口
4 g0 v( b+ N. ?5 f7 M) z! H$ `3 o8 g, n6 L8 @$ ]
, D* L: ]: R* k- {1 r
这是更加符合翼身融合体的构型，但有相当明确的中央机体和翼身分界5 j) \& S3 p; [  S
" [7 w+ d3 t+ h; q
Thanatos的设计有特色，最大特色是无垂尾和上表面进气口。这也更加符合翼身融合体的构型，但有相当明确的中央机体和翼身分界。
' \- u$ X: \. v- ?! V% F4 h* ?+ H+ H6 n$ F. i$ |! o  z) U
还不清楚Thanatos的技术参数和飞行性能，看样子可能超音速，估计和典型战斗机对标。XQ-58、Gambit和Fury都是亚音速的，实际上当不了忠诚僚机，只能当忠诚哨机。' x9 A. V! \& m- Z7 b6 t

/ D- ^4 N) p- C3 d6 }# uThanatos这样的机翼平面用于亚音速巡航有点不给力。这也是高度重视隐身的设计，机翼前后缘的后掠角对齐。已经很久没有看到人字翼以外这样“原教旨主义”的边缘对齐机翼了。
/ [. K7 S/ O+ ~' c& u5 G
( ~* ?) E! R1 v- Z6 ^边条一直延展到机头，很有点像诺斯罗普Tacit Blue的机头后掠化了。事实上，Thanatos在整体上就很有点Tacit Blue再世的感觉，当然超音速化了，无垂尾化了。
" b) d  o) k1 ^9 U2 J5 U9 U. c5 E4 t+ v

2 l/ {; h5 f* t& q+ K1 w$ ITacit Blue隐身研究机
9 r8 X  l# U& @( [2 P! f3 s* m3 M  B
Tacit Blue是第一代隐身设计中是最原教旨主义的，比最后导致F-117的Have Blue更加隐身。多少年来，Have Blue和F-117解密得差不多了，但Tacit Blue一直没有爽快解密。Tacit Blue这个隐身基本设计最后导致B-2。0 w2 J% o1 T0 `* r6 J8 s( U

1 _  @; G) P! F8 G+ @B-2是无尾飞翼，气动构型与Tacit Blue完全不一样，但“驼背锐边”的设计都是出于同样的“电磁能量沿圆浑上表面爬行后在尖锐边缘流失”的思路。据说这是诺斯罗普首席电磁物理学家Fred Oshira在苦思冥想不得其解时，陪孩子在迪斯尼玩，手里捏着橡皮泥，看到spinning cup而灵机一动想到的。Tacit Blue 好似“坐在平板上”的基本设计就是这样来的。7 ^0 s) L  l" B, s' i+ w

$ p6 a: }2 r% W2 b7 dTacit Blue还采用“跌入式”进气口，既降低阻力，又增加隐身。现在波音MQ-25“黄貂鱼”上的进气口出自同门。
9 I  G8 N  I: H$ q4 A' E/ [5 @6 H7 O3 |+ J& Y  L# @+ x
Thanatos的进气口不是“跌入式”，而是在机身两侧边条的上方。进气道是复合S形，在水平方向上向中线弯曲，在垂直方向上向下然后向上，有效地掩盖了发动机正面。( V! B$ d! b  [. n
, m$ K  @4 [7 D: w" B+ f
有意思的是，两侧进气口和进气道当然是翼身融合体的一部分，但Thanatos的翼身融合体很特别，两侧进气道和中间机体有明显的“分界沟”，中央机体是规整的扁柱体。, ?% R7 u2 \# ~' p
) O( n4 p  O7 Y3 ~
直通通的柱体有利于结构强度，也便于制造，但这里可能更大的作用是帮助方向安定性。无尾飞翼很大的问题是不易保持方向安定性。圆浑上表面的气流不总是规则地从前向后流动，在各种气动干扰下，会发生横向流动，导致各种偏航影响。B-2采用上下裂板式副翼，用差动阻力控制偏航。这带来额外阻力，也削弱隐身。近20年后，X-47依然采用差动阻力，只是不再采用复杂的上下裂板式副翼，而是上表面扰流片和单片式副翼合作控制偏航，阻力和隐身问题依在。
& J4 x" C# U9 W8 s1 O, V1 \7 x
( d) m* c  K+ ~# ?- i& R8 F
9 Y' y* D$ N7 V- q1 [B-2采用裂板式副翼提供差动阻力，控制偏航$ y' Q- Z4 p( `( U: g. s2 \
, s0 _6 F% D+ ~+ z9 \
6 g' ?+ }/ L) s/ j
X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力
" S% n% s) E  A; o$ @1 C8 o: y. h8 y" e. k- E3 h
Thanatos或许依然有一定的差动阻力控制，但同时用中央机体和两侧进气道之间的深沟等效于垂尾的作用。常规垂尾用暴露的面积提供方向安定性的力矩，要求在重心后的侧向投影面积大于重心前。Thanatos的“双沟”两侧的投影面积似乎还做不到，但依然提供有用的“隧道”效应，并降低偏航控制的负担。Thanatos的扁平喷口内可能还有类似X-47B的“内置垂尾”，X-47B是单发，喷口内没有分隔板的需要，这是用于补偿垂尾的缺失的。用被动的方式增加方向安定性，比纯主动的差动方式更加简单、可靠。“内置垂尾”的代价是推力损失，Thanatos那样的“分界沟”的代价是不平整的上表面，隐身方面有一定的代价。
8 T& f+ k7 V8 n% E* b, U
, A' T5 Y( O% ^2 U) b! C- w( r! s
7 S' F0 w4 C. T0 K1 {X-47B的尾喷口内有“内置垂尾”，用喷流速度补偿面积的不足. p! J  S! i$ \2 o/ Q
8 E* G' [% S5 z) x  n% x9 Z7 J! o

2 L" e% h& ]7 Z7 y/ V这是模型，但“内置垂尾”的细节更容易看清楚* c/ I* K  M% }# ~' {" V
6 a- c. Q% d6 R$ B. H1 D
进气口前的上表面切出一个缺口，缺口引向进气口。缺口前的边条后掠角不仅有隐身考虑，更是对激波的形成有考虑，需要对进气形成预压缩，帮助进气道的总压恢复。进气口上唇的后掠角也是一样，还需要与激波的角度贴合，既要减少从进气口唇口向外侧的漏气，又要避免激波扫到进气道内壁。应该也有某种DSI的考虑，以便分离进气气流的附面层，但现有图像里细节看不清楚。
5 H$ k7 S. s$ h( v; W; w" H6 P3 ~0 V. Q$ ~/ b9 r
上表面进气口有助于隐身，尤其是Thanatos的任务以对地攻击为主。但上表面进气口不利于机动性，一拉起就容易进气口“断气”。这是所有上表面进气的通病，不是Thanatos特有的。
$ ^! M) m& V+ ?  G* h( {- V" y& [' h: U/ R+ n+ y
但上表面进气不光有利于隐身，还有利于留出完整的机腹，这对机腹弹舱很重要。从3D图容易看到，Thanatos的弹舱延伸到进气口之前，三点式起落架的布置也很紧凑、自然，这与上表面进气口让出机腹空间不无关系。当年北美F-107的设计也采用背部进气口，正是出于类似的考虑。
, Z& W; m( v5 Q; _7 ~8 m, t& l+ p$ k1 \9 H% F& C7 c" L

- z& h8 }& {( l& F& G% R当年的北美F-107也采用背部进气口，与隐身无关，就是为了让出地方，有利于安排完整的机腹弹舱  I- r; D8 @0 [9 u0 T5 d; j
  J* t8 z" Z7 f9 K/ x
但机动性问题也不能不考虑，F-107下马的部分原因就在于机动性太糟糕，而且飞行员弹射太危险。0 M: ~6 O# h9 ^1 v8 ^% a
9 W% l9 A: N. w: h5 F) Y
Thanatos倒是没有飞行员弹射的问题，也索性没有垂尾。这提供了一个全新的可能性：在正常飞行的时候，进气口在上表面；在高机动飞行的时候，来一个鹞子翻身，进气口就成了下表面了，这样大迎角拉起就不再有进气气流畸变问题。无垂尾使得“正飞”、倒飞没有差别，非对称翼型的倒飞问题可以用迎角来补偿。
9 A; Y( ^% R5 \- O% L, O! U4 O" @
) T' w3 b, \5 w9 V当然，问题会有很多。飞控律在正飞、倒飞时完全不同，机腹弹舱在倒飞时武器投放是大问题，但这些都不是不可解决的。关键是无尾飞机容许倒飞也成为正常飞行状态之一，尤其是无人机没有飞行员倒飞时的生理限制，这一全新的可能性不容忽视。
2 x% c! q- q, N! x1 Y4 C4 P1 O: M% L/ h; F
Thanatos能“正常倒飞”吗？不知道，但这一可能性已经存在了。. Z$ ?% V4 @$ n9 ]# w1 s& Y' c
( U6 v- b1 \, h! J, D( z. k9 ]
越看Thanatos，越觉得这是一个很有意思的设计。
作者: 大黑蚊子    时间: 2024-12-22 21:57
有个问题，倒着飞的时候，这货的隐身性能应该跟正着飞的时候有差距吧，那还算隐身忠诚僚机么
作者: 晨枫    时间: 2024-12-23 00:23
大黑蚊子 发表于 2024-12-22 07:57% S$ w, X/ l3 Q1 L/ l8 E! l, ]
有个问题，倒着飞的时候，这货的隐身性能应该跟正着飞的时候有差距吧，那还算隐身忠诚僚机么 ...
! ?. x. j# o( A! q
应该差异不太大。全向隐身嘛，上下也包括在内。
作者: 小木    时间: 2024-12-23 22:00
任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧，感觉相比带来的好处，代价很小。
作者: 晨枫    时间: 2024-12-23 23:44
小木 发表于 2024-12-23 08:00
: t/ K! l! K4 t: C: k9 m+ ^5 Z任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧，感觉相比带来的好处，代价很小。 ...
0 ]& }& i8 i6 |0 U3 a4 j2 k" m
你说的对，供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞，只是一般时间不长，否则飞行员受不了。估计供油不会是大问题。
作者: mezhan    时间: 2024-12-24 02:22
晨枫 发表于 2024-12-23 23:44
+ Z+ N* j; h0 }7 `! k你说的对，供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞，只是一般时间不长，否则飞行员受不了。估计 ...

/ D) E5 S) A; `5 f, f"供油不会是大问题。"8 S, K; g7 Y/ s* S/ l( e
2 c0 V* ~8 _0 M4 O4 }
反正都是用油泵,  不是靠重力
作者: 晨枫    时间: 2024-12-24 02:42
mezhan 发表于 2024-12-23 12:228 `, u2 k& z1 U4 m& @3 N7 R
"供油不会是大问题。"
, A% g  h' a$ y" G( ]0 s( F* W1 a2 C  l* z' z/ n8 u
反正都是用油泵,  不是靠重力
; _. U+ k  l0 _; d
什么泵都有NPSH啊，没有足够的压头，泵没法好好工作哦。要么惰性气体加压的压力大于重力（这个要求有点高），要么有多个取油口，但要有阀门保证露空的取油口不会有惰性气体进入油管和油泵，也挺啰嗦的。
作者: 隧道    时间: 2024-12-24 13:05
小木 发表于 2024-12-23 22:00
  o) C( x- `* z5 p任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧，感觉相比带来的好处，代价很小。 ...
6 |9 b: E  o9 t& v9 {9 d
进油软管口加个配重？
作者: 晨枫    时间: 2024-12-24 14:21
隧道 发表于 2024-12-23 23:05
8 X, O7 @; l1 u4 a# t; z进油软管口加个配重？

% w! M. r- _! d' u. P( c7 w那机动飞行的时候不猛晃荡啊
作者: 隧道    时间: 2024-12-24 14:41
晨枫 发表于 2024-12-24 14:21& g1 z# r7 j$ }- Z. j2 o
那机动飞行的时候不猛晃荡啊

, i/ c' y# y; i: ?3 X那就上下各一个进油口。。
作者: 小木    时间: 2024-12-24 21:18
晨枫 发表于 2024-12-23 09:441 c! G9 R+ C" z4 Z3 \# t, F
你说的对，供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞，只是一般时间不长，否则飞行员受不了。估计 ...

* T- D8 A1 x0 C! s现代设计里不还是都有专门的容量非常有限的倒飞油箱吗。当然这个的尺寸限制应该和飞行员的承受能力相辅相成。& i! I7 ?2 K( D4 H$ z
另外还有滑油系统的倒飞设计。
9 O6 ?* Y8 k2 j+ z要克服肯定都是得加重量的。
作者: 晨枫    时间: 2024-12-25 01:33
小木 发表于 2024-12-24 07:18
. j0 o0 I9 @* ~8 w. g* |5 I现代设计里不还是都有专门的容量非常有限的倒飞油箱吗。当然这个的尺寸限制应该和飞行员的承受能力相辅相 ...
- ?+ D1 S' U. e0 I5 Z5 E1 h
是的，没准把倒飞油箱大大扩大，再增加油箱之间的转移机制，就可以解决问题？



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