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 5 b& L, A9 \$ e" W
$ H+ C" x' r% ^
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。
/ f, [0 E; x# B4 K9 v' j+ h) ^; o
* H3 Z0 V: u+ _- r# k" x# o   M9 W# K% D1 Z- m* {
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: L. ^5 a! k6 U' }

4 v* I: s. `- j! B5 _5 C' x* T
1 v1 f$ H) j2 y. w3 ]Thanatos的设计有特色，最大特色是无垂尾和边条上进气口
. K* c: p( h3 h& l
( V5 D6 r( v8 t* v: z
$ Q- w1 B( A, ^: K  e' U6 y2 [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
; B/ N. G7 @. i! x$ K, @% `5 x; H
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。
# {8 [; q- r/ R3 u! v* C/ Y  g" e$ X/ A) R
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。" ]. ^5 w  F( \( x

4 w' _' T, d7 K, g3 KThanatos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。( q4 I0 t  i8 W5 R
% t3 g  x+ y  M: O8 `$ t% @3 A
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。6 r. g3 n' [1 T4 m* e  f2 m

% [; V/ m) M. K  ?: W " r$ X) [% Z1 _* v
Tacit Blue隐身研究机
6 W, Q( }" H$ N$ ?& S: B' r" X- p- N, ]" C8 C
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。5 }  P0 C% m( g# ^. \

" U+ x* G  I& j3 z6 |) k; NB-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。4 K" W. P6 v" z6 `/ D

4 g9 @  x* k: R$ d, WTacit 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。
$ [* \+ q/ Z+ l- h- w- m% B: p
. i/ g* J) n6 e# fThanatos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。. o7 L, ?% x0 w( ?

) Y' ]+ C- C# T9 A/ r# |$ _8 W$ d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。5 l! c6 }5 |& T  V' Y

2 V- Q" F1 e# }' O+ X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。
0 f, L  l- m$ X( r9 J
9 w$ a5 `: h% c2 U; \2 M3 E/ s
, F1 Y0 m' X5 |! @: V6 |B-2采用裂板式副翼提供差动阻力，控制偏航
0 }$ |& ^$ b) }3 f+ _! Z! B& q6 I2 |* n- H" S& U

: `( Y" J; D" _X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力5 T. X( \* V! L& j

' j- i/ f  l6 H0 @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。6 x/ ^  V5 a0 p+ T% L% }
0 W$ k  H4 D" v5 G1 w) J& u
& H1 T9 b: k4 y+ m7 m- i* U' c
X-47B的尾喷口内有“内置垂尾”，用喷流速度补偿面积的不足! g( K5 H/ A- g6 @. S
% a; t: q2 d, U( M' q8 g

3 B4 {7 U. C: N' a0 I, O# B这是模型，但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
# d' c7 F; ?+ b2 e2 M: M- ]& [7 a/ q4 c; `
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。* v( [. v" C  \7 C5 g. S1 _
  y: E6 A, u$ G  W: m
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。" p/ C  `% R( u3 [2 R. s- C) \8 M
+ }0 Q; ^! t( r3 s& ^) }$ D8 g
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。, s4 @$ i9 _/ K: v8 D+ [

) k9 ~& V" Y/ T) ~- P
# _5 M6 @/ G/ l7 w& ?! E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% E1 W3 o3 y' }2 u; @& y' P; X
5 }: P2 v+ A5 J' p3 S/ g
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。
. X2 X' m  d8 j) @$ M8 V3 p& P3 M7 G+ F/ z9 k* u9 v
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。
) V1 n$ T) E# m- H! o9 ^0 A; E' O$ w/ _3 Q6 p! f
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。7 D3 w9 C( c9 D# d" f+ @
' E0 O/ X! M0 k& a% a1 t5 @
Thanatos能“正常倒飞”吗？不知道，但这一可能性已经存在了。9 C6 I* D. ~. w+ s& X  T
' T9 d0 O$ D5 [2 Z' ~5 s; {
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. F! w* |3 @5 J8 k  X. T
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 ...

' b3 R9 y& \# \& _0 u+ ]" x. I( O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+ A) ^) x7 R! c7 I; D6 ?  p/ Y
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。 ...

2 }/ U+ c7 _. {* v: U2 ~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 23:446 r7 G: L$ I/ ]2 u! L7 H$ k) R7 _6 Q
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 ...
; j# q& I. \3 n: y2 _3 ~8 A
"供油不会是大问题。"
' s' H* B( b& a
3 w, [, K! S- K4 \; ^+ d4 a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 12:22
3 {- s1 a6 K, ]2 w* S"供油不会是大问题。": u) X: Z! r, W( `) O0 Y
2 F1 b% l' Z8 h5 G1 ^# @9 a3 ~
反正都是用油泵,  不是靠重力
8 G' ?9 ~2 W: F' j
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
7 b' ?7 z; e8 q; `5 k# o0 s2 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。 ...

3 a4 l+ y0 q6 u# V6 K* l# X# J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
. i/ J: q3 D' e$ t8 j进油软管口加个配重？
) k1 q' ?! \6 {4 \0 y2 g
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 14:211 R* S$ u% {3 F) X2 f2 U
那机动飞行的时候不猛晃荡啊
6 m; i3 \  c; m( u
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 09:448 W$ T+ n% y8 D0 e
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 ...
; X5 \% F  y. J  D0 q9 f& L1 [0 j
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。( m0 r0 d1 C4 `
另外还有滑油系统的倒飞设计。
2 K2 [/ f. J; i* w; U- L! ?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
, ^% F$ X4 D  x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 ...

4 P: P; a8 E7 [3 G: Q: c- U8 Y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