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 0 v  d* z3 ?0 @0 z7 R* h& I

( X; b8 f/ G7 }7 P+ ]: z# v1 ^2 S7 wKratos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。
6 h; o* C& C, _. D6 {
3 X# Q/ @5 C( s, o- e; s) ?% L- L
$ P. c5 I  s. X; }1 b+ l% Q& Z- CXQ-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' t$ n/ ?+ B" n( z' J. Q
# f* n1 N- r  Q: s# e' ]0 l
+ G4 O5 x; A; ]/ E
Thanatos的设计有特色，最大特色是无垂尾和边条上进气口
1 [, p6 v6 ^& q# ]! z# _; O8 ?4 U0 R7 G, [8 s& Y
  v1 ]- r0 ?( v  Z. T& Z/ x5 p
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
( x0 j% T3 B4 S
: b& y+ |; \0 Q0 V% i/ sThanatos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。
5 j' R# x* t/ E! L8 W% R# s" L, x  _7 Q% O! ?2 C. |
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 Z% i  o8 h$ ^+ r5 n& P1 P) D* i1 w* c3 P- H
Thanatos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。+ C! y' U. t' B7 s1 T

2 b" A+ T9 H/ J4 ~7 A" I3 z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。
9 q% K0 b0 a% B1 ~
# v, n4 {# ^: f- n, ~: A . }1 Y$ c$ u  ?' k0 H6 c, m6 y
Tacit Blue隐身研究机; u! m9 Q, r+ l# k  |3 j0 [
; n: p1 G" G% f( e  [
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。* E8 Z6 F0 P- v
) K% q+ {' a5 f" e( K7 u0 l6 L& w
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。
8 M* l' X% {6 @3 I; l5 L- D& m  Z9 v0 ~* R. G5 v; s2 b
Tacit 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。, U& ~% v$ I5 H0 Y: V0 P# F$ v

2 z& X" Y( P# m" j- w* \) ^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。
8 t+ Y$ f7 R! E3 r: i' L5 I: F$ `
3 t( s# l/ O4 V' d7 ?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。2 L- g3 c% x4 ^9 ~$ y7 S; E; v

6 o8 m  C' B4 `$ u2 v  z$ q4 x6 [( N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。
& w! a. b' n" w, e; j) d
$ J" @. m% B, l# n* p  W / F' S+ X3 ]9 ]9 n) b5 p9 ?
B-2采用裂板式副翼提供差动阻力，控制偏航8 `# B$ H# q* S- B+ D
3 s8 F; P# _; ~( n# z: Q  o" ]9 ?

- c8 V( E! `+ z# M1 KX-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力
) g2 g! L% o0 Y! T# |. ^: R( t# H# A  j
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 k' B9 J! v1 P7 L4 Q  [8 z; {/ d

$ E1 E& R9 @% u
8 |6 S/ g1 y/ l6 RX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”，用喷流速度补偿面积的不足
8 h: ?( v% S5 ?. f  Y% v9 [& y1 _( \7 c0 C: L5 ]" U& x* T
( C$ I( m" X; \6 J
这是模型，但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
7 X8 A' o( D7 n( k8 X# g
. B. v. ?2 V) v1 @) K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。  p* Z  {& l" |8 W( N  F/ |, g
7 A7 r# m7 T. \5 i9 W
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。  X- w$ k$ a0 a2 D+ B
% [+ S, K: J0 z5 X3 s1 W( v! Q
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。
' ^9 @0 a$ v9 E
& V8 s+ H7 }8 `& M9 z , ^7 R. L4 H& [4 L
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
4 V4 }, O( b7 D1 @+ z  r% J& g6 V/ @4 X) x1 b$ ?
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。! I8 V0 R4 n0 T+ o' H
+ I5 A: R* k2 o, H) l: D; 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。
6 ?( C& o4 [3 b( [6 r9 }
  u$ k: s8 Q1 Z" S) M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。; ]+ u, t4 |% y6 q3 w& ], r$ ]! v6 n

* w! _) k6 `' R& ^$ |. vThanatos能“正常倒飞”吗？不知道，但这一可能性已经存在了。
' p3 l& N; w$ b
+ S! D# u1 F# e# r3 E1 L; e' ^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 07:579 r' a- P/ V! _! B9 N4 ?7 D9 ^& ~4 [+ B
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 ...

4 k% t% ], m3 K5 l6 N" 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 08:007 h" L) ~  v5 p4 X! J7 O
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。 ...
# K7 [" ^$ L8 @6 ?, a4 E* ]3 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
3 K0 _4 m* W6 s2 a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 ...

& K2 E- g2 {3 @4 b+ A$ ?+ |"供油不会是大问题。"
* M* s/ p0 a1 D- _& n4 K! P# M  S; K  L- e
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, a5 w3 q/ z& |
"供油不会是大问题。"
+ D: R* o) |$ m- G5 B5 h: G# O6 @
反正都是用油泵,  不是靠重力
  G, ^/ l6 ]/ v# A2 u+ f/ w. 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
8 [7 Q+ H/ @, O& d8 M; }' O$ |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。 ...
( `8 Y1 \+ P4 n$ S7 e: ?, ~
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
( t5 k! Q, v: a1 ^% |' g9 V3 Y8 Z进油软管口加个配重？

0 {5 d5 L1 V' X. m& Y# c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
  O% @, I& ~0 t, l# a7 }那机动飞行的时候不猛晃荡啊
9 A3 e. d( d1 ]! g& e6 R1 N
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 09:44
# m6 o: R3 ]; o( g# R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 ...

9 v0 u* Z& F3 r* L) U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。2 B2 \3 e5 A# d5 K$ D+ v+ I
另外还有滑油系统的倒飞设计。
1 A; S2 S/ E- r/ e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! b( [, n- \. |) [% ~1 q2 y1 F7 w
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 ...

. l- M) P& |* M8 m7 F9 C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