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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 1 Z8 R4 F. C0 c. p! X
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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。
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' Z/ O% K  x7 c' iXQ-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% s0 h9 M) B  `$ N5 u
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3 M/ {: k1 h/ I4 K: r* M! }Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口2 B$ [3 ~' O; S. U
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* U3 X1 R* q7 b# Q. e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
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- @* a4 j/ i. ]( b' E4 i* K% 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。* n: x/ S+ C7 B( A
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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。' ?2 o  ~4 Z0 p# n, ?

/ D, r& S  B: {" C  h/ 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。+ D8 z$ R: |, e

* Q/ w' {+ f- l: Z, `: v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。
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4 r+ h% ~  a( STacit Blue隐身研究机8 b; T( Z9 Z7 f- |
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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。
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8 O& Y3 Y; {1 Q) j  EB-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。
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' [; [: M; N: M2 ATacit 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。
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& e7 ~/ }. T0 o% TThanatos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。
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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。
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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。
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B-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航5 d7 n/ D' l' W* s$ ^# |

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X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力
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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。
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X-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足
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这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚% p) _0 Y9 V  z( u
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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。9 d0 m, g! N. s7 T7 T- S) ]. z

8 _4 u" K4 |1 q- _2 l/ k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。
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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。
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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5 l% G  P4 A2 E4 K$ {, p  o3 t
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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。
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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。7 d: W9 V# B8 h/ x  L! E
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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。
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% c2 j# W* {) s1 n; _& I1 IThanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。$ C5 N" D6 b4 y

3 W& W0 T) ~. ~( [+ X& n+ W- T4 Z5 J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  K6 Q- h1 J+ e& O! R6 ?
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 ...

+ s, \$ ]- Y! t  @9 {8 p5 _% `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' u# Q# H7 x! @/ d$ }+ m# ~- n4 C3 r& V& E
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 E9 W" g$ F; z# y: @1 k# S% X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
1 }" M2 u, e8 G2 h; 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 ...

" Y# K5 f$ V- @1 y3 t" B$ [" g' v"供油不会是大问题。"/ `. r' u" I) B
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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
$ y2 T( `8 H2 j9 ^" d8 q"供油不会是大问题。"$ q; k7 y8 [8 x8 M/ H# e4 ~
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反正都是用油泵,  不是靠重力

: J  `. H8 w' e# Q- |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. ]) p! _0 r$ E, q2 G
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。 ...
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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% ~/ ~5 U5 m! b
进油软管口加个配重?

' _0 O6 i, H) N* O6 k9 m/ u8 B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% r& B- [6 ?3 S! ^& p& R
那机动飞行的时候不猛晃荡啊
0 m% V6 M! i' T# {3 z7 w
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
. J, ^5 `; |9 x5 b! I0 n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 g$ U, K3 f6 r; K  L6 T
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。$ m- U4 T, b2 _0 M7 `" i
另外还有滑油系统的倒飞设计。
7 h& m" A. b( \; D2 w9 y5 p: i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( d1 I, e# u' P9 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 ...

/ W5 L3 q: C% v; g- d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?




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