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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 - L, a! `/ C7 t) _

0 R+ X; H& L( p# O" p( A9 lKratos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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6 |/ a2 ^8 Y# }+ H; l+ DXQ-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
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" O5 o$ P' m* ]- Y' LThanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口8 o+ Z1 e6 k4 l  a7 G
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3 H/ ?+ [( J0 A, {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7 [& c: E6 Y  W& ~

4 F9 \2 [, J& @  o! J& oThanatos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。* D5 E4 P& s+ [/ ?2 B& |

: J  |" t3 o! h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。8 v4 Z( P- t; ]0 s( e5 W4 @

4 D7 {0 S# M6 CThanatos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。" B; k& K! E5 P" T' D9 N
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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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Tacit Blue隐身研究机
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7 m: q, i2 F6 y/ [$ dTacit 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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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。& x0 x% h7 B6 D8 W

/ S6 \8 o7 w: g8 f+ O  w2 KTacit 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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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。
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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。" X3 e& o" L% K0 I" p
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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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' Z- x$ `' ?9 {  k( KB-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航
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8 P$ g' Y% u7 ~4 N7 E+ C+ K7 EX-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力
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( ?* }0 e6 Z) }( Z0 R8 x' GThanatos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。& M) F  U+ b% d$ q# _" w1 ?* g
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3 c. f: K7 y6 N) V+ f( A* HX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足% r, k7 Y" [3 y) y+ z: j$ \9 ~

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这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
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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。2 O  @" S7 ~  j1 x  o0 [
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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。' F7 g4 y" W2 f0 ^- C

' o6 j  f3 U( U+ z. o3 e+ @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
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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。% y: N; W! ^+ ?1 [) _

. E2 Z1 D/ r$ V) N8 e9 R' ]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。
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) Q' _: {" @' q( B/ [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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$ [) {1 t' t/ K6 p/ S- cThanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。+ f5 _$ h% m, l- ?% D: x
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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
) R+ K, u4 y9 e) `- [$ q+ t: k/ P* \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 ...
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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
* j: ], E( A9 Q5 V9 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。 ...

' y7 M. s8 ^. ?$ |& s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
* Z9 n' a$ D4 J9 I  X+ 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 ...
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"供油不会是大问题。"
5 Z# M5 q0 h/ s3 t. Z* \* q& Y
) ^1 u' f4 u5 m5 e9 h- d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/ K. C' k9 F$ r# Z0 ~; x! W) j
"供油不会是大问题。"3 e3 f* d& g* G9 |' B  z" Y: O/ d
7 t8 W9 t) Z- g2 N+ d4 A; ]+ [: A
反正都是用油泵,  不是靠重力

0 u& s" Q$ \$ X& I' 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
1 D# `% U7 W9 E# y( |4 o- y5 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。 ...
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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% {7 d8 k' r! R4 y8 m; M; |2 e
进油软管口加个配重?
& }+ O) D  T; E) e& b% H; l
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- ]: d) P; I! j# s6 q
那机动飞行的时候不猛晃荡啊
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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 09:446 e: C% Y$ m$ ^1 t" h
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 u/ {, o. t; g$ @$ L! J  W! A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。4 _" C8 Z9 Y, x# U: s) J
另外还有滑油系统的倒飞设计。6 L  [7 R$ _' _) r% s
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% G0 ^/ s" s6 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 ...

; ~% p8 F! o# p! x9 E$ c0 P  s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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