8 L$ N2 m* g: I. e) Z' w3 A2 {B-2的构型称为无尾飞翼。无尾很显然,飞翼则指机翼和机体融合为一体。B-2在历史上首次实现全向隐身,这是敢于深入敌后徘徊猎歼的底气。( u% C6 ^; u( t: l; A8 x |, {# Q
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B-2首创用开裂式副翼控制偏航的方法。这是在外侧副翼的位置,将原本一片的副翼分成上下两片,对称开闭,以形成两侧不对称阻力,既控制偏航,又不导致“计划外”的横滚力矩。 H- H) I& o \( _) u9 I# b" E, s7 y! X) }* H" A) F- c. k+ X+ E
开裂式副翼机械复杂,重量较大,机翼结构较为肥厚。为了降低重量,开裂式副翼的面积相对较小,为了保持足够的控制灵敏度,需要在正常飞行的时候也保持一定的开度,形成不必要的阻力。对隐身飞机来说,开裂本身在后向形成角反射器,这对以全向隐身为特长的无尾飞机是个尴尬。 ; F/ a+ z, b+ A: \2 }' H/ f' ~ {3 l! g4 Y, k
开裂式副翼也不宜作为正常副翼使用,机械限制使上下翼面不便同向偏转。这样一来,使用开裂式副翼的无尾飞机还要另外设置正常副翼,还因为必须把外侧更加有效的位置让给开裂式副翼,而必须增加正常副翼的面积,带来重量和阻力代价。 ' _4 O+ T! O t' n, A3 T2 P: E B- D( o! r* N3 y4 G
在很长时间里,开裂式副翼作为“必要的代价”而存在,不管是有人机还是无人机,无尾飞翼几乎无一例外,都采用开裂式副翼。在南北六代和无歼之前,无尾飞翼都不超过高亚音速,因为后掠较小、翼展较大,靠近翼尖的开裂式副翼不需要多少开度就能实现较大的控制力矩,不是没有好处的。常见的问题是纵长不足造成俯仰控制力矩的难题。 : G+ Z+ J" M3 e) \: E8 A3 h O" M: w* F' Y1 |' j7 s8 }
南北六代和无歼是否还能称为飞翼吗?这是学术上的牛角尖,不重要,不钻。重要的是,超音速后,后掠角和机体长细比必定较大,纵长和俯仰控制力矩的问题解决了,但翼展较小,偏航力矩的问题出来了。机翼较薄,也不利于采用开裂式副翼。 1 Z/ J+ N; G- z& H. {) v0 A" S* v( l3 i# W' A- g8 D4 ?. v
中国另辟蹊径,采用全动翼尖,而且问题解决得很彻底、很完美,一步到位实现“无尾自由”,北六和南北无歼都用上了,南六则采用另一思路的分裂式可升降副翼/垂尾。4 V3 L: z9 r# @; ^+ s" `
- R$ Z3 W8 W* L/ n! q, G! B# C全动翼尖不对称偏转时,可以产生强大的翼尖力矩,无疑对控制偏航很有效。问题是,全动翼尖偏转时,会带来不必要的横滚力矩。可巧,正常的副翼就是用于横滚控制的,正好用于补偿。这样,副翼和全动翼尖的反向动作正好相当于开裂式副翼,但在机械上更加有利、有力,还不形成角反射器。( r0 Z" R+ c1 ^9 V& B
e! R* O/ E: c0 Y M可巧,相关问题中国在V形全动垂尾上已经走过一遍了。歼-20那样的V形尾的一大问题是偏转时导致“计划外”的横滚,需要副翼动作加以补偿。现在只是把全动垂尾换成全动翼尖,南技北用了。然后,全动翼尖又回到“无歼-X”,又北技南用了,充分体现了中国航空科技的“竞争中的一盘棋”特色。# Y/ n0 h l. l- s( v2 a; p, R J, a
! H$ ~: K3 ~% W" E) O/ p全动翼尖不仅可以用于正常飞行时的偏航控制,还可用于尾旋改出。在强烈尾旋时,飞机的前进速度无足轻重,但急速平转加深飞机的失控,非常危险。$ Z! E0 k4 w& T5 l: i J
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高大的垂尾有防止进入尾旋和帮助改出的作用,开裂式副翼对改出尾旋的作用微不足道,但全动翼尖的改出尾旋的作用十分有力。因为远在翼尖,远离重心,制止平转几乎立竿见影。这就是说,全动翼尖还有兜底作用,在用尖锐、宽大的边条或者等效的机头、机体侧棱的时候,可以大胆利用其涡流增升的作用,又不怕非线性升力和不对称涡流造成失控的危险。波音F-47采用鸭翼,可能有用鸭翼对涡流的控制作用,避免不对称涡流导致尾旋的考虑,说到底,没有掌握中国的独门秘器。 & F& A4 n" ^; d5 ]/ y: b0 P3 ^8 c# e0 f+ f8 J. q3 u
有意思的是,机翼后缘的副翼通常有前掠或者后掠带来的效率损失问题。与前进方向成非垂直角度的副翼在偏转时,产生与后缘垂直的阻力,这可分解为前进方向的分力和横向分力。后掠的副翼产生向内的横向分力,前掠的后缘产生向外的横向分力。& N o- P# D) N( G3 ^5 }8 k, Z U
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正常副翼是左右两侧机翼对称偏转的,所以横向分力互相抵消。但这是无用功,只是无法避免而已。 ) X3 h) q4 G" t& z8 C. w+ x. f4 O4 f/ q % p& h5 K3 f# j1 E x相比之下,襟翼用于低空低速时产生额外升力,以便及早升空,或者降低着陆速度。低空低速时对阻力特别敏感,推力不能在无用功上浪费,所以机翼内侧的后缘常常减小后掠,甚至基本平直,有助于襟翼效率最大化。增加的翼根弦长也有利于结构受力。7 a, o; L1 K' k1 y* ?' w
; z% e, ~* x k% v但对于无尾飞机,后掠或者前掠带来的这个横向力就是天赐良机了。所以“无歼-X“的后缘前掠、”无歼-Y“的外翼段后缘后掠都较大,一点不顾忌”常识“里的效率损失和阻力代价。/ A( F0 ~1 f0 j" S6 l
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这样,对于兰姆达翼的“无歼-Y“来说,要产生机头向左的偏航力矩,将左侧副翼偏转一定幅度,同时用全动翼尖补偿横滚,偏航力矩得到副翼横向力和不对称阻力的双重加持,事半功倍。采用菱形翼的“无歼-X”也相似,只是副翼横向力的方向相反。至于是全动翼尖补偿后掠(或者前掠)副翼,还是后掠(或者前掠)副翼补偿全动翼尖,这就是眼下热议中“3x8还是8x3”的问题了。只要最后达到控制偏航又不导致“计划外”横滚,怎么解释都可以。 2 z9 q; F; F( P8 `( `& X " l) u4 c' l: A, Y; |/ J. k6 \+ h当然,全动翼尖不是捅破一层纸那么简单。本来沿整个弦长的受力结构变为转轴的单点受力,结构刚性、转动的灵敏度、稳定度、机械的可靠性、耐久性都不是轻而易举就能解决的。这与全动垂尾的技术是相通的,但全动垂尾在全世界也只有歼-20和苏-57使用,大量生产的只有歼-20,并不是因为没人知道好处。1 R& c4 V# F7 X$ c+ q
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然而,解决问题、实现“无尾自由”后,天地就无比宽阔了。 6 R( Z8 X) N. v) |0 f2 q7 b ' v/ K, q% q% i: r/ H+ O6 G+ m在阅兵中,央视刻意指出这俩无歼是“无人制空作战飞机”。“无人作战飞机”(UCAV)的说法已经有一段时间了,后来也用“忠诚僚机”、“无人僚机”等说法,但核心都是辅佐有人战斗机的辅助飞机。$ `6 ~1 H0 _! a: D. Q
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美国空军从察打一体的MQ-1“捕食者A”和MQ-9“捕食者B”开始,首先推出喷气化但依然只是察打一体、以察为主的MQ-20“捕食者C”,然后发展到“外载传感器-武器舱”的MQ-67,现在进一步发展到“协同作战飞机”(CCA),眼下正在YFQ-42和YFQ-44之间竞争。但万变不离其中:这些都是亚音速、中等机动、中等隐身、具有有限作战能力的辅助作战飞机,主要任务是站岗放哨,最多在有人长机进入交战时递刀子。 3 b9 u$ v6 \' K+ J. L ' I. N2 p- r& Q9 m$ o$ z其实,“忠诚僚机”的说法本身就说明问题。长机由经验丰富的飞行员执飞,带领僚机作战,主要任务是搜索和攻击;僚机由经验不足的新飞行员执飞,在长机的指挥下作战,主要任务是观察和掩护。 * [! f* _8 G% @: k \6 T0 T( E( ?9 |' o. q
在对无人作战飞机信心不足的时候,这样的“长幼有序”是有道理的,但也对无人作战飞机的天花板从定位上就加以限制。事实上,YFQ-42和YFQ-44连“忠诚僚机”都算不上,亚音速、中等机动性根本跟不上有人机,中等隐身也随时会“出卖”隐身有人机的行踪。 4 p8 `( V& G3 V# G& P" z( ]' q3 h! K0 n6 y, {% |. @
“完全版无人僚机”的作用依然不超过站岗放哨、必要的时候递刀子,甚至有人长机遇险时舍身救主。这些任务“无歼-X”和“无歼-Y”都能胜任,但大材小用了。必须看到,“无歼-X”和“无歼-Y”从来就不是可消耗的低成本无人机,也不该当做低成本无人机使用。 / ^' H, T7 j+ j# Z0 {2 z3 P ) x' K$ g2 J" y t2 u$ Y“无歼-X”和“无歼-Y”的速度、机动性、隐身都符合六代机的高标准,既可以充当无人僚机,更擅长充当无人尖兵。相比之下,无歼是深入敌后听风望远摸哨斩首的特种部队,CCA只是村头放哨的儿童团,这就是差别。 3 D$ k0 R" o6 j" P0 J8 j' G 2 `; \8 A; M3 p( k+ l! ]根据卫星图像推断,“无歼-X”的长度为16.67米,“无歼-Y”为14.63米,作为比照,歼-10C为16.2米。三者翼展也相近。歼-10C的最大起飞重量为19.3吨,正常起飞重量14吨。推测起来,无歼的起飞重量相似,为了简单期起见,假定“无歼-X”和“无歼-Y”都为20吨和14吨。两种无歼都有尺寸可观的机内武器舱,但不一定有外挂能力,所以14吨的正常起飞重量更加重要。" l: R& L, i3 w3 r( V, |0 b9 l
3 U+ E6 ~* H% n! b6 t* G; N# f! g. t歼-10C机内燃油量3860公斤,也就是说,燃油系数27.6%。在第四代战斗机中,中规中矩,不算多也不算少。苏-27属于变态地高,达到40%,所以原始设计里根本不带副油箱。 : T/ _! N! P: M/ w; P# }: B/ C* W- z; ]/ m! z
无歼取消了座舱和飞行员。飞行员典型重量(连装具、手枪、头盔等)算70公斤;比照俄罗斯K-36D,弹射座椅算90公斤;比照F-15C和F-16C,座舱盖算85公斤;显控、操纵杆、氧气系统算55公斤。加起来就是300公斤。也就是说,歼-10C取消飞行员的话,可以增加300公斤燃油而不增加起飞重量。 / t3 E: x0 a' Y. N p7 q" H7 V4 @ * m- b" w9 N( f3 Z" W h! b无歼-X没有飞行员安全顾虑,在结构和系统冗余上可以放宽要求,减重200公斤应该不难做到。要是激进一点,用电动作动替换液压作动都可以,那还可以节约更多的重量。歼-10基本设计到现在已经30年了,30年里的结构、材料、3D打印等技术进步和取消鸭翼、垂尾将歼-10C的9.75吨空重再降低1200公斤有可能做到。' ~# ]5 }5 s5 ~, m