X-47B采用射流偏航控制吗？

晨枫

$ X1 n5 I6 j7 o. @: q, _- F4 U


早就见过这张图，当时就对X-47B尾喷管里这个隔板好奇，从来没有见到过任何喷气发动机的尾喷口有这样的隔板。
8 a+ i5 A0 k4 `% V; i4 l
4 x: L% ^) S( y# A( {3 L
; J+ i' z4 R! Q. g  P( T4 E
% H# l3 s& c+ V6 m0 K) t  R( I1 ?0 jX-47B襟翼、副翼、扰流板一样不少，所以俯仰和横滚控制肯定是气动的，但偏航控制是像B-2那样用差动阻力吗？从襟翼、副翼、扰流板的设置来看，这当然是可以做到的。但尾喷管里这个竖撑要是可动的，那还可能用射流控制偏航，就减小了正常飞行中的隐身短板了。
' N$ n" t9 E* J
+ ^, @7 ]0 z0 {' u: |9 b射流效应（康达效应）其实是个挺奇妙的东西，有些“常识”的东西其实在射流效应框架下，是反常识的。

3 E2 l/ f  X: l, q, m
4 j" Y+ \! R; S  a- _2 l气流离开喷嘴后，在自由流动的情况下，流柱上下受到的空气压力是一样的，流柱本身会带动环境空气一起平直前进

7 ?5 }/ \/ p" ?9 I3 i* B
  B, b2 c4 D) T如果流柱下近处有一个板子，流柱下方就成为低压区
; X, D$ o6 k( P

% A4 e3 H8 B) @; a+ C: w3 j: R, k如果压差足够大，流柱会向板子方向吸附。大船附近小船容易被吸引向大船，也是一样的道理
4 o2 p2 r# R  X5 n( `1 _

如果板子带弧面，流柱会在吸附过程中跟着拐弯，改变流向
  {1 }& e) a; t" u

* C1 c/ K7 q3 s7 u% I4 {1 g+ h板子根部带一个垂直的堰板或者凸台的话，拐角处形成低压区，进一步把流柱压向板子，增加吸附
0 i3 b4 x  U5 ^% d* A5 t: b
( K2 d$ D2 F- Z0 `8 l8 X& J
50年代曾经名噪一时的“飞碟”就是利用康达效应
! I6 @6 R5 M& p6 T$ R

( m3 }# z% I( B* C; A7 v貌似水平向外的气流因为康达效应弯曲向下，产生直接升力


. P( ^- T5 v5 _2 P采用NOTAR技术的直升机不用尾桨，而是绕尾桨支柱喷射气膜，不是直接产生反作用力，而是利用环流的康达效应拉动更大的反作用力

; {6 A9 t4 U9 v% J
机翼升力理论的主流是贝努利方程，另一路就是下洗气流理论，这也可以看作康达效应的一种应用

" j/ ]( j! J. i* H1 V
飞机起飞、着陆时，襟翼后退、放下后，作用不是直接产生反作用力，而是通过襟翼与机翼之间的缝隙，让翼下的高压气流流过，在襟翼上表面产生康达效应，达到增升。如果是直接的反作用力，就不需要费那个是后退再下垂了。对了，飞行中，翼下压力一定高于翼上，这是升力的根本
; T/ |! S6 ]) n4 e; b

8 e2 n1 E1 n3 L( K" [) yC-17的喷气襟翼完全下垂后，部份处在发动机喷流之中，但道理和“普通”襟翼是一样的，只是用喷气气流极大强化了康达效应

3 Y1 I! j3 @5 I6 G& b
安-72更加直接，发动机喷流直接在机翼上表面促进康达效应。其实波音YC-15是首先吃的螃蟹的，只是波音半途而废了，安东诺夫吃完了螃蟹
6 @* H7 w+ Q& }; N) @7 j

扯远了，回到无尾飞翼。B-2控制偏航的办法是用外段的上下对称的减速板形成差动阻力，控制偏航。这是无奈之举，增加阻力，损害隐身，控制作用还高度非线性，小偏度没用，稍微过限一点又动作太猛，但没办法的时候，有办法就是好办法

3 U( F1 w3 }" p2 p: {
5 K% c: G6 v/ m4 d% Q% w, lX-47B也有用扰流板和襟翼的组合形成差动阻力的能力
! l' D4 L3 [+ Y* G4 P
* S0 c' H" t; @8 e- YX-47B也有用扰流板和襟翼的组合形成差动阻力的能力，这可能是基准飞控的手段，也用于在友好空域的精确飞控。不是说这有多精确，但逼近是成熟技术。但在敌对空域能用尾喷管里的竖版吗？在理论上是可以的，用射流控制。这需要在内喷管就有一定长度的纵隔板，一直延伸到喷口的可动隔板。左右偏转时，像襟翼放下一样，在形成一点直接的反作用力的同时，更多地引导康达效应。
$ c! c# w+ ^% ?4 C, w8 {: Z; Z4 P6 C- M
比如说像左偏转的时候，背压使得左侧内压力升高，喷流自然向右侧“夺路而出”，但在偏转导板的引导和康达效应的作用下，在出口形成向左的偏转，形成推力转向。为了提高效果，可动隔板可以像双缝襟翼那样，分段可弯折。要是必要，三缝也可以，像指节一样弯折。

* R7 Y( r( i4 e) r3 ?但隔板长时间在高温喷流里工作，工作条件恶劣，这是一个问题。好在隔板的上下端就是喷口内壁，受力和作动机构比“全裸”的推力转向喷管好解决。说起来，这本来就是内置的推力转向喷管。要是解决了，对无尾飞翼有大用。

机器猫

最近的升力理论似乎还是偏向于主要是机翼的攻角来偏转气流产生升力。其它这几种效应有是有，但是不是升力的主要来源。
这是为啥纸飞机，风筝，和我们用平板泡沫做的航模也能飞的原理

晨枫

机器猫 发表于 2023-2-12 13:44
最近的升力理论似乎还是偏向于主要是机翼的攻角来偏转气流产生升力。其它这几种效应有是有，但是不是升力的 ...

: ]8 b6 }1 u. r: s  D/ U+ ^现在对什么问题用什么理论，好像没有统一的理论可以到处用。这就是为什么有人说飞机的升力理论都没有搞清楚的原因。

机器猫

晨枫 发表于 2023-2-13 04:53
现在对什么问题用什么理论，好像没有统一的理论可以到处用。这就是为什么有人说飞机的升力理论都没有搞清 ...

应该是这几个效应都是有的，只是哪个占的比例大些

晨枫

机器猫 发表于 2023-2-12 17:09
. k2 L- c  I) ^# }) F' M& C应该是这几个效应都是有的，只是哪个占的比例大些

只是几个解释罢了，效应还是同一个

机器猫

晨枫 发表于 2023-2-13 09:00
- M) n1 I) ?% M" ], r只是几个解释罢了，效应还是同一个

我是比较认同攻角折射气流的理论的，主要是因为完全没有弧线的平板也能飞挺好

晨枫

机器猫 发表于 2023-2-12 19:02
+ z+ \5 r; N; d" ]; E* g我是比较认同攻角折射气流的理论的，主要是因为完全没有弧线的平板也能飞挺好 ...

% @: a9 b7 M2 E( Q& h* n& W4 a% @就是用斜板的攻角产生直接向下的压缩升力？说得通，但也确实有chord line水平的机翼。压缩升力的失速速度好像也比较高？

机器猫

晨枫 发表于 2023-2-13 09:47
5 m% Q: M# w  A* s: m就是用斜板的攻角产生直接向下的压缩升力？说得通，但也确实有chord line水平的机翼。压缩升力的失速速度 ...

对。而且我看过一个好像是MIT的课的视频，说是哪怕是chord line水平的机翼，飞起来其实也未必一定是水平的。而只要一点点攻角产生的压缩升力就比贝努利原理的升力高很多。
至于失速速度，也许吧，平板的滑翔性能很差，如果没动力了很难控制着滑翔降落。不过现在的无刷电机，力大飞砖，很多航模都可以直接靠电机悬停......