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轰-20会是超音速飞翼吗

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 楼主| 发表于 2024-3-22 08:04:16 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
空军副司令王伟一句“快了”,弄得人们心潮澎湃。在歼-20、运-20、直-20之后,轰-20可能是最引人注目的缺失了。多年来,轰-20的各种传闻一直不断。眼下,王伟也只说“快了”,并无更多信息,结果是各种猜测统统回炉。
0 x; f1 V% j, _+ b2 K! O! l8 J* b
轰-20具有隐身能力,这大概是所有猜测中唯一的共同点。有了B-2和B-21的先例,轰-20也很有可能是飞翼构型。一般认为是无尾飞翼,也有人认为是具有浅V形尾翼甚至可折放V形尾,可以在水平和浅V之间按需转换。. n) N0 J# J# ~9 @6 A% }

5 j9 P- y  Y/ U5 U8 K' C, T- ~1 Q可折放V形尾是有意思的构想,在理论上,竖立状态下可提高方向安定性;水平状态可增强隐身。但这样不仅机械上很复杂,气动和隐身上也不利。在放平状态下,尾翼和机翼后缘的间隙不仅是隐身大患,也构成严重的气动干扰。在竖起状态,差动副翼的阻力换成垂尾阻力,未必有多大的优点。
( z- ^2 e) W2 ~" k6 H5 g2 `( Z% o, T9 O
但最大的争议可能还是超音速。) G9 ^* ~3 D$ `' I* r) I
" Z! N2 L8 A  b* F
超音速要求翼型很薄,迎角很小。迎角小不是多大的问题,但翼型很薄就问题大了。
3 y  ]7 s# D: O, f; r1 X
% n2 N& L$ r$ G; V" i: j( D飞翼的关键在于没有机体,所有结构和重量统统用于产生升力的机翼。也就是说,人员、载荷、发动机都需要在机翼内。很薄的翼型显然不利于容纳这些东西。B-2实际上已经是不彻底的飞翼,中线部分大大加厚,用于飞行员座舱、弹药舱、发动机舱。但B-2的机翼依然肥厚,翼内油箱有足够的容积。
* j; n( e# ^, f% k: q. F! x5 R6 e: t9 ~' T& ^2 l/ Z
换到超音速的薄翼型的话,翼内油箱都没地方了,中央部分要大大加厚,那时也就和没有垂尾的筒体-机翼构型差不多了。" O2 |, x3 |, k) b

* K7 r. o( z+ U另一个问题是配平。
4 k( f5 S7 B* f5 v" \; v2 T' e$ j" `3 c' c2 H8 u" m
在各种速度、姿态、载荷下,飞机的重心和升力中心总是不重合,需要用配平力矩补偿,恢复必要的平飞姿态。对于亚音速飞行来说,升力中心通常在机翼1/4弦长的位置。实际机翼不大有规整的矩形,一般以1/4平均弦长作为升力中心的位置。重心也需要在1/4平均弦长附近,剩余的差距由平尾的配平作用补偿。
  R1 a! |1 O5 ?* S
( x$ v7 n1 O5 V" O! R6 y但在超音速飞行时,由于激波的作用,升力中心会后移到1/2弦长的位置,也就是说,突然移动到重心后面较远的地方,导致严重的低头力矩,这就是“马赫埋头”。在早期突破音障的试验中,飞机刚突破音障就突然发生失去控制的俯冲,然后就是机毁人亡。% c8 U9 a: ]+ ^
- s2 L# g9 w7 G! R7 m  K  P6 T
这有两个原因。
, W, D9 u. M, o& p% v6 K% [" @+ h
2 u" u% G1 Q7 O& c+ t+ ]首先,“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
" I0 d1 l5 ?- G% P$ H% V4 @
; P5 O2 x; k) |3 ]1 h其次,用于俯冲改出的平尾控制力矩不足。常规平尾的前半是固定的,后半是可动的舵面。突破音障时,铰链线的激波屏蔽了舵面,使得改出控制非常不力,甚至完全失效。
: T. u, T% m$ N/ T% m# h, z; q1 v' p. g8 x1 _" W" y  |" P' h8 n
在血的教训之后,超音速飞机的平尾改用全动平尾,在发生“马赫埋头”的时候提供足够的控制力矩。但最重要的还是保证平尾相对于机翼平均弦长有足够的控制力矩,也就是说,平尾位置要足够靠后。9 w5 W% J, _( d9 \# ~5 q5 n) }2 v
3 [1 H& M" e! v& |0 ^( X* {
这只有筒体-机翼构型才可能。没有机体的飞翼在本质上就不可能有太靠后的“平尾”。* ^5 q5 V% o2 D) m5 F' z9 I
$ s2 |3 @& _# z  M/ |6 n
B-2的俯仰控制力矩太短是臭名昭著的问题,设计要求从高空突防改为高低空兼优后,需要考虑低空抗阵风的问题,为此机尾改为复杂的“双W”外形,以尽可能增加靠后的水平控制面面积。B-21取消低空突防要求,只需要考虑高空,阵风补偿的要求大大降低,后缘恢复到B-2原始设计的简洁的“单W”构型。9 I0 s' g& D( Z7 C) H: @. a, Q/ l

& G8 W/ A, o+ v4 x8 T& `超音速减阻要求的大后掠三角翼的后缘相对靠后,但平均弦长也相应增加,水涨船高,俯仰控制的难题还因为速度快、反应窗口有限而更难了。最大的麻烦则是升力中心现在后移到1/2平均弦长,比亚音速情况又损失了1/4弦长。也就是说,亚音速飞翼本来已经有俯仰控制力矩不足的问题,超音速的问题极大恶化了。
% v7 r8 |( q8 o9 g4 z; q2 i2 s. p' m7 G7 X& e; Z
大大增加控制面面积,采用推力转向,办法总是有的,代价也是大的。最终就是是否值得的问题了。: q0 v( [  S" C
- q3 U6 O% E/ E4 u  C' H) P" w
轰炸机能达到超音速是有用的,问题在于代价是否值得。超音速作为突防手段早已过时,超音速对于打击时间敏感目标的作用则可由导弹的速度代替。百吨以上的飞机要超音速还是几吨的导弹要超音速,后者要容易实现得多。如果使用高超音速打击导弹,轰炸机是否超音速就更无所谓了。
: g7 j0 U0 F% k4 {' b
3 y4 n6 `6 ]/ n气动上的困难和缺乏实用价值,使得轰-20不大可能为超音速飞翼。

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  • TA的每日心情
    郁闷
    2024-11-9 11:44
  • 签到天数: 2166 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2024-3-22 10:26:37 | 只看该作者
    超音速不可能,明白的不敢说,不知道的胡说八道
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  • TA的每日心情
    开心
    2025-5-12 23:57
  • 签到天数: 300 天

    [LV.8]合体

    板凳
    发表于 2024-3-23 02:25:37 | 只看该作者
    呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?
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    该用户从未签到

    地板
     楼主| 发表于 2024-3-23 04:16:11 | 只看该作者
    鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 12:254 c9 Z. h( @, ]2 x' i7 H
    呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?
    # @0 V8 L* S% f1 I5 h  j) B/ D
    你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。
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  • TA的每日心情
    开心
    2025-5-12 23:57
  • 签到天数: 300 天

    [LV.8]合体

    5#
    发表于 2024-3-23 05:06:24 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-3-23 04:169 a, n9 n$ r, x4 A8 n; d
    你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。

    " B% ?/ p3 F: M. P, Y2 f喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?
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    该用户从未签到

    6#
     楼主| 发表于 2024-3-23 05:25:04 | 只看该作者
    鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 15:063 T, N/ s" T7 @$ A
    喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?
    + W0 h- D& @, E7 _" M
    问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
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  • TA的每日心情
    开心
    2016-2-18 04:19
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    [LV.1]炼气

    7#
    发表于 2024-3-24 00:48:59 | 只看该作者
    隐藏式前鸭翼?
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    8#
     楼主| 发表于 2024-3-24 04:35:41 | 只看该作者
    隧道 发表于 2024-3-23 10:48
    4 m2 o6 r6 E( i5 n1 o  l  t隐藏式前鸭翼?
    ; G+ \, j) K& T  ?) F6 [. }- x
    隐藏在哪里?
    * M7 [, x2 F% _' K
    ! t, M( w0 r$ l/ L飞翼既没有后机身,也没有前机身。
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    9#
    发表于 2024-3-24 07:20:32 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-3-23 05:25
    + l1 z. F* X- Z/ @: R; m) K问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
    0 k, R/ ]! ?% o( V& G# ~

    ' D9 U; ]' P% ^: a把类似地磁探测器那种结构装机头和机尾伸出去几米,然后安排上喷气嘴?
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    该用户从未签到

    10#
     楼主| 发表于 2024-3-24 08:52:58 | 只看该作者
    MaverickZ 发表于 2024-3-23 17:20* E" |6 a; n- f8 w  w
    把类似地磁探测器那种结构装机头和机尾伸出去几米,然后安排上喷气嘴? ...

      o1 o5 ]7 J  ^8 N理论上或许可行,实际上问题太多。
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  • TA的每日心情
    开心
    2016-2-18 04:19
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    [LV.1]炼气

    11#
    发表于 2024-3-24 18:39:44 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-3-24 04:35
    - v' a) f8 d- m$ S: V隐藏在哪里?: V  i2 K2 O5 A; Z
    9 C7 B) j5 A* ]. H) `( D
    飞翼既没有后机身,也没有前机身。

    & @4 j3 p- I3 i+ w) V反正解决马赫埋头只能靠前后机翼或者矢量喷嘴。
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