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轰-20会是超音速飞翼吗

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楼主
 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。
$ e2 U' e6 P4 `- O1 u+ I3 X' l( V; A) c# l6 ^+ J& f* n: I5 y
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。
5 u: d" i1 V  P- j5 `8 ^6 u
9 w8 n2 C- N' k: K" S  B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。+ G. t. _; d: ^$ [7 a: R0 ]
* C; D) }4 C+ _9 {" l$ H( v( z
但最大的争议可能还是超音速。
6 K- {' o4 k- q7 S3 v; b
" [0 M0 ~1 R8 |+ S( M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。
% g6 A7 X* e( n' t: x
+ E! P4 V$ B, G3 S  W2 A3 r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。/ m% T% U- S$ ~+ |; D
5 o" b7 i3 |+ @& c
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。! `3 S( z( f5 l) z4 o

- a9 F; {; R; x8 Y( [另一个问题是配平。, P) M- [5 }& m9 a% ]# |* i
5 A: J2 X5 {3 b6 P7 `
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。  W4 w4 O' ^: B6 [3 @

9 y' e& B, }& @2 B) d& L+ E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。; I0 ]: D# g2 g+ L

8 b* P! O4 X- X1 G这有两个原因。: c, A+ v1 q1 @! J! P% S
) w; x! \/ i5 j
首先,“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。1 M! O4 h8 V: C6 c
* D- K7 H( ]: s
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。
; Q* L+ H0 ~+ K  J6 [" I8 ^1 J9 ?3 Z3 ~2 H2 q4 C
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。4 h2 n! ?6 _- z7 O% H6 Z
% b  X0 j) L8 J% b
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”。
3 x2 ?* G/ J- x9 P8 H2 J' G2 [$ U3 n, U! W9 C  }$ M  S
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。
: t) Y6 V2 D7 T: |; P  j4 z' Q3 O2 P4 S+ j& ^& S
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。
' I, U8 e: q3 S- V( G: D' s2 s' ^2 S! Q5 c$ @: ^  G- B0 h! {3 d
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。7 g1 [/ E6 L2 m  m6 w& ?! ^2 T. ^
1 r4 {; b8 X/ `
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。
9 k8 ]; G2 Y" v* x9 W; \8 J: c+ Q& ]2 [6 N5 I: @) u
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
    2024-9-2 01:41
  • 签到天数: 298 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 12:253 h1 L8 g7 K. ~9 w; S
    呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?

    4 J; C: o* L% R; }: o1 O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
    2024-9-2 01:41
  • 签到天数: 298 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 04:16
    " a' V* [, b" C( z' w8 d0 r+ i你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。
    7 L2 d1 `: _- |
    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 15:06
    5 L  S" M+ r) ?6 P8 y, F喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?

    9 B$ w8 r* |. l8 X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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    该用户从未签到

    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, p0 N! v- r) W* G2 S/ Z- E) z2 L
    隐藏式前鸭翼?

    $ A8 n- P4 ~7 }- j; c) ~隐藏在哪里?
    7 X' s: ]# G, j$ e
    3 Q, U# X# G3 h+ O* _% V; i# G飞翼既没有后机身,也没有前机身。
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    该用户从未签到

    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
    + [# q" V9 K- v* Z3 ~; `" F6 U) c' B问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
    % X( E* C8 b- p- d$ d: d' r

    ) i- I6 z  b4 W/ m9 e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 17:202 k( \- u! v5 x5 {" W0 D0 S
    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? ...

    - s, {, e8 A5 l8 O% c" c* B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
  • 签到天数: 1 天

    [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
    4 p# P) X" k" u& H; ?' n/ B# L隐藏在哪里?
    ) d1 ]! T6 S* W" M  t: q% B
    $ k. ^% p' v- M1 X' K1 ?" G& W飞翼既没有后机身,也没有前机身。
    + A9 Q* x& s2 x
    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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