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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。% z4 y& |1 B  @2 Y' a. Q
" f3 Q9 \- Y/ l: N) u  z3 i9 U
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。0 ]+ D) z' L: K4 w; G: l! ~
% v$ l: W. S9 Z) |, P! f5 e( w$ P
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。
0 e3 I2 t( V/ Q3 o7 o
! l7 w' \# I. r' m但最大的争议可能还是超音速。
: w4 R- i* Q5 `# @1 }1 t7 z8 X+ C: u/ w; b
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。4 S- m% L  C* {( \

2 U4 E8 N7 b( Y9 C; ]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。6 F( \, }, m3 ?$ y4 C1 w0 {
  w7 H% g# g$ x8 n3 S
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。. X( m3 s# W+ p2 {

" c! z, T" j3 v4 Y. r, _- L+ z另一个问题是配平。: Z% ~* a/ Q! T# e1 Z4 j& S

) R5 t% {* j% w) _9 q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。
  h! Z5 M) |& W% `/ L/ ]+ k
( j6 }( s* v% c- O8 }* V" M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。$ E  ^0 O7 h# f1 H

+ K( g/ h4 S8 Y( d5 X1 O; v这有两个原因。
& v- V0 x, a; F" @
, L. @' {. K& r$ Y. Z首先,“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。; T$ o/ ^2 P9 g/ ^- P
" t4 Z9 A# X+ _9 X; W
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* e* C- _
, v; H. A- D! ~# C% @7 t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。! G3 ^# R* B) B# L8 ?; O8 f! X
# H+ }% s; w0 V& x) l
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”。
7 k1 S5 Q& M( U* n; s9 Y* V: I& ?, V" m
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。- E; `/ C3 e9 a6 F
8 x4 p0 l, b6 [/ k3 V. H( h3 Q
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。7 J' b) {! `$ Q, A! M
. W/ S. U; T/ E7 b2 Z) r5 X
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。# a2 w# q. ^8 D' k: z6 `
+ w* _# f/ q# D; {3 i
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。1 h2 y2 D7 c: A5 }; g

: g$ V0 f  d. |, `* x% c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
    6 天前
  • 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 12:25
    6 r: ^" Q8 t) s/ K. {4 ?' e/ [呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?
    " j) |3 h. {$ C3 F9 v  T6 L
    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: G+ {- p6 V& i6 ~( ^4 c( X, x) p
    你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。

    / b* I/ h5 p/ |* g, Z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
      I6 Z. i: v( i7 {" `( I1 @喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?

    $ |* X4 y6 |- `# O1 y- R" P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
  • 签到天数: 1 天

    [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) T2 e9 f! A# Z2 [2 T$ R+ B1 f
    隐藏式前鸭翼?
    , ^. e& D* k  G$ a$ U
    隐藏在哪里?( ]9 N/ ^. X$ A2 X8 H( a8 B
    & t0 j9 g  K0 |9 `
    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
    9 ]/ x) P5 @5 \. t4 v! W$ u问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
    , J5 B" \; b5 ]7 G+ ^3 k

    7 b/ ], T, }/ Z: ~" A0 q8 V1 y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& M0 _: p  ?* G# I* l9 C0 a/ 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? ...

    . \8 M  b% Z6 Q( R3 x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
    3 C5 F+ P7 {, [8 A( l: w( g9 D隐藏在哪里?1 t& ^7 U  s5 f- A

    5 {; g* r+ _: _. P飞翼既没有后机身,也没有前机身。

    2 ~- P% s3 |+ a1 t( I" Y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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