下一代战斗机技术展望（1）没有垂尾的战斗机(下)

TopGun

麦道公司的无垂尾战斗机试验机X-36综合了两种方向控制手段：发动机推力矢量和开裂式副翼/减速板/方向舵。其中发动机横向推力矢量是通过偏转位于扁平喷口内的导流片实现，而开裂式的多用途控制面则与已经装备美军的B-2隐身轰炸机类似。
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. W* E6 _9 Z: W/ Y( p; Q下图是飞行中的X-36，请注意其翼梢后缘略微张开的开裂式副翼/减速板/方向舵：
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B-2作为仅仅以亚音速飞行的飞翼，其翼展大于飞机的长度。在这种非常宽的飞翼翼梢用开裂式副翼/减速板/方向舵可以在巡航和非剧烈机动时实现非常有效的方向控制。请注意下图中B-2翼梢的开裂式副翼/减速板/方向舵：
* g+ |) w; ^9 \9 B0 U

但是超音速的战斗机的翼展绝对不会象B-2那么大，而且需要做非常剧烈的机动动作。这就是为什么B-2可以用开裂式副翼/减速板/方向舵作为主要的方向控制手段，而X-36则必须额外加上发动机推力矢量才能满足要求。从下面两图中俯视图的对比上，可以看出亚音速飞翼B-2和验证超音速战斗机技术的X-36在翼展与机身长度对比上的巨大不同：



/ g3 m; d0 U$ c, T# ~/ A下图是波音公司在较早时设想的一种舰载战斗机想象图，这个方案也是综合了发动机推力矢量和类似开裂式的控制面。请注意机翼上表面有扰流板。当这个扰流板张开并且机翼的副翼下偏时（有些情况下后缘襟翼也可以参与下偏），可以起到与开裂式副翼/减速板/方向舵同样的作用：

& P2 T0 S4 b6 V+ ~4 J2 k, ^  b
类似的，X-47舰载无人机也是利用上翼面扰流板与副翼下偏配合实现方向控制。当然，X-47作为无须进行复杂的、剧烈的机动动作的大翼展飞机，可以凭此作为主要方向控制手段，而战斗机则必须有其他手段配合。下图是X-47，其大张的上翼面扰流板与下偏的副翼此时不但用于方向控制，也用于在着陆中的减速：


波音公司最近又公布了一些下一代舰载战斗机的想象图，这些图的一个共同特征是没有垂尾。下面三图是第一种下一代舰载战斗机的想象图和模型照片：
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( @' `" Y7 h: A  i) j
下图是第二种，同样没有垂尾。这是既可以有人也可以无人驾驶的战斗机：
$ S; N# S4 X. s# z6 z& a2 D+ x1 X

上面两个无垂尾战斗机方案的发动机喷口非常奇怪，我觉得波音公司为了不泄露技术窍门而“艺术”地掩盖或修改了一些内容。不过虽然看不出喷口的具体操作方式，我觉得其原理不外乎下面三种方式：

  x/ ]7 K+ u* b8 ]* j8 a( U1，        本文（上）和（下）中提到的直接用推力矢量；
# t$ F) ~, k2 D/ r5 E9 ?# Y
2，        本文（上）中提到的采用喷口后操纵面利用喷气和引射气流操纵飞机；

6 P# t7 v" m1 Q5 Z, c/ h3，        同时用上述1和2。

对本文的（上）和（下）做一个小结：
- Q8 m6 A6 R( a; G7 x
% j" y4 G, V( W: m1 m一，        下一代战斗机很可能没有垂尾。原来垂尾的功能主要由或单一使用、或综合使用下面四种方式来实现：

- h, A: g+ ?0 K: ~1，        发动机推力矢量；
/ R6 D! Q- B8 q+ e4 R
2，        综合利用发动机喷气和引射气流的控制面；
! o2 J) y& |* c7 p# }1 ?
3，        机翼上能起到与开裂式方向舵等效作用的多控制面的配合偏转；
3 z' N: r  V" G+ y1 R; M/ m
4，        在机头或前机身喷出发动机压气机引气。

* V" _2 x2 j8 L- V7 ]二，        当采用在机头或前机身喷出发动机压气机引气的方式时，一个额外的收益是通过调节这种喷气可以控制流经机翼和机身的涡流，从而实现一些高难度的机动。
7 d- g+ `) Q2 p. w
! B) a. m* |8 f8 j$ ~7 }$ s
- J  {2 f4 u' X7 G5 a0 A' G下一代战斗机技术展望（1）没有垂尾的战斗机(上)：
1 f1 W% G, Z7 N; P0 A! [http://www.aswetalk.org/bbs/foru ... 69&fromuid=1242
下一代战斗机技术展望（2） DSI的进一步发展：
3 B: }# G6 G" N# U& |% c) _4 [http://www.aswetalk.org/bbs/thread-5910-1-1.html

魔术师

美国人就是敢想敢干，这种方案中国人肯定搞不出来。就算有个别人想出来了，上面各级领导也不会同意进一步研究。

既是文化问题，也是体制问题，但归根结底是体制问题。
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TopGun

* X2 c2 n6 A% U; ^' |7 j

魔术师 发表于 2011-10-6 21:02
/ h. S, H. S' g+ s美国人就是敢想敢干，这种方案中国人肯定搞不出来。就算有个别人想出来了，上面各级领导也不会同意进一步研 ...

; G4 f0 Q' s( m% t' O' U) Y) V中国人中，有敢想敢干的，也有畏首畏尾的。中国的体制中，有良性循环的，也有恶性循环的。
5 |$ h5 E# t& ^( C$ b3 Y: t
  @5 ]4 |. S6 I+ a+ O4 K敢想敢干的中国人和良性循环的体制举例：
成都，请详见
1，TopGun:【原创】成都迈向航空创新的又一步：翔龙的联翼（1）
2，TopGun:【原创】从枭龙和J10B的DSI看J20的DSI（3）
3，TopGun:【原创】欣喜看重四之三：从气动布局的创新看三大关键性能
  k- ~  @; i1 Q# _
' |$ o, {8 K# `, G- _( O畏首畏尾的中国人和恶性循环的体制举例：
TopGun:【原创】玄机四：困牛于井——管窥东北国有大企业的逆向淘汰
4 h, V+ ?" F& K5 ]5 B
$ B8 }; [; B/ c+ H: R% m: q+ X7 K关键是：是畏首畏尾的中国人/恶性循环的体制战胜敢想敢干的中国人/良性循环的体制？还是反之？这是非常严重的问题。

小楼飘香

削棱角，矢量
! l% w% [, v6 w) I" x$ b6 |
按这个趋势
6 G" d( b- _4 h) X! _+ ^* q发动机1:50 且实现720°矢量控制后。

  l5 Z" F7 L$ B- m' K$ J- D灰碟就出来了！

TopGun

小楼飘香 发表于 2011-10-7 03:09
6 \9 v, s: ^. r; ?削棱角，矢量

) @, s; W- l* F& _6 ^8 E2 V按这个趋势

从现代空气动力学看，飞碟如果是飞行器，其形状对在空气中飞行并不有利。

而且有资料显示，有的飞碟在水中“飞行”，然后跃出水面在空气中飞行，甚至跃出大气层在太空飞行。
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所以飞碟如果是真实存在，其科技水平应该领先人类很多。其动力系统（如果有的话），绝非当今人类的涡轮发动机这个层次。

魔术师

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TopGun 发表于 2011-10-6 22:02
中国人中，有敢想敢干的，也有畏首畏尾的。中国的体制中，有良性循环的，也有恶性循环的。

敢想敢干的中 ...

; l8 Q. d0 u9 Y5 A4 w+ K
& m# ]1 m2 d7 V3 B2 z2 Y联翼、DSI这些都不是我所说的敢想敢干，这些都是美国人先搞出来、中国人才跟进的。我相信过不了多长时间中国也会出无垂尾战机。我说的敢想敢干是说想出、并做出那种离经叛道、违反常理、超出人们想象、世间头一个的东西。不仅仅是脑袋里想、论文里探讨，而且就是敢干出来，不怕别人怎么想、怎么看、怎么说甚至怎么骂。

到目前为止中国所做的还只是跟进，只不过是跟进得快慢的问题。
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TopGun

魔术师 发表于 2011-10-7 10:55
联翼、DSI这些都不是我所说的敢想敢干，这些都是美国人先搞出来、中国人才跟进的。我相信过不了多长时间 ...

我不同意你的观点，因为中国人中的确有敢想敢干的人。

比如弹道导弹打航母；
) k2 Z. O) @' i: ~再比如J-10A和J-10B的中距离偶合+大相对面积前翼+大安装角主翼+大幅度翼身融合+大扭转主翼；
再比如J-20依靠复杂的棱线+前翼+边条涡流控制实现了小面积的全动外倾垂尾的使用；

& j1 W+ X( r3 ~上述都是中国人自己想出来自己干出来的。我认为类似的敢想敢干应该很多。

偶然

TopGun 发表于 2011-10-7 09:04
从现代空气动力学看，飞碟如果是飞行器，其形状对在空气中飞行并不有利。
! Z7 H1 s' T- ]; E- A& q! {
而且有资料显示，有的飞碟在水 ...

8 t2 w4 w& C& L6 Q7 h哈，会不会是传说中的引力波发动机呢？或许那天科技发达了，反应力搞出来了，飞行器外观已不再重要，功能区合理分布可能才是飞行器设计的重点了

老票

美国电影《绝密飞行》里的新式战机，都是无垂尾的...
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TopGun

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偶然 发表于 2011-10-7 14:07
; ^7 U5 y0 x: U哈，会不会是传说中的引力波发动机呢？或许那天科技发达了，反应力搞出来了，飞行器外观已不再重要，功能 ...

  m) X' c9 m5 e% }0 a4 f% F
能量的获得来自对“空”的不断深入的认识和实践。比如化学能的获得来自释放分子之间的部分能量，人类的内燃机、外燃机都是如此；再比如核能来自释放原子内质子中子电子之间的部分能量。我有如下的一些发言是关于这方面的：
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TopGun:说道微尘，想到一个人，和她非常推崇的四个字
TopGun:我为什么从微尘想到吴健雄和她的那四个字呢？
2 o6 [( {! u) ~# H7 i( a( sTopGun:你这样做就能改变世界
TopGun:我个人对航空航天和空天的看法：

TopGun

老票 发表于 2011-10-7 18:23
美国电影《绝密飞行》里的新式战机，都是无垂尾的...

非常感谢老票提到诺思罗普公司的可变前掠翼。
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现实与电影在这里联系在了一起。B-2隐身轰炸机的开发、研制、生产者诺思罗普公司有一个专利，请见下图：

  e1 G0 \' B/ E  P/ z
( n  g! v6 D. Y7 X$ G( n# C0 b+ t下图显示前掠翼变化的情况：
0 d9 B: @! ]. ^0 S1 e

下图是电影中采用此专利的假想飞机：

老票

TopGun 发表于 2011-10-7 21:56
, A/ @1 B& P  h% S9 t非常感谢老票提到诺思罗普公司的可变前掠翼。
  [, D7 y% P* k' f  R
现实与电影在这里联系在了一起。B-2隐身轰炸机的开发、研 ...

2 M2 T/ P4 ?9 @  j! L# I* _$ w是的，电影中有个镜头，四架新式战机进入超音速巡航，时速在接近3马赫的时候，可变前掠翼收拢和机身完全融合一体。
1 |$ P: W' u6 r3 T
顺及：老兄的ID为Topgun，一定也是F-14的拥趸，呵呵~
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TopGun

老票 发表于 2011-10-8 00:16
是的，电影中有个镜头，四架新式战机进入超音速巡航，时速在接近3马赫的时候，可变前掠翼收拢和机身完全 ...

5 b0 K; M1 j, ^: kF-14非常复杂，无论是全自动并且无级可调节的可变后掠机翼，还是远距离使用不死鸟作战的火控系统。但F-14却又非常有效，即使是对于F-14并非最关键的近距离格斗，也凭借机翼可变几何形状的优势在中低空有过大败F-15的历史。下面是F-14的一些图：
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- i4 W' m" i% P. g( k7 ?

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老票

TopGun 发表于 2011-10-8 02:34
$ D6 t, B" c* w1 T! T# iF-14非常复杂，无论是全自动并且无级可调节的可变后掠机翼，还是远距离使用不死鸟作战的火控系统。但F-14 ...

1 w! w+ W2 @* i9 w9 d4 i4 w好漂亮的tomcat！   一直以为前三代战斗机里，最漂亮的就是它了...


& a$ q7 }. Z) @* X# f5 w* E3 b多谢！  


又及：此地斑竹晨枫兄也是飞机大拿牛人...关于F-14写过非常精彩的文字。  您们高人多交流，我们业余爱好者就更能大饱眼福咯，

Mousepa

老票 发表于 2011-10-8 02:48
好漂亮的tomcat！   一直以为前三代战斗机里，最漂亮的就是它了...

" h, `! Z$ M. i( ?是的，小时候看的动画片《太空堡垒》里的飞机都是用F-14做原型机的

李根

妈妈咪呀，越看越觉得人类的能力还很弱很弱，幸好在快速进步中。。。