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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。
$ j5 g6 `+ }* W3 A2 M: q4 P2 T( |5 k. G' X; s
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。
: ~& @8 e, y% z2 T# |' X
/ \+ v/ _, }" O' H2 C# 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。# B- s% S0 D8 p% }( j0 i4 F

. Z: f, C6 _1 q5 {但最大的争议可能还是超音速。
7 ^: C( o( V) Z5 X8 Q1 I7 t  V# K- Z" w/ d' \4 r9 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。5 A  y+ k# t6 B. z

1 D! I( r, \5 N' k6 Q- G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。# `, c; _/ Z9 T% I
; I1 _+ r( ^3 o! `( I9 F+ P- z( _0 M
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。6 X5 Y6 H! K3 Q( U9 s( Q' F' r% }" H
8 z. P9 B& v$ _  U, p
另一个问题是配平。
" A5 r9 Y; K$ C$ E" m8 u' @2 g( f
- \- M$ S: p. L' |6 i- P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。6 S, W3 |. K7 j/ L8 b
$ v& i& Y1 G5 c1 ?
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。
; @( ~/ G- `* z2 ^# f9 A
6 A7 D7 [4 y/ I* }5 E这有两个原因。& N0 {/ J! y: _" @* b9 G

/ p) E* N( M) B% x首先,“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
, c9 E$ Q$ n" H2 ?. p4 B% Z  l: N8 m! m
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。
/ @! R# B& s+ s9 `7 i" e, v* y7 C5 \) ]# O2 a
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。# t! {+ ]) a- f, e  x

& P) p. M) O  o  q  ~7 m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”。% t' C% t7 y/ x+ o

/ D4 z- K5 Q3 iB-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。
+ |5 M+ K; U$ k+ ]# I# Y+ `* s1 J( F3 u
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。
+ x3 B$ w9 e& b- R% q* a3 G" e3 ]( Q6 t3 _
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。
; ]6 e/ k6 s; t" q. Q+ U: h+ e# `  s# V
/ b4 \% v$ Q, Y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 |% C6 D! `7 x: T3 z6 t7 s) x) G; s0 r; a5 q3 x
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
    7 天前
  • 签到天数: 299 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
    0 W& N! N" X, G呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?

    : M; j5 T7 A9 l8 U2 p( s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
    7 天前
  • 签到天数: 299 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, i9 O1 W4 i5 g8 R8 @  n/ @
    你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。

    5 t' E6 h* [8 d: {6 d# J  E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 15:061 K& I( S+ E6 }, e
    喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?

    * M" I& b& z! i- S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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    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% P' G& I: t+ f% c: P1 ?  D2 B+ q
    隐藏式前鸭翼?
    ; U6 \0 e# `) c
    隐藏在哪里?
    7 e$ P# a6 C$ j5 o+ V4 e0 ^7 T) O7 g1 v
    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
    4 m; D. M& U3 x- o1 u7 t" t问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心

    . d7 U( s' J) l+ Q# o
    8 M0 @1 U+ S  [3 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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    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
    " F" ?2 ]: d1 K3 D# l" d3 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? ...

    & f' G( f' m7 A9 x4 z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 04:351 F2 \4 V9 {8 k. S( ?. a- x5 j0 e
    隐藏在哪里?1 a2 N! T/ {7 I# }* N
    / {5 ], o7 r$ _/ @/ Y/ }9 B8 L
    飞翼既没有后机身,也没有前机身。
    $ ~8 I, \1 C/ l3 B
    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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