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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。
# W$ W" m3 l* c3 h* E
! V+ `+ v, @  T+ \9 L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。# b" _0 P2 v3 ]! g( I( C( {

, d+ y' g7 y9 |( _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。5 G! k/ W  y4 f& }1 m) g

/ R! M4 V8 S' o" U但最大的争议可能还是超音速。
5 O# n/ \9 [, a
+ |8 g6 Z- D, X4 \/ ^* ~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。
$ b# W. s) s! k' n/ o# v1 Z5 c, y1 w
5 |( k: ?! k" G( T3 @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; c9 J" y9 `+ q

- \: u& F$ z  X, 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。( a4 K6 C6 b  N; O
. }1 x7 d  u! _. y* _7 A
另一个问题是配平。0 L) g' D# Y0 y4 H6 Y
7 ^  p5 B% i) e! Z: k
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。% n) w: u, G! C$ |0 @  H( @" M) D/ u

( m! z9 C' m- V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。
" C7 S0 e8 A/ u. Q
. X7 E) e" {* S这有两个原因。7 M9 }' y  a. B' q0 V

$ H& D7 Q4 ~4 I; V% p+ v* R首先,“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
1 |" r6 o1 F$ [! n" {# D, p' M9 b1 Z) ?, y: v: ^
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。
2 U4 t; ~) |; e% Q6 y3 o0 ]. \- h( u# d" U3 _1 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。
! e: S) r$ S- z2 S0 ?# l( N
; C& t4 _7 c' W" z( _' ]2 k+ o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”。' w4 y2 J( M* o8 {4 P$ m7 D
# w+ ]# a' H* \  A$ I9 h% n& [+ Y
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。
% j2 A% }- Z6 b  R# p; q/ S) @/ X5 q8 d
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。
1 ~% p* J% k7 @, G0 h4 a) Y5 q3 D( z  c/ P8 Q+ V: y6 h
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。5 e3 u) U( d2 K  L/ M* }9 p) a

6 r; w. N0 L) 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。
! N7 V' S3 J& F  K' J4 S4 |$ v6 ^8 b3 p. q0 M- b6 S  I9 i
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 12:254 F( @3 I0 {6 ~& N9 W; B
    呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?

    ! C3 n$ C9 Q8 {. N: |* X& _( w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
    % L. @: d$ e7 M9 B  o你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。
    0 Z" G) o6 I; P8 T+ ~, H# [6 \
    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( }  w/ b3 D2 a5 E  L* I
    喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?
    3 J+ f! }+ ^+ x; ~: v, M& R6 v
    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) S: S# `' l/ q  F' }( {. S9 s
    隐藏式前鸭翼?
    7 ?% O; `! f4 ]3 ^8 g! H* u
    隐藏在哪里?0 S$ T7 r' h0 E0 R! k
    % U, p6 k( o5 ~6 `; }
    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
    : M# q. r- Y+ F- A' ?问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
    ) \; ~" S, D$ a9 D7 A, w
    6 y7 ^% J' R1 G0 i
    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
    $ H$ o( \  N' y# b; H! ?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? ...

    / G3 V- n0 `! o4 Y" `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. ^) g: `; A, y3 g
    隐藏在哪里?
    ( J: Y: Y$ |: @3 l9 {: Z, V1 y( u4 e+ {9 U2 O) Z9 n- r9 |; S
    飞翼既没有后机身,也没有前机身。

    - y8 W# W' F2 }% ^# F. O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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