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[武器展望] 隐身超音速无人机Thanatos

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 楼主| 发表于 2024-12-22 00:44:02 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2024-12-21 11:17 编辑 ! f4 C4 B# _# W- A/ d4 r- `

: N2 X* {- v% Z$ i; V7 T( \, YKratos是最先被美国空军选中,作为忠诚僚机进入技术验证的,XQ-58已经飞了一段时间了。诡异的是,在正式竞标的时候,General Atomics Gambit和Anduril Fury入选最终竞标,Kratos出列。现在知道,Kratos在憋劲,准备参加下一阶段的忠诚僚机竞标,设计方案就是Thanatos,已经首飞了。
: |0 h: e2 w) _8 L, q8 E7 B! t  s
* N7 R6 x! y0 _/ f
XQ-58已经和F-16、F-35、F-22等飞机演练忠诚僚机有一段时间了
, p& C- w! R! |/ F, d2 h( @3 M; `  i: R8 M9 q) e: ]/ V8 b/ g' w

9 d% u5 K, I) c. i; X. ]4 yThanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口1 r9 G3 x" }& B' v& c; u8 N

9 N4 m! {( @7 e9 U* P0 b  X* B0 g
. \+ y# u2 v7 Z3 }' I  Y这是更加符合翼身融合体的构型,但有相当明确的中央机体和翼身分界
, r" `5 T7 V3 I2 @
7 U  [) J5 S- z. k# a$ jThanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和上表面进气口。这也更加符合翼身融合体的构型,但有相当明确的中央机体和翼身分界。0 P* V3 f7 f$ v' S% h3 s2 t# b9 p
2 u4 {; V/ F, P+ `4 S! C
还不清楚Thanatos的技术参数和飞行性能,看样子可能超音速,估计和典型战斗机对标。XQ-58、Gambit和Fury都是亚音速的,实际上当不了忠诚僚机,只能当忠诚哨机。
  H4 s& x+ ?( A7 r! s) r. \2 F: ^) p* g/ K1 I( E& N" W7 E
Thanatos这样的机翼平面用于亚音速巡航有点不给力。这也是高度重视隐身的设计,机翼前后缘的后掠角对齐。已经很久没有看到人字翼以外这样“原教旨主义”的边缘对齐机翼了。
  U# B# J  D( B1 G! N1 F3 h7 C" V, b9 Z8 R/ ?8 w! m; }7 k9 ^
边条一直延展到机头,很有点像诺斯罗普Tacit Blue的机头后掠化了。事实上,Thanatos在整体上就很有点Tacit Blue再世的感觉,当然超音速化了,无垂尾化了。& f4 Q% N+ g: m1 g  {4 h) D- g
9 v0 O, O+ }# v2 v: f5 t0 z

2 |, C0 _  ~% x, Y& LTacit Blue隐身研究机
3 ?  \+ a7 P4 u/ n  a% y, l1 L+ }0 Q. \* K7 j4 f
Tacit Blue是第一代隐身设计中是最原教旨主义的,比最后导致F-117的Have Blue更加隐身。多少年来,Have Blue和F-117解密得差不多了,但Tacit Blue一直没有爽快解密。Tacit Blue这个隐身基本设计最后导致B-2。, [8 l4 j( K  I% O' l

  o  y$ x, \# t- {- _0 W" L9 Q3 HB-2是无尾飞翼,气动构型与Tacit Blue完全不一样,但“驼背锐边”的设计都是出于同样的“电磁能量沿圆浑上表面爬行后在尖锐边缘流失”的思路。据说这是诺斯罗普首席电磁物理学家Fred Oshira在苦思冥想不得其解时,陪孩子在迪斯尼玩,手里捏着橡皮泥,看到spinning cup而灵机一动想到的。Tacit Blue 好似“坐在平板上”的基本设计就是这样来的。
$ m. H& T. N( N& m6 [$ y% @
8 W; @( }) `5 x0 V  R3 oTacit Blue还采用“跌入式”进气口,既降低阻力,又增加隐身。现在波音MQ-25“黄貂鱼”上的进气口出自同门。
* U4 P+ u( e. {( N7 j1 O$ h8 a. H9 J5 l
Thanatos的进气口不是“跌入式”,而是在机身两侧边条的上方。进气道是复合S形,在水平方向上向中线弯曲,在垂直方向上向下然后向上,有效地掩盖了发动机正面。. o; d) K2 n7 y6 n0 a

7 T8 ?9 a: P+ T0 i0 k有意思的是,两侧进气口和进气道当然是翼身融合体的一部分,但Thanatos的翼身融合体很特别,两侧进气道和中间机体有明显的“分界沟”,中央机体是规整的扁柱体。
% ~, ^; f% A- y1 _. J% x  k6 T* V+ g8 w% ~
直通通的柱体有利于结构强度,也便于制造,但这里可能更大的作用是帮助方向安定性。无尾飞翼很大的问题是不易保持方向安定性。圆浑上表面的气流不总是规则地从前向后流动,在各种气动干扰下,会发生横向流动,导致各种偏航影响。B-2采用上下裂板式副翼,用差动阻力控制偏航。这带来额外阻力,也削弱隐身。近20年后,X-47依然采用差动阻力,只是不再采用复杂的上下裂板式副翼,而是上表面扰流片和单片式副翼合作控制偏航,阻力和隐身问题依在。
* ^8 F$ w! |2 F4 n$ d- S' \2 \# c! n& ]1 q4 L& P) F; F

" G, n  _3 c: `# Z. A) j5 eB-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航
6 N, v1 r' y+ ~  C- }0 ]( M9 V& s6 F/ [; ?, M2 g* }8 |. B
/ R1 Q* h' j( A, k$ z: E! `+ l( ?
X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力
4 K$ J4 q: L" g& d
+ t8 e+ d4 [1 e3 R, F0 ^+ s( U* eThanatos或许依然有一定的差动阻力控制,但同时用中央机体和两侧进气道之间的深沟等效于垂尾的作用。常规垂尾用暴露的面积提供方向安定性的力矩,要求在重心后的侧向投影面积大于重心前。Thanatos的“双沟”两侧的投影面积似乎还做不到,但依然提供有用的“隧道”效应,并降低偏航控制的负担。Thanatos的扁平喷口内可能还有类似X-47B的“内置垂尾”,X-47B是单发,喷口内没有分隔板的需要,这是用于补偿垂尾的缺失的。用被动的方式增加方向安定性,比纯主动的差动方式更加简单、可靠。“内置垂尾”的代价是推力损失,Thanatos那样的“分界沟”的代价是不平整的上表面,隐身方面有一定的代价。: r- h: i9 j8 S* k3 Y
) \5 e9 k: O2 |: r  X: Q2 A0 x  ^
/ B1 p7 f1 E8 U  q2 {
X-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足
6 Y) s6 i# l7 z/ l3 [
" C$ {5 }1 ^2 J+ x ' C; i' ~$ X. ^5 B! x& ]; J
这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
# i5 i' V. p. h1 x6 p. U. ^2 Y: r4 |# N6 }
进气口前的上表面切出一个缺口,缺口引向进气口。缺口前的边条后掠角不仅有隐身考虑,更是对激波的形成有考虑,需要对进气形成预压缩,帮助进气道的总压恢复。进气口上唇的后掠角也是一样,还需要与激波的角度贴合,既要减少从进气口唇口向外侧的漏气,又要避免激波扫到进气道内壁。应该也有某种DSI的考虑,以便分离进气气流的附面层,但现有图像里细节看不清楚。* v) a3 k: V1 ?; S# W

4 m1 c! s9 T* X上表面进气口有助于隐身,尤其是Thanatos的任务以对地攻击为主。但上表面进气口不利于机动性,一拉起就容易进气口“断气”。这是所有上表面进气的通病,不是Thanatos特有的。
6 j% H7 l5 ^# C. l8 S$ w' i, U* r: K3 }4 V: A4 Y
但上表面进气不光有利于隐身,还有利于留出完整的机腹,这对机腹弹舱很重要。从3D图容易看到,Thanatos的弹舱延伸到进气口之前,三点式起落架的布置也很紧凑、自然,这与上表面进气口让出机腹空间不无关系。当年北美F-107的设计也采用背部进气口,正是出于类似的考虑。
9 y5 l" u3 r. d1 G( u! u$ B- E" ^( a  S$ R2 l% Z# f. V! v! S7 u
! n1 m2 P- N- _, B9 R
当年的北美F-107也采用背部进气口,与隐身无关,就是为了让出地方,有利于安排完整的机腹弹舱
+ t& Q' M" M  X
2 Z9 s, ]* H1 y9 W' W但机动性问题也不能不考虑,F-107下马的部分原因就在于机动性太糟糕,而且飞行员弹射太危险。
! Z# g. T/ x3 t% h* s# S3 x7 S
( `! y; R! i# B- f: `; P. HThanatos倒是没有飞行员弹射的问题,也索性没有垂尾。这提供了一个全新的可能性:在正常飞行的时候,进气口在上表面;在高机动飞行的时候,来一个鹞子翻身,进气口就成了下表面了,这样大迎角拉起就不再有进气气流畸变问题。无垂尾使得“正飞”、倒飞没有差别,非对称翼型的倒飞问题可以用迎角来补偿。, L7 E! g: v5 x% u+ z2 T+ {, I

' b, b0 f8 z; y# b当然,问题会有很多。飞控律在正飞、倒飞时完全不同,机腹弹舱在倒飞时武器投放是大问题,但这些都不是不可解决的。关键是无尾飞机容许倒飞也成为正常飞行状态之一,尤其是无人机没有飞行员倒飞时的生理限制,这一全新的可能性不容忽视。4 h- j; v, n- D: R- O6 R

" ?  i* i+ [+ q: C7 m7 f) h/ KThanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。
. T. t6 |4 G, J& O* [( W" _
3 d3 f: `" `' a" m1 T; ~$ [越看Thanatos,越觉得这是一个很有意思的设计。

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    沙发
    发表于 2024-12-22 21:57:47 | 只看该作者
    有个问题,倒着飞的时候,这货的隐身性能应该跟正着飞的时候有差距吧,那还算隐身忠诚僚机么
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    该用户从未签到

    板凳
     楼主| 发表于 2024-12-23 00:23:17 | 只看该作者
    大黑蚊子 发表于 2024-12-22 07:57: V( g' L& A. ?: F$ I" f+ a
    有个问题,倒着飞的时候,这货的隐身性能应该跟正着飞的时候有差距吧,那还算隐身忠诚僚机么 ...
    + y/ p8 P; b! b2 E7 D# C
    应该差异不太大。全向隐身嘛,上下也包括在内。
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    该用户从未签到

    地板
    发表于 2024-12-23 22:00:35 | 只看该作者
    任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧,感觉相比带来的好处,代价很小。
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    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2024-12-23 23:44:53 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 08:00
    : u$ O- G: L+ ^) m9 I* c! [任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧,感觉相比带来的好处,代价很小。 ...

    & E, B% W$ Y) X+ U1 u你说的对,供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞,只是一般时间不长,否则飞行员受不了。估计供油不会是大问题。
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  • TA的每日心情
    慵懒
    11 小时前
  • 签到天数: 3517 天

    [LV.Master]无

    6#
    发表于 2024-12-24 02:22:29 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-23 23:44
    $ u( @  l: n3 i8 D" R. C你说的对,供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞,只是一般时间不长,否则飞行员受不了。估计 ...

      ]- p! n! }7 f( j2 E9 f"供油不会是大问题。"
    ( G: g; u% Y5 C' i4 ?( Z. M6 J& l
    ( T9 _0 U7 y- s* f# l反正都是用油泵,  不是靠重力
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    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2024-12-24 02:42:45 | 只看该作者
    mezhan 发表于 2024-12-23 12:22
    4 Z& d: n1 F+ B, D"供油不会是大问题。"
    3 A/ N" O! ~3 S* A% Q1 d0 ?! r% m+ w# V. U9 H
    反正都是用油泵,  不是靠重力
    + h- t* t* x  d) n3 p- x, X! L
    什么泵都有NPSH啊,没有足够的压头,泵没法好好工作哦。要么惰性气体加压的压力大于重力(这个要求有点高),要么有多个取油口,但要有阀门保证露空的取油口不会有惰性气体进入油管和油泵,也挺啰嗦的。
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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

    8#
    发表于 2024-12-24 13:05:09 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 22:00! B# k: ]" P9 v
    任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧,感觉相比带来的好处,代价很小。 ...
    ; B* `. @. _  {0 ~$ C8 y) r1 L
    进油软管口加个配重?
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    该用户从未签到

    9#
     楼主| 发表于 2024-12-24 14:21:46 | 只看该作者
    隧道 发表于 2024-12-23 23:05- A$ e: Q* ~; X! V( T+ V) b0 B
    进油软管口加个配重?
      L5 e! N7 G  {3 u; ]8 u
    那机动飞行的时候不猛晃荡啊
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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

    10#
    发表于 2024-12-24 14:41:45 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-24 14:21* \& f& w6 s- W$ ]* g" {. C
    那机动飞行的时候不猛晃荡啊
    1 w& E# H  I! }9 }
    那就上下各一个进油口。。
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    该用户从未签到

    11#
    发表于 2024-12-24 21:18:30 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-23 09:44
    4 X3 G  W( c0 b! @4 {3 |你说的对,供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞,只是一般时间不长,否则飞行员受不了。估计 ...
    5 C# O' E1 X% V. M$ w# H
    现代设计里不还是都有专门的容量非常有限的倒飞油箱吗。当然这个的尺寸限制应该和飞行员的承受能力相辅相成。3 [, ~. L! v; `
    另外还有滑油系统的倒飞设计。" H5 x( l& t: f. b; a5 M$ }% H
    要克服肯定都是得加重量的。
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    该用户从未签到

    12#
     楼主| 发表于 2024-12-25 01:33:53 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-24 07:18
    # ~2 m# A# H% d/ G' E. p( Z现代设计里不还是都有专门的容量非常有限的倒飞油箱吗。当然这个的尺寸限制应该和飞行员的承受能力相辅相 ...
    . C" k1 e& ?2 D9 h. ?, a
    是的,没准把倒飞油箱大大扩大,再增加油箱之间的转移机制,就可以解决问题?
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