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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 ( c9 A3 S; y2 E. Y- ^4 W0 j
9 ^. @2 k  \# S# b
Kratos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。
2 B7 Q7 U0 Y4 t" o0 h
: u1 {+ e7 ^! X
, N! s; F% K) B7 cXQ-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
; r3 i0 H0 k/ f. h: n
  L0 w* [, b6 ?! z) i
1 ]1 t( s1 J9 O) \  FThanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口0 n" _& M. ^0 D% s( b
. }8 O3 S, l4 V" q% B+ r
% d* y, D* Z! D4 i" ]3 x
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
8 K/ U( ]$ K0 S6 @- k. Z8 Q) s. m) F0 x. [
Thanatos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。" L# Q0 g2 U0 T+ O; e# Q" M/ E
- I! N5 a! e7 P0 X8 S9 K; H: w
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。
! C% k. A/ G/ }& R- z( i9 D5 Z) L/ K/ Y+ A
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。
7 u9 a, s0 S+ f( l! L" `6 d/ I
2 ]6 N% f4 A6 L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。
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Tacit Blue隐身研究机
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; A; ?; I4 e+ C) j# o/ M! ^" L5 ?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。& @- z9 Z' ^- ]% l' L; [2 u

9 Z' }7 I# N! c4 TB-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。) x# w7 y( W' `2 O

; U2 B5 ~  U3 ^+ j# c9 ITacit 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。
! K7 ]" m# G$ V8 M7 ^: S9 |9 n
& I! s1 L* F# W3 u4 oThanatos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。
8 D- {8 ~/ X: O) Y  h6 z% W% s- z( c  A8 s3 H
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。6 ?" z  i2 |( ?- A8 e. }

, U$ q  D1 S, j) s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。
3 \8 n7 b: x8 w0 a: B- h3 |0 E: b: G2 d- Q+ A# s
$ D. W9 `# Y' E
B-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航
( w* g: }$ l- l) x
( V; [. I, Z3 r$ a# `  w8 u8 N: u ! i# |; w* ?2 K. k' {5 o' E
X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力
4 ~+ T$ Q3 B% v( b6 R) P" k* j
6 P. l$ q# _; Q1 L9 j& XThanatos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。
* ?. p7 U& n7 t- ~/ ^  L# x# e$ V& d. o; o' J# L

1 N% L& s0 l$ z$ r8 {% \X-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足) C: p: n! U8 B& o
* J* m7 N5 A( ~
( N: `, U; P6 K/ z" e  d# `
这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
# [  `1 a' [# l3 ]- h
4 U' j) Z( b* L6 c2 @8 [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。
) @. N# D: R4 ?- C
( m3 n$ B; e; E4 A0 s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。4 T: Q* c. c- x. H( f7 d" D( [" \

9 \8 h5 M  ]# w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。! X( g8 \& u- B

& Y4 T& t/ h; w' _. y* }, u7 N
" s' l2 r% f( _1 o* W# p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( x, x. m# s. T$ g
8 {$ u8 ]; n- M6 f1 T, g) O( b+ A: `
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。
. x% \$ j  @, j# V* {6 Z/ q- J! ~
! \9 A: h; n. n) ^4 TThanatos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。
3 V3 z+ C' ^, u) |  k/ N
( B5 r/ w& c- ], H& p- n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。2 }0 Y( X- `1 K8 a- Z

" b' `  t8 P2 Z8 EThanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。
7 U% h9 b; K7 w# N5 v7 J6 B) [
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
    : {! G) y" R' I7 V; L2 ^8 D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 ...
    ( \  R; K) z* t) z# W+ o
    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
    " q9 d* s7 W: l/ @; F0 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。 ...

    2 K0 U9 R' g6 a# E7 |' n0 o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
    10 小时前
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    [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
    ; o! I- y% e0 \9 i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 ...
    ) O: R9 x6 J, b( P& y
    "供油不会是大问题。"4 |  h5 E% X* X/ T, }

    ; m3 O+ F  T# L" T8 v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$ z- j) n- h  F, P
    "供油不会是大问题。"
    5 Q+ D9 d/ Z. @, B6 ~5 R; E1 u' D( W5 E1 J8 K' C* N
    反正都是用油泵,  不是靠重力

    1 O& X# t  K- _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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    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& O" s. q2 ?5 [- E: m1 p
    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。 ...

      w" L2 l6 B; C* M4 H: [/ F% D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+ c6 p% _; O$ `* r& D3 ]6 i: {
    进油软管口加个配重?

    ; }0 Y/ z0 P! q7 Z2 t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# Q1 ?! ]( Z6 R3 _7 r5 l  n5 y
    那机动飞行的时候不猛晃荡啊
    2 h% w0 a& o: Y& f
    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
    ( }+ y' x* v$ j0 Q. T# R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 |2 O# J' d4 S. q% f, Q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。
    ! j' Y9 B8 B: ?0 L另外还有滑油系统的倒飞设计。
    4 W; L; D$ u1 ]6 A& B1 [/ w' j要克服肯定都是得加重量的。
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    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, _, U: b! g2 W) G
    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 ...

    $ r& j. P& \3 A' N0 x( ]( ]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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