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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
1 c% l: h/ }6 \" o) \/ t  J* J) V& u; C8 m- {4 c9 \
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。
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" }1 x! i4 P( J; G' C7 _7 J' D 1 E# r6 Y% Y7 |/ p( K
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' K! _/ _; K1 K$ `# y* p# @
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Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口
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7 {2 ]4 z7 J6 ?- r* T2 l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. d  A: K/ W" q, `' d8 q  K

  R  K. F5 s3 u# {0 O3 WThanatos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。
6 A7 H. O5 N8 ?+ L# \8 c+ O$ @$ D9 j2 D6 W
# F  ?- e0 ^: _* _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。0 Z( O1 Q4 \1 }1 A5 V4 y3 c

4 y* z) w* F' a/ C* hThanatos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。% a7 p8 z! J2 ]6 P: B' I! m& v

1 ^, s0 q9 H* m) v3 `5 T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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  E$ N; v% X( u: d; x3 o
Tacit Blue隐身研究机
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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。
* e2 \9 m+ F# A& J, `
; D* }" |: P2 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。$ Z& |# n! H, }

' Q/ O6 B  ]4 X) b8 WTacit 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。: `# K6 z$ ~4 C* G0 L& C8 P1 o

" y' k3 \8 v8 m; q+ B" TThanatos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。
& I5 @. l* X6 y
2 `) O* h) C9 E+ u+ a) o7 J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。
0 _3 C& c# t! ]% ?8 y5 H; R, t. I( J6 S0 m/ U
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。' e, R! N  K7 g2 ]6 w- O" V
, b* ?9 f' X$ E: X# f4 d/ E

  R: c7 E) w& b5 y7 D9 L% }B-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航: j: S* b% j: r* Y8 ^- v
! o7 g4 }1 U) C

5 {. Q0 f& _; H: u$ S7 ]8 _X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力* R' W1 Z! A  h: e: h. y

2 y# g% U8 c- L: O3 Y% Z1 {, rThanatos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。' T( @, e# |% Y$ M3 o% c
) t  T( W2 U, E1 U; g* N+ d: G' A

2 ?) z' C, t/ I8 SX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足
- d' p, n2 ^+ C) c# ?1 w
, @4 S# o% f* Q2 Q! Z8 C1 [3 J
5 q3 K1 z" X7 [; w& w这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚3 N$ k8 b$ d( w1 B1 ~( I& N; y
  R# P0 |# q, c* D0 t
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。' o8 f, c  W) q  J+ J1 T8 A
2 O' o2 ~/ B( b
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。* J, ]# @3 V. b9 c; E+ S8 ~" C* F

& R8 D8 c/ m% x& ~) `6 x4 M1 t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。
& I1 N' h0 w1 b" P/ q# M0 U* h3 H  l& v& F! e

, j7 i( {) n, Q6 f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
- ~( N; C9 x; y" U
: M$ s8 s. B/ u; m7 c3 r, O: D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。
# M6 r7 ~5 h- {3 J* i# y/ t/ n1 \& i6 Y- V
Thanatos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。
& I4 C6 I3 ?/ Z: w
6 Y" Z& y+ d, R# s7 M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。* g8 Z4 D( T# R4 R1 d" O% ]4 \) r. B
( a- k; y( c, E+ z
Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。
- g/ p( K1 z& H1 T+ H7 L+ U" r8 ]# g5 l$ R, f9 {1 m' J2 @
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
    ; u/ k- L) P3 f' u- ]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 ...
      j3 \: W" I- G$ l8 m
    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 08:006 V* \) @7 V# t1 N
    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。 ...
    0 P2 d) _& }6 r% k; S! g
    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
    13 小时前
  • 签到天数: 3904 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 23:449 T: ]4 `& _5 Z
    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 ...

    & H( x, k. r% d# u3 U( K"供油不会是大问题。"3 s* D% W  t" V* q
    & q* E: X' j7 M+ c* n1 m* y: n8 O: [
    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) H9 Z' @# ~. N' A% R6 p7 K
    "供油不会是大问题。"
    5 Q- J8 |& p4 U( t  m8 }& I* o1 J$ S. k1 n
    反正都是用油泵,  不是靠重力
    # |! g- c6 K1 t- i4 V
    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 22:008 A2 I/ B9 G. `+ e& |' b
    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。 ...

    : S+ ~/ p% z! ~! t9 c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
    ! D+ W3 I8 e5 z7 ?: N" M& k) W进油软管口加个配重?

    ; Z8 Z; A. `9 T* T6 A& H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
    4 \; ?. l* T5 x! j5 l- v- `" g# O那机动飞行的时候不猛晃荡啊

    # ?8 {  ]0 }' l7 z& A3 V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 09:444 y# {( l! e, 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 ...

    % c7 Q, B8 U; z. F3 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成。
    4 N9 M! U) v( w0 F: N另外还有滑油系统的倒飞设计。
    ! D' f, n( I! x" q0 B* }( E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! c' N) o0 a" L% G" F
    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 ...

    3 _. W* e; h" o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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