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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 3 f8 o; e; O$ c* |
' U$ t3 u; i; 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。
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9 p  [$ S/ @! L) p
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
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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. k1 E- U# X$ Y2 N6 s: {5 M$ w
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' b; M& s) J& v1 I) G1 I4 P' M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 f2 j7 b; j! M. Z
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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。
: z0 n% J7 e& ]: ]0 C
: E5 v% M/ D- N7 y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。
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2 h1 F8 o5 a/ Y" {8 E: a% P% L/ sThanatos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。
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# x$ V5 q. H. h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。$ G0 f9 d% {( j9 z+ B  k

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5 {# l  A1 W/ Z! Z) J/ XTacit 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。3 ^% P) s5 _, n- j
' e# y, b! F# s6 n+ u
B-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。
- ]9 U' ^% I. [; j
9 c4 F, k) Y) o9 i( k, S7 ?! 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。, w+ e' m4 ]- V7 M
2 I& U' r" t$ H: V' r8 o' B* B9 M4 @
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。
4 c. r8 i! T( J1 o
1 t, i1 u+ u6 C* Z3 p9 H. \. r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。) k" p: L4 ^( z+ ^$ ]

# b# Q. n2 m+ V) }# m1 I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。, [/ ^$ ~2 Q0 _( I: X
0 Y* e0 Y/ {, X3 U" f6 a' K
7 W# S$ j8 ~9 N
B-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航6 K! a) t' P- f, B, ~; B
, D" n  c% g  Y" ?1 P
9 V7 i5 _  w* \% \
X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力+ m8 n, ~! A6 c+ E1 O# k1 d
1 Z/ K7 X2 k1 y6 f( x% }
Thanatos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。
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( F/ c6 n; H* o* c4 B
1 d; n, O5 @6 W# H7 iX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足
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2 N. w% ?* u( P4 A' ? 0 I! e& B; x7 Q3 B  F. D
这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚; d1 v& ~  t# {. [9 ]

2 X7 ]; L: F) D/ L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。% U* B  g4 `4 n) i: F& J0 u

8 H. o5 i6 p2 A3 l+ V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。
/ Q! F' D/ J0 p: g1 K9 J2 K0 v) N: W# S5 y; B5 p
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。% ^( K  K6 e  ~- y% w+ C
& \2 P" z5 B# v6 T' p
5 _) g% l! d4 b& f) J. ^7 q0 I
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! v* w* y, D0 Y

8 n6 N; g. p, Q2 r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。/ J1 j% \+ L9 M- m8 X- j+ Z
2 b* K  L! _( o
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。1 U2 c, q0 j( r: f( y9 @* q" f

4 a6 Z8 M! \# }0 T* T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。# N5 e) ~; c3 K- g" s
- a2 N- K1 m* Q4 f1 M% g! _0 g
Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。
. Q2 E# w) d1 \- g) O7 Y: \* A2 {! R9 z! h' N, ^  U% T/ B6 |# J- j
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 07:574 `1 @+ g  f9 L* m
    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 ...

    $ a% g$ g4 `9 ]$ r  b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, H( X6 B5 x  g1 Z
    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。 ...

    ' N( @+ t: o2 J' L+ f: Z* p; d. h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
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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
    + A8 e% B( n# h7 T- @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 ...
    ! r5 s2 Y: U$ }/ J* \0 O2 l
    "供油不会是大问题。"4 x/ |! d- H5 {0 @# U, s

    , I- k& z+ e% }# k2 G. S# X+ k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
    3 e6 a3 x0 T& Q& ?, d! ?! P"供油不会是大问题。"' L7 L8 p, |: j
    ) j* G8 Z' {, b- K& n9 N
    反正都是用油泵,  不是靠重力
    # |+ |0 I& Q% X( ?# }4 r6 f
    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
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    发表于 2024-12-24 13:05:09 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 22:00
    1 \/ y5 p+ s7 ?1 O3 X& q8 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。 ...

    " Q5 [. A& O, 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. T* |" k( A1 n- f
    进油软管口加个配重?
    & B: i$ z3 n, e, w
    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( C9 `) ~  }7 j9 Y
    那机动飞行的时候不猛晃荡啊

    , s$ S' S( a6 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
    6 G" q0 C! @& A) M& Y' x& d8 l; V  S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 ...

    3 G5 n9 e4 h- _% G( P1 I+ C$ D: w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。0 R3 b2 e, z# S$ p$ l% k, j
    另外还有滑油系统的倒飞设计。: {! R# e& l- t9 e0 F8 D+ W8 c2 D
    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
    * S6 ?/ v/ W1 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 ...
    $ I; C. J) W" L* e* q4 ]
    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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