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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 ( ^: [2 l* i0 V( O: `

/ O8 d0 k3 f$ h/ SKratos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。
# W7 @7 X( z3 C5 P/ M- s4 T9 a. d  J

6 y+ ^* ^. d) i3 F  |8 _7 v8 |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8 f# ^* e6 @* A: q
/ i  `# U8 s8 c

1 E! k: ?8 V9 n" N& E5 ?Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口4 s& p7 d2 k) w

0 i2 l7 e" z$ P1 g3 p $ o$ r  i$ 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  K& {' o& I9 L0 p" }

  Q) S4 R4 r2 ?4 V  e/ ^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。
6 j7 N4 @5 a! B0 O  }& O# |! o* \$ o+ E! l/ I% 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。
1 Y0 p% ^( {2 r
# T$ [" y. b+ c; `2 T3 IThanatos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。
8 j3 N5 y: d, M7 Q
& p, x2 ], b& b1 K5 E( T7 ~) ?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。. c) r7 j) j. W1 k( {% z3 q

% P2 J& ^, j0 i1 C: L9 e! m 6 S( f. N* U* r5 P, C/ Y
Tacit Blue隐身研究机
! }1 m* j$ y) T6 P
$ V6 D8 }( W! C4 L9 R5 r( ZTacit 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。
# z% d6 N3 \) {: N" _2 v8 o& K8 A! J! G! ?; u: T
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。
; |4 }: J7 z7 {
7 b% Z4 Y2 s9 `8 F3 z; MTacit 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。
3 y$ \3 x: Z/ \. _( D
" m6 G# F# q9 Q: I; 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。2 u5 x6 \3 ^0 L! b5 P
1 u) @5 J; j* A4 Y3 X( {, z
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。
9 C2 \4 N7 o% h0 G! E7 e( r1 N! @3 p* i. C9 X
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。
: s, D: b( h" w7 k& k5 s0 I7 w0 l9 ^  t: g

/ _1 f9 f# A5 J# RB-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航
8 l# s: W7 c- t/ j* a. }
; a- P% Q$ E! h: \6 K- ]0 N
/ B& p9 o0 y' d9 Q& yX-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力8 C. `. _4 c; ~3 V! `7 |7 Z# a% d
8 v. L  y9 B9 |2 V( r6 m  W0 n
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。' G- |# o# o: A1 q
3 \+ j  z7 y+ c- D* f4 Q, L
6 S! q% l+ R# H6 [2 L  O2 _2 \
X-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足# g; D+ z! ]8 r) \1 I
  `, O6 i  u% [6 D( A( Q

+ n6 e* E, U% G0 G+ L8 V- Z4 A! r这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
. W* n7 O" ~1 K. u( O
$ k$ \- o+ D$ F) G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。
! H- b3 K! h5 l+ ]1 F" W1 i/ D
6 W: J- V9 _3 f' f1 O. 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。( f# R6 q2 q- O
- S- y7 Z) X6 Z% v  M) X: ^8 @
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。; t; [0 t6 W4 J* l
5 K& l5 e0 A5 h8 V* N

) W6 U2 R1 h4 W& i2 X4 `) y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
. m" G3 H& Z  k# U8 {( I8 c8 F' W9 |
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。
% B; e! m, |; N; M( v
) @, H/ J$ W1 n7 M4 A3 KThanatos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。; q- I  V6 k# n) l7 _
7 Z  j9 K3 w: t1 I3 h+ z2 `  C& x
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。
# ^9 N0 m' |0 ~% h9 V! ?7 {; l  E: W7 f1 P% q* ]
Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。& }9 v1 S: j3 V2 _/ z

$ e+ m1 j: H: d; L: A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
    . Q& y3 B. L2 z% f  E( o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 ...

    1 [( V1 h# u* S) L+ d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
    / n$ r) `# T. n3 J! i4 \' Y8 \! ~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。 ...
    1 s1 [; Q# ^- j, u0 z/ y# 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。估计供油不会是大问题。
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  • TA的每日心情
    慵懒
    19 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 23:441 Q5 M# w/ W: Q
    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 ...
    " m' `7 ~" I( U: [9 D% S
    "供油不会是大问题。"
    4 a5 `! W/ @' m
    " s1 i0 Q% c1 R$ I' I, i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
    ( ]) H( h' V" \- j. @"供油不会是大问题。": U% r4 Z( H" G) A0 `

    ; f% q! g/ T6 ~, g  ~, V% B反正都是用油泵,  不是靠重力
    , z: W/ N8 J$ J- D; o- E* k6 u
    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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    开心
    2016-2-18 04:19
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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
    * Z) w% M% }. D! d- [. r. n! 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。 ...
    * O6 ?$ k$ K5 A. E/ n
    进油软管口加个配重?
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    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
    ( ]" k' f0 D- X7 J. }进油软管口加个配重?

    $ r0 \1 r, g' G/ i& S% c3 _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  e) L, {, A# _" Y5 x% j5 j
    那机动飞行的时候不猛晃荡啊
    2 t3 E: w5 a3 H; `5 C
    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
    ' f! g; n$ \' 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 ...
    ( O4 J% w0 U1 R, Y
    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。
    & Z% \* ^5 [6 ~另外还有滑油系统的倒飞设计。
    4 K. K1 ^/ t  `4 N( k( C3 k: j. l9 c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 o& n# d* e  U) m2 W& O, B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 ...
    , f9 J3 A5 E4 |8 Q0 D6 N6 |
    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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