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标题: 轰-20会是超音速飞翼吗 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2024-3-22 08:04
标题: 轰-20会是超音速飞翼吗
空军副司令王伟一句“快了”，弄得人们心潮澎湃。在歼-20、运-20、直-20之后，轰-20可能是最引人注目的缺失了。多年来，轰-20的各种传闻一直不断。眼下，王伟也只说“快了”，并无更多信息，结果是各种猜测统统回炉。3 a1 Q  ]' G; Z+ J
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轰-20具有隐身能力，这大概是所有猜测中唯一的共同点。有了B-2和B-21的先例，轰-20也很有可能是飞翼构型。一般认为是无尾飞翼，也有人认为是具有浅V形尾翼甚至可折放V形尾，可以在水平和浅V之间按需转换。- |+ p5 y3 t8 I) o( ~# M* B: Q
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可折放V形尾是有意思的构想，在理论上，竖立状态下可提高方向安定性；水平状态可增强隐身。但这样不仅机械上很复杂，气动和隐身上也不利。在放平状态下，尾翼和机翼后缘的间隙不仅是隐身大患，也构成严重的气动干扰。在竖起状态，差动副翼的阻力换成垂尾阻力，未必有多大的优点。
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" G8 q% m! t, G" c7 ]4 n但最大的争议可能还是超音速。5 B  D* u, B/ K# u& H! O: t0 f- a
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超音速要求翼型很薄，迎角很小。迎角小不是多大的问题，但翼型很薄就问题大了。
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' g1 d  p! p' q/ o6 H7 K飞翼的关键在于没有机体，所有结构和重量统统用于产生升力的机翼。也就是说，人员、载荷、发动机都需要在机翼内。很薄的翼型显然不利于容纳这些东西。B-2实际上已经是不彻底的飞翼，中线部分大大加厚，用于飞行员座舱、弹药舱、发动机舱。但B-2的机翼依然肥厚，翼内油箱有足够的容积。4 q, n7 M' e3 T+ O$ D. E. A" l
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换到超音速的薄翼型的话，翼内油箱都没地方了，中央部分要大大加厚，那时也就和没有垂尾的筒体-机翼构型差不多了。
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另一个问题是配平。
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在各种速度、姿态、载荷下，飞机的重心和升力中心总是不重合，需要用配平力矩补偿，恢复必要的平飞姿态。对于亚音速飞行来说，升力中心通常在机翼1/4弦长的位置。实际机翼不大有规整的矩形，一般以1/4平均弦长作为升力中心的位置。重心也需要在1/4平均弦长附近，剩余的差距由平尾的配平作用补偿。
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但在超音速飞行时，由于激波的作用，升力中心会后移到1/2弦长的位置，也就是说，突然移动到重心后面较远的地方，导致严重的低头力矩，这就是“马赫埋头”。在早期突破音障的试验中，飞机刚突破音障就突然发生失去控制的俯冲，然后就是机毁人亡。# B0 l; w$ R3 y: A; I
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这有两个原因。
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( h. P, m+ |( ?3 `; W/ P首先，“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
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7 i7 q  T; E* |% d4 z6 M- c其次，用于俯冲改出的平尾控制力矩不足。常规平尾的前半是固定的，后半是可动的舵面。突破音障时，铰链线的激波屏蔽了舵面，使得改出控制非常不力，甚至完全失效。, q- U) X8 |  x

4 P& K6 t, U/ g% `1 L; H0 M2 y在血的教训之后，超音速飞机的平尾改用全动平尾，在发生“马赫埋头”的时候提供足够的控制力矩。但最重要的还是保证平尾相对于机翼平均弦长有足够的控制力矩，也就是说，平尾位置要足够靠后。
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  w5 Q6 W; P6 l' f. D. ]这只有筒体-机翼构型才可能。没有机体的飞翼在本质上就不可能有太靠后的“平尾”。. }# p9 C. Z- c( @) d7 T1 p1 T
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B-2的俯仰控制力矩太短是臭名昭著的问题，设计要求从高空突防改为高低空兼优后，需要考虑低空抗阵风的问题，为此机尾改为复杂的“双W”外形，以尽可能增加靠后的水平控制面面积。B-21取消低空突防要求，只需要考虑高空，阵风补偿的要求大大降低，后缘恢复到B-2原始设计的简洁的“单W”构型。" l$ |* p+ f* O1 `6 b2 \0 t

' S* j4 I! O4 C. b" O; c超音速减阻要求的大后掠三角翼的后缘相对靠后，但平均弦长也相应增加，水涨船高，俯仰控制的难题还因为速度快、反应窗口有限而更难了。最大的麻烦则是升力中心现在后移到1/2平均弦长，比亚音速情况又损失了1/4弦长。也就是说，亚音速飞翼本来已经有俯仰控制力矩不足的问题，超音速的问题极大恶化了。
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5 d( r) l6 w0 Y( f" V. f大大增加控制面面积，采用推力转向，办法总是有的，代价也是大的。最终就是是否值得的问题了。9 }( D: y2 _7 l: l) C5 S

& [" h8 E8 v0 s# ^; M4 r轰炸机能达到超音速是有用的，问题在于代价是否值得。超音速作为突防手段早已过时，超音速对于打击时间敏感目标的作用则可由导弹的速度代替。百吨以上的飞机要超音速还是几吨的导弹要超音速，后者要容易实现得多。如果使用高超音速打击导弹，轰炸机是否超音速就更无所谓了。/ u1 {6 @, B. Y% r+ U
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气动上的困难和缺乏实用价值，使得轰-20不大可能为超音速飞翼。
作者: huma    时间: 2024-3-22 10:26
超音速不可能，明白的不敢说，不知道的胡说八道
作者: 鳕鱼邪恶    时间: 2024-3-23 02:25
呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-23 04:16
鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 12:25
! {5 J9 u. }5 ?# L" I7 m* B呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？
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你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。
作者: 鳕鱼邪恶    时间: 2024-3-23 05:06
晨枫 发表于 2024-3-23 04:16. V/ U0 j" M' x+ _$ D  A
你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。

1 p( u1 G7 k$ C6 c7 c0 A7 p( F喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-23 05:25
鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 15:06
& Q  O: S! H# [' |8 W喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？
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问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
作者: 隧道    时间: 2024-3-24 00:48
隐藏式前鸭翼？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-24 04:35
隧道 发表于 2024-3-23 10:48% u' Z' [. m" c: ^  M. n- g% O
隐藏式前鸭翼？

. G3 F. d, F% e  o, o! a3 T# i/ R隐藏在哪里？
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( x* s9 z8 W9 |8 H飞翼既没有后机身，也没有前机身。
作者: MaverickZ    时间: 2024-3-24 07:20
晨枫 发表于 2024-3-23 05:252 A3 s( Z% g: t7 C
问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
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6 K2 B5 g# y# Z5 G. Z把类似地磁探测器那种结构装机头和机尾伸出去几米，然后安排上喷气嘴？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-24 08:52
MaverickZ 发表于 2024-3-23 17:20
6 S) R6 t8 J9 X% a把类似地磁探测器那种结构装机头和机尾伸出去几米，然后安排上喷气嘴？ ...
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理论上或许可行，实际上问题太多。
作者: 隧道    时间: 2024-3-24 18:39
晨枫 发表于 2024-3-24 04:356 o9 l8 S; C3 b( I' [+ n
隐藏在哪里？, }+ e, Z0 X: C

7 Q3 V! V& d- g' M: T7 I飞翼既没有后机身，也没有前机身。
  Z0 q2 X1 E. @7 j
反正解决马赫埋头只能靠前后机翼或者矢量喷嘴。



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