爱吱声

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
" O. S; y3 @; G% Q- R1 K$ J
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
2 A2 R) y0 ?1 U7 G+ u- Q' ~
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。
4 q4 S0 t8 U% m. h
" 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
* A0 ^0 i0 ~* x- _( _
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。
  Z( I2 ]. C, \; ^
' 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
1 ]1 U& g+ o8 Q( T: @' A
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。
1 z2 w  q; w/ R' p, G: r0 [" r- h( H% D$ i4 `- J3 y
另一个问题是配平。
% D) {' h, _9 ]( C" Z. Y7 P- k7 {: |; T' k( `1 b/ }* n9 C
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。
* V% ], r* @" ~) e- h. b( d+ Z1 Y# G1 }
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
6 `% L/ [+ `: y2 p% M
这有两个原因。
) ?6 y5 D1 U7 f
( 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。
; }3 `& S0 q9 j$ U" ]
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。
; z% @+ B8 F& r2 U) U7 m  ?3 A
  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
4 s8 K' A- m- d5 n% U2 w% a
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。
4 x- b- T% z4 e$ [5 b# ?( Q8 d
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
: B' y# ~1 {% q* C/ [& x
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?
, I) C3 k, D- G6 F# d7 M6 O- S2 K* f
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?
/ _' e; Q! q: Y% b
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?
% ]! N; U' Y" A9 @; s6 o+ p- l
( 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
% }6 g  `2 J2 @2 I- m

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? ...
, q, K7 h: f# j8 B" [7 Q3 p* p
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。




欢迎光临 爱吱声 (http://129.226.69.186/bbs/) Powered by Discuz! X3.2