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。0 `- T4 o, |8 j- K6 v6 x7 g

: F: m: P# a# r4 \4 g6 C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。0 p! n6 \& a  G. U* F- F! L0 P3 Y3 T
3 j% O6 J) {$ l  T  `" e! u" j
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。/ W# Y2 J* G) k

3 z! }4 w9 d) f+ ^- x: u  m但最大的争议可能还是超音速。
. z# Y, {1 |( Y6 I6 X* N+ t: T% a( R) l" P
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。* [4 }, r" {6 ^; X" e# {! ^) l
; e! A5 h2 A! S! ]8 P. q
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。* I. K: j' t+ u3 t7 [+ O& L  W

8 K$ O! N' [, I. e& f+ {) F: ~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。4 a$ o, Q; O7 u2 c0 e) p

# [- O- p% V! z6 Y, }) ]另一个问题是配平。: ^2 K; F2 ?' q  x4 s
$ t* h. A' }  t9 \
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。
+ `% U7 m" R0 Z' S7 c. P$ J/ I0 h  C3 y  t
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。
( r+ T1 n7 q/ N" _
) ~* @3 q: C/ i3 Q8 z( z3 `$ ^1 U这有两个原因。5 B2 w, E8 ^7 v% Z
, h, G$ D" z" w# d5 }& L
首先,“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
1 b" u$ v8 S. ~& t% t: ?" A3 y6 U% _8 C, u/ F0 z' ^
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。
# u" u  J# I# R) Z0 y9 g% l( }# L9 {% ?5 J3 ]4 a( z2 v  s  @( |9 Z
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。
; v1 \6 Z) B. ^
- i2 n$ M. p( T" k2 X! U$ I) k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”。
) e% V+ x7 Q' r5 g$ U+ n* I! c$ l$ ?& c6 w3 @
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。: r7 p9 R* |( }0 A% Z) B  |5 }3 Z) N; X

  E8 K9 K3 x; B" _( o5 b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。6 J4 @% w1 T& X% Q" d) f% I
( ^% I9 {5 ?& n
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。
) a, Y8 o% M) l2 o2 l$ `! t
# }7 e7 h; M7 q, S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。
% Z# S, s3 `) ?7 Z4 U
# f; n+ _4 i7 `1 _- |8 s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
$ }( V$ ^, |, _. y* M& {呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?
6 @. N9 q- v0 V( N! m
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
/ k  ^, k; t% J; {你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。
8 P6 E& I! K, z  N3 O9 N
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 15:064 y2 c9 p0 O. q7 A
喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?

# A, u' f' b# z5 Q) J; e) S3 c5 a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; Y' a3 l8 g$ _9 w2 P0 y
隐藏式前鸭翼?
# @0 T1 ?  e6 N
隐藏在哪里?! B" x( k7 J4 P  u2 g, E
8 J/ Q9 @1 n4 n' l1 z  t6 A0 c
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 05:25
. i+ ~. o9 m% M# [3 b; P$ ]- E问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
- R3 G- B) y# S! H/ q  G; Z

$ p% U2 J+ \1 v" [( \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
* Y+ U' L! o: G5 ?# Y' k( g$ g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? ...
, B; F& j2 s* k1 V% V
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 04:35! r6 J( M" V: W* J+ a
隐藏在哪里?$ `) T+ r' r! P1 W% P

& M! h7 A& H! C( Q+ S飞翼既没有后机身,也没有前机身。
2 L/ H, m( k! u; |$ ?( W( C
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