爱吱声

标题: 隐身超音速无人机Thanatos [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2024-12-22 00:44
标题: 隐身超音速无人机Thanatos
本帖最后由 晨枫 于 2024-12-21 11:17 编辑
3 _" K6 B& W8 D/ @6 [4 y! M6 L
4 C+ ~  I  @5 M% vKratos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。9 k3 r+ ~0 _5 R# B8 c
! y4 I+ f1 r1 R9 K8 O
' k3 c7 N0 L3 i
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
! I0 R, T1 n. N0 m5 J) ~2 c) q" O( \. R$ Z+ l
, X2 X, j6 N) _$ T1 t2 q0 y3 {0 Z
Thanatos的设计有特色，最大特色是无垂尾和边条上进气口* A% q$ S. D. v6 ?

5 x! O: b$ k* t( r7 A: R1 k
1 l" F0 w; u6 n$ W, C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
4 a$ ]4 e% H* g% A8 ^2 Y5 U+ s  d) ?
) P- t/ Y" W+ O% ~1 l& sThanatos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。& c0 v. q" v  f$ X. K  B2 x4 v6 e
% |4 F4 ~5 d' z0 F# ^  ?" }
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。& F2 ?; k% a, `+ }4 V# f; v
5 S( [3 q, {! O7 f& D
Thanatos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。( \% \0 \  t$ H  x8 `1 x7 a' K1 x

6 r( K9 c% y, e. l( F- f# {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。+ R. |/ K$ {: R

3 r% B& s( ^& z" P  Y7 J, w
( S/ P7 N- G3 E+ Z2 D6 V9 KTacit Blue隐身研究机
9 w0 C3 \  j8 e# H. g6 e
$ I9 ~* B3 a9 r: F) X* r  CTacit 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。
( k( g% @6 `9 g7 W' A0 B  ?  ^0 e5 i. |1 |, t3 @( X
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。. g" D- c$ P( K2 J7 v" g: T

  N/ e/ \7 w6 ?+ Z) s3 ^1 pTacit 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。
- J/ z3 O, s* O/ X# S' R" I* s5 y& {5 w; g& \2 q
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。5 E0 w5 J6 H5 t9 \
$ S6 ]9 g: y! y+ A
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。! f1 m& ?$ g6 `7 y, @3 R  e# X

/ I2 |" C7 ^+ V, o9 I$ a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。5 T. z+ X9 @% D0 o, d1 p( ]

' }; e/ J; ?- T; m! N
5 _! z2 I/ K. Z4 t% nB-2采用裂板式副翼提供差动阻力，控制偏航
( h4 R& t  o0 @" F$ `9 _$ ]* ?% M0 w0 K: d4 u

2 K, z6 G+ {8 m4 G( jX-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力; S! _- L$ F4 j! D8 I# D

/ {& U1 G: j: D" |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。
) N! g7 n. Q0 i2 }& h3 b" j* r+ k1 Z/ M! g. H- h- P9 t

. ?1 I3 N% z' ~3 C. aX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”，用喷流速度补偿面积的不足
, A  b- N+ z/ Y' k4 z$ }- C+ E* Q8 l; ]! ?7 V4 @

& U) h/ J( X" r8 i/ O这是模型，但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
) t/ p7 c7 J4 G7 Q: B9 Q" H. q8 V: B# D
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。9 I2 |1 R* X  b7 G; D$ _6 N9 }

- U0 `2 a* c# h' `5 ]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。* ?6 w  _4 Z% c* s3 O; e) K" ]

- j8 ]9 A  |8 b" a- Z5 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。3 k8 Y% P- [+ [7 f; l: R8 ]

8 I; B- ^! B- |$ C/ C 8 e0 j8 N& t' d( E0 G6 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' F6 U! N) i. f: k; e! V

, P+ ^, ?! L6 i8 M, o" ?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。8 l% _! u% Q" E: i# R: R4 H

3 n6 _$ N- G9 P+ p2 R' iThanatos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。4 B/ z2 p) G' b  H* F

- Y( M0 J2 o! E9 B9 r0 }& a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。
. J) \  A8 C) {( \  I$ Y8 _" U# P  ?; ^# Z
Thanatos能“正常倒飞”吗？不知道，但这一可能性已经存在了。! n  a0 K$ h6 V; Z3 a0 W
% q3 \& W, \2 {* H3 A9 ~, H# X
越看Thanatos，越觉得这是一个很有意思的设计。
作者: 大黑蚊子    时间: 2024-12-22 21:57
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
作者: 晨枫    时间: 2024-12-23 00:23
大黑蚊子 发表于 2024-12-22 07:57! Q9 t& S9 g* P6 e1 q0 J# Z
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 ...

# i/ N" _( ]4 j" T应该差异不太大。全向隐身嘛，上下也包括在内。
作者: 小木    时间: 2024-12-23 22:00
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。
作者: 晨枫    时间: 2024-12-23 23:44
小木 发表于 2024-12-23 08:00
2 B6 U$ O: K. h' G6 \4 W% ]/ R9 W8 @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。 ...
- v" P* _* }  ^9 j& ?
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。
作者: mezhan    时间: 2024-12-24 02:22
晨枫 发表于 2024-12-23 23:44, W! R  ?# S3 g% Q( A. M; Y
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 ...
6 W1 I0 P$ N: s4 y* }
"供油不会是大问题。"+ \+ x: u& J# k8 O7 P1 {

% |9 b+ K, o! I. g/ ~$ Z. _' f, i反正都是用油泵,  不是靠重力
作者: 晨枫    时间: 2024-12-24 02:42
mezhan 发表于 2024-12-23 12:227 G& ?$ o' q4 @7 P5 c/ ]
"供油不会是大问题。"
7 b) j: r9 h2 I9 c" s: I
2 g: N& b9 A8 W反正都是用油泵,  不是靠重力
2 A6 a+ \. t, H; U3 z
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。
作者: 隧道    时间: 2024-12-24 13:05
小木 发表于 2024-12-23 22:00
, A( ?% F9 n1 h% H; B! L# U/ Z- W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。 ...
, P0 [$ e) s: P; d
进油软管口加个配重？
作者: 晨枫    时间: 2024-12-24 14:21
隧道 发表于 2024-12-23 23:05& ?7 c) W) C- ^) K. p/ ~* L8 S
进油软管口加个配重？
/ ~& b, H% r3 {5 [# a+ ^
那机动飞行的时候不猛晃荡啊
作者: 隧道    时间: 2024-12-24 14:41
晨枫 发表于 2024-12-24 14:21
- X3 M# {1 E7 h: Q0 q' D8 E3 ~那机动飞行的时候不猛晃荡啊

( `! s! r/ h) P4 l9 U% I* ]' u& I那就上下各一个进油口。。
作者: 小木    时间: 2024-12-24 21:18
晨枫 发表于 2024-12-23 09:44
" P# N. h- G! y! i. s1 b* Y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 n3 S1 |- D$ J# Q4 ?- `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。
7 [* s; J2 M8 a! d. `另外还有滑油系统的倒飞设计。
5 @  X) K5 ~1 F  j要克服肯定都是得加重量的。
作者: 晨枫    时间: 2024-12-25 01:33
小木 发表于 2024-12-24 07:18& `9 V! l7 q$ W3 y+ `4 d' H% z7 E5 B5 ?* `
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 ...

. w1 I- R/ u7 {% _8 T6 e4 g' ~/ i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？



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