% c [6 [- l) ~8 z# q5 T开裂式副翼机械复杂,重量较大,机翼结构较为肥厚。为了降低重量,开裂式副翼的面积相对较小,为了保持足够的控制灵敏度,需要在正常飞行的时候也保持一定的开度,形成不必要的阻力。对隐身飞机来说,开裂本身在后向形成角反射器,这对以全向隐身为特长的无尾飞机是个尴尬。 " m3 B v4 V0 g/ J% [7 L3 O p! ~' h3 k- `. y
开裂式副翼也不宜作为正常副翼使用,机械限制使上下翼面不便同向偏转。这样一来,使用开裂式副翼的无尾飞机还要另外设置正常副翼,还因为必须把外侧更加有效的位置让给开裂式副翼,而必须增加正常副翼的面积,带来重量和阻力代价。; i! R4 {2 K1 V6 M1 {/ H
4 A; a) i# u ^' f( K在很长时间里,开裂式副翼作为“必要的代价”而存在,不管是有人机还是无人机,无尾飞翼几乎无一例外,都采用开裂式副翼。在南北六代和无歼之前,无尾飞翼都不超过高亚音速,因为后掠较小、翼展较大,靠近翼尖的开裂式副翼不需要多少开度就能实现较大的控制力矩,不是没有好处的。常见的问题是纵长不足造成俯仰控制力矩的难题。3 w5 {( q1 {1 `* C
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南北六代和无歼是否还能称为飞翼吗?这是学术上的牛角尖,不重要,不钻。重要的是,超音速后,后掠角和机体长细比必定较大,纵长和俯仰控制力矩的问题解决了,但翼展较小,偏航力矩的问题出来了。机翼较薄,也不利于采用开裂式副翼。) |2 O# P8 P4 A j7 Z
% \* e& T x+ \中国另辟蹊径,采用全动翼尖,而且问题解决得很彻底、很完美,一步到位实现“无尾自由”,北六和南北无歼都用上了,南六则采用另一思路的分裂式可升降副翼/垂尾。* S! Z; Y& @/ @( F8 b, B
# B2 c# i* G: b& a5 K# o8 e/ ^: T) R全动翼尖不对称偏转时,可以产生强大的翼尖力矩,无疑对控制偏航很有效。问题是,全动翼尖偏转时,会带来不必要的横滚力矩。可巧,正常的副翼就是用于横滚控制的,正好用于补偿。这样,副翼和全动翼尖的反向动作正好相当于开裂式副翼,但在机械上更加有利、有力,还不形成角反射器。 $ |7 I# F' g) G. M. @5 C+ F9 |: M- L; G; q+ R9 y3 W0 y1 G. s
可巧,相关问题中国在V形全动垂尾上已经走过一遍了。歼-20那样的V形尾的一大问题是偏转时导致“计划外”的横滚,需要副翼动作加以补偿。现在只是把全动垂尾换成全动翼尖,南技北用了。然后,全动翼尖又回到“无歼-X”,又北技南用了,充分体现了中国航空科技的“竞争中的一盘棋”特色。 , Q( x5 P5 D j& H& O ) f" S2 a9 w* d+ }# f L全动翼尖不仅可以用于正常飞行时的偏航控制,还可用于尾旋改出。在强烈尾旋时,飞机的前进速度无足轻重,但急速平转加深飞机的失控,非常危险。 1 y! h8 l) B0 h' c( a; B9 _ * ?% t3 R4 d- U高大的垂尾有防止进入尾旋和帮助改出的作用,开裂式副翼对改出尾旋的作用微不足道,但全动翼尖的改出尾旋的作用十分有力。因为远在翼尖,远离重心,制止平转几乎立竿见影。这就是说,全动翼尖还有兜底作用,在用尖锐、宽大的边条或者等效的机头、机体侧棱的时候,可以大胆利用其涡流增升的作用,又不怕非线性升力和不对称涡流造成失控的危险。波音F-47采用鸭翼,可能有用鸭翼对涡流的控制作用,避免不对称涡流导致尾旋的考虑,说到底,没有掌握中国的独门秘器。+ r1 S- N! @. a1 B) } c
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有意思的是,机翼后缘的副翼通常有前掠或者后掠带来的效率损失问题。与前进方向成非垂直角度的副翼在偏转时,产生与后缘垂直的阻力,这可分解为前进方向的分力和横向分力。后掠的副翼产生向内的横向分力,前掠的后缘产生向外的横向分力。: P; ~. a; }. _9 J3 L7 t) e! l& l# m; {
' Z' k- U5 ]& U+ K7 d正常副翼是左右两侧机翼对称偏转的,所以横向分力互相抵消。但这是无用功,只是无法避免而已。% k3 I! J6 o/ i8 O( D8 O/ x; A* y
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相比之下,襟翼用于低空低速时产生额外升力,以便及早升空,或者降低着陆速度。低空低速时对阻力特别敏感,推力不能在无用功上浪费,所以机翼内侧的后缘常常减小后掠,甚至基本平直,有助于襟翼效率最大化。增加的翼根弦长也有利于结构受力。 U! Y+ \) H. l- x) O
0 h+ I4 b" j4 |3 ?9 J' v; Z但对于无尾飞机,后掠或者前掠带来的这个横向力就是天赐良机了。所以“无歼-X“的后缘前掠、”无歼-Y“的外翼段后缘后掠都较大,一点不顾忌”常识“里的效率损失和阻力代价。' m B h m. c4 V$ ]- R+ b
$ L+ Z4 K: x3 U+ o6 ^. J这样,对于兰姆达翼的“无歼-Y“来说,要产生机头向左的偏航力矩,将左侧副翼偏转一定幅度,同时用全动翼尖补偿横滚,偏航力矩得到副翼横向力和不对称阻力的双重加持,事半功倍。采用菱形翼的“无歼-X”也相似,只是副翼横向力的方向相反。至于是全动翼尖补偿后掠(或者前掠)副翼,还是后掠(或者前掠)副翼补偿全动翼尖,这就是眼下热议中“3x8还是8x3”的问题了。只要最后达到控制偏航又不导致“计划外”横滚,怎么解释都可以。, q% I- C+ M. D1 \) F
- f) `* i, ^) c+ n# [( c9 y当然,全动翼尖不是捅破一层纸那么简单。本来沿整个弦长的受力结构变为转轴的单点受力,结构刚性、转动的灵敏度、稳定度、机械的可靠性、耐久性都不是轻而易举就能解决的。这与全动垂尾的技术是相通的,但全动垂尾在全世界也只有歼-20和苏-57使用,大量生产的只有歼-20,并不是因为没人知道好处。- j3 Z; M4 a w- K u0 T7 x2 w' D
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然而,解决问题、实现“无尾自由”后,天地就无比宽阔了。 & m, f* U( L4 O* c) \- M2 s6 B7 ?0 ]9 u* l+ H- a8 k# H* J
在阅兵中,央视刻意指出这俩无歼是“无人制空作战飞机”。“无人作战飞机”(UCAV)的说法已经有一段时间了,后来也用“忠诚僚机”、“无人僚机”等说法,但核心都是辅佐有人战斗机的辅助飞机。/ L' L1 w6 J2 U5 W+ f, `9 r& W9 r
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美国空军从察打一体的MQ-1“捕食者A”和MQ-9“捕食者B”开始,首先推出喷气化但依然只是察打一体、以察为主的MQ-20“捕食者C”,然后发展到“外载传感器-武器舱”的MQ-67,现在进一步发展到“协同作战飞机”(CCA),眼下正在YFQ-42和YFQ-44之间竞争。但万变不离其中:这些都是亚音速、中等机动、中等隐身、具有有限作战能力的辅助作战飞机,主要任务是站岗放哨,最多在有人长机进入交战时递刀子。4 d3 m: p# d/ N2 t
) h# L z2 A* R+ F" [其实,“忠诚僚机”的说法本身就说明问题。长机由经验丰富的飞行员执飞,带领僚机作战,主要任务是搜索和攻击;僚机由经验不足的新飞行员执飞,在长机的指挥下作战,主要任务是观察和掩护。3 [: f. h# J5 j8 e% g% E
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在对无人作战飞机信心不足的时候,这样的“长幼有序”是有道理的,但也对无人作战飞机的天花板从定位上就加以限制。事实上,YFQ-42和YFQ-44连“忠诚僚机”都算不上,亚音速、中等机动性根本跟不上有人机,中等隐身也随时会“出卖”隐身有人机的行踪。 % K# s W$ E4 I' v' u2 ]7 j 6 M) Y3 e; D8 ^" \) O“完全版无人僚机”的作用依然不超过站岗放哨、必要的时候递刀子,甚至有人长机遇险时舍身救主。这些任务“无歼-X”和“无歼-Y”都能胜任,但大材小用了。必须看到,“无歼-X”和“无歼-Y”从来就不是可消耗的低成本无人机,也不该当做低成本无人机使用。 ' D, Q1 o: A6 E # K. R% X( I* y( I“无歼-X”和“无歼-Y”的速度、机动性、隐身都符合六代机的高标准,既可以充当无人僚机,更擅长充当无人尖兵。相比之下,无歼是深入敌后听风望远摸哨斩首的特种部队,CCA只是村头放哨的儿童团,这就是差别。 i, I! S- u' S9 N* E
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根据卫星图像推断,“无歼-X”的长度为16.67米,“无歼-Y”为14.63米,作为比照,歼-10C为16.2米。三者翼展也相近。歼-10C的最大起飞重量为19.3吨,正常起飞重量14吨。推测起来,无歼的起飞重量相似,为了简单期起见,假定“无歼-X”和“无歼-Y”都为20吨和14吨。两种无歼都有尺寸可观的机内武器舱,但不一定有外挂能力,所以14吨的正常起飞重量更加重要。 7 U/ L0 [/ j* z9 z! p4 s( Y" V. Z% y6 l6 `$ u
歼-10C机内燃油量3860公斤,也就是说,燃油系数27.6%。在第四代战斗机中,中规中矩,不算多也不算少。苏-27属于变态地高,达到40%,所以原始设计里根本不带副油箱。& V; U7 x+ _* C) I
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无歼取消了座舱和飞行员。飞行员典型重量(连装具、手枪、头盔等)算70公斤;比照俄罗斯K-36D,弹射座椅算90公斤;比照F-15C和F-16C,座舱盖算85公斤;显控、操纵杆、氧气系统算55公斤。加起来就是300公斤。也就是说,歼-10C取消飞行员的话,可以增加300公斤燃油而不增加起飞重量。& i% z% w, Y' [) w" `# V: M6 ?
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无歼-X没有飞行员安全顾虑,在结构和系统冗余上可以放宽要求,减重200公斤应该不难做到。要是激进一点,用电动作动替换液压作动都可以,那还可以节约更多的重量。歼-10基本设计到现在已经30年了,30年里的结构、材料、3D打印等技术进步和取消鸭翼、垂尾将歼-10C的9.75吨空重再降低1200公斤有可能做到。 3 j2 M) ?' m* V0 N 9 C E, J/ Q9 X! }1 r2 I" @假定正常起飞重量不变是为了推重比和基本飞行性能相似,这样无歼的机内燃油增加到5560公斤,燃油系数上升到39.7%。比照苏-27,不加油航程可以达到3500公里以上,全内载、无鸭翼、无垂尾的减阻可进一步增加航程,可能达到4000公里以上。 / `% c# P. M$ l9 T6 ~ - g' @, s' u/ N& C1 y。采用与歼-10C相同的涡扇10B(加力135kN,军推89.2kN)的话,推重比还是1.04,减阻可能使得最大速度上升到M2.2甚至M2.5。作为比照,推重比相似的苏-27达到M2.35,F-15C达到M2.5。3 F7 w2 A. }2 U