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[武器展望] 隐身超音速无人机Thanatos

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 楼主| 发表于 2024-12-22 00:44:02 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2024-12-21 11:17 编辑 0 g( E4 I5 ]2 E( ~% q  P$ r
4 |& |4 T$ D: N  t
Kratos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。
4 v; F- U1 h2 S- N% B% U
! p+ G3 ~8 U9 x# _  o2 D3 ?6 h 2 y/ v7 k/ M7 b0 A9 U
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. p- }; ]$ W- y/ u

6 y" F9 T' S/ c& C, B 2 ~: {+ P6 f( t8 \& t
Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口6 N0 D1 `% S: b' e4 |5 A0 ?

9 |/ b; n% a! o
! R3 O5 W# @8 b( J2 G* J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
& [- l3 n) J) G9 T. N5 k) A, H: J
7 @1 Q6 Z8 x3 G  B) yThanatos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。- z3 v" r/ v+ s1 K% D/ g

! y0 }; A5 {7 m" W+ [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。$ w; t' r* r5 U

, }7 F/ d/ q7 l- Y1 o7 iThanatos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。
! V' t0 Z( C$ w6 W1 o) }- U$ M# d
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。0 a/ P# g6 _9 \& }
6 a2 A/ P* o# l7 K6 j% T
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Tacit Blue隐身研究机
5 `4 ?# e5 O- r/ y/ s* g" [. _' \; U0 U; y- i8 N
Tacit 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。
8 j1 p) K+ _( T$ j0 r4 O- O5 {6 p" K! K
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。
) q  y) d2 t9 Z/ [
" L. w! b  s+ {0 H; S1 _Tacit 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。
$ N$ z3 [7 `& x5 l& D# w1 o# E, F8 U9 W# q$ N+ l( ?
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。
9 K& ]" v' F% Y# G1 |( |9 w, b" j- `; i2 m. z4 w
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。- Y$ M" M7 J& c& d& k7 }% l: j
* r: [1 ]! V. x; g  E
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。( v) E% ~+ ^1 w* c- ]! N
9 |5 W+ y5 n: T% U
: Q- l# `; t  J$ d/ k% o* H
B-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航
% D( x2 J9 R8 _
: ~$ H% _# F- T- }6 G 8 @9 I* {; j. }) G7 O
X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力" f+ i( q# o; P  s+ A
6 a1 e5 z( D( R. C8 p5 d5 ^
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。
2 i* V0 |) `1 _7 d8 }+ D' T: e
. _* ~1 N- W' ~
) u1 x7 A& W3 z$ l" DX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足+ N6 M( x( H) }% w5 F( a- ?4 x/ Z

3 \% b0 t9 F) z
4 k' R) i7 p& w! r这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
* t  L8 b8 v+ Q7 O1 x9 m. i; o
4 V0 z  C5 r1 H3 N! ?4 Q  `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。# V! K% d; b+ r( G- o

% ^) l. W* B+ P* _8 I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。
7 Y. ^/ b* n; H6 c+ E% }# N; P5 q% K5 M4 _
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。& c7 [9 ]* ~% O9 b

) F' R7 `' P' E# R7 ?+ ?* {( Y4 i
( ?5 a5 `  n; a  m* S9 q% v9 X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1 B  x3 n* E1 {) }6 `( h" J7 @
# i& g2 u0 s( S7 G1 i
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。' E4 @! A  p7 v% j7 b* ?5 a4 R
+ p' }2 }/ J. |" [
Thanatos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 U! g# e7 b( @  ~& a  Y  Y! \& d/ I7 S% U. q4 C1 F
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。
" H  t/ A8 d, Z, }. V5 c% H9 p& k0 |: d9 w, y7 p
Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。/ _6 w! @6 s. i" @
% a1 s! S6 Y: B' c% j
越看Thanatos,越觉得这是一个很有意思的设计。

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    沙发
    发表于 2024-12-22 21:57:47 | 只看该作者
    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
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    该用户从未签到

    板凳
     楼主| 发表于 2024-12-23 00:23:17 | 只看该作者
    大黑蚊子 发表于 2024-12-22 07:57+ d  Z" W& E4 _3 |# X% C
    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 ...
    - T! F, Y+ t1 Y: K
    应该差异不太大。全向隐身嘛,上下也包括在内。
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    该用户从未签到

    地板
    发表于 2024-12-23 22:00:35 | 只看该作者
    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。
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    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2024-12-23 23:44:53 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 08:00
      d$ z0 y2 {" ]8 B/ X7 M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。 ...

    * l; {* G* q4 S- l& D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。
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  • TA的每日心情
    慵懒
    6 分钟前
  • 签到天数: 3955 天

    [LV.Master]无

    6#
    发表于 2024-12-24 02:22:29 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-23 23:44
    6 O1 j$ g1 k! R' g. W$ v' A6 }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 ...
    ; m# Y8 u6 ^8 ~& j( u
    "供油不会是大问题。"
    $ O3 C0 \* b3 `
    / T! w' a6 {: k2 {) q2 k反正都是用油泵,  不是靠重力
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    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2024-12-24 02:42:45 | 只看该作者
    mezhan 发表于 2024-12-23 12:229 L& b5 ~+ Q7 [  L* D
    "供油不会是大问题。"
    7 P6 N( q' B! p& [
    5 p& T2 \, H8 y6 Y, u反正都是用油泵,  不是靠重力

    $ n/ `. P- l! w5 `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。
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    发表于 2024-12-24 13:05:09 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 22:00' s$ V# e/ s9 m  k: o
    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。 ...
    ) R/ s  _" i, S% X
    进油软管口加个配重?
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    该用户从未签到

    9#
     楼主| 发表于 2024-12-24 14:21:46 | 只看该作者
    隧道 发表于 2024-12-23 23:05- V2 C2 w: \! y9 Z8 @. \" o, y
    进油软管口加个配重?
    : M* M/ ^/ `% h/ E
    那机动飞行的时候不猛晃荡啊
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  • TA的每日心情
    开心
    2016-2-18 04:19
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    10#
    发表于 2024-12-24 14:41:45 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-24 14:21* A2 q1 n& N5 M  Q- u9 e
    那机动飞行的时候不猛晃荡啊
    : L3 ^/ [8 [; L2 h3 p) l2 e
    那就上下各一个进油口。。
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    11#
    发表于 2024-12-24 21:18:30 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-23 09:44! b! ]* J- @! M1 {8 h5 ]
    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 M" O% Z: T. v' `& r
    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。
    ; [% h7 q' i5 k2 H; M另外还有滑油系统的倒飞设计。
    ( S, a6 W+ X  ?- U2 I$ {( @  n5 M要克服肯定都是得加重量的。
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    该用户从未签到

    12#
     楼主| 发表于 2024-12-25 01:33:53 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-24 07:18/ P) ]* P* k  `: x: W
    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 ...

    9 d) \* W" C# e; {" o) \8 Y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?
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