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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
. @# Q! F3 U7 U* ?- p# U* `3 ?1 o$ ?$ s& _! p! D; Z/ l# J
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。# }& V4 g4 i# S4 h9 A5 @* C+ g
6 b$ n4 X) y6 o) R: n1 R% D
) ?& n5 `) z. _# t' D
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/ g" n; D9 G' S; K
9 B6 U) h) P, E9 R5 e2 `/ ~

! L8 p+ l& C$ d0 `; O# H, pThanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口! G/ y7 k2 [0 V/ G5 {
8 t5 T8 l0 u9 C" j4 M" ~

0 U/ ~) x& R& U" V5 Y& f# T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
9 b3 x& u  C$ {1 n$ z$ }, A
( P; @& `; H0 j* q7 e$ S2 ^Thanatos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。
3 a" g4 H6 T5 a& \3 K1 [, H" K; A2 e. u" G5 @( O
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。% Y. B9 |% h( ]' x, D/ c: W

& j! a% F1 v6 y% y+ \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。
$ H0 c5 L0 ^" y( x- T
4 J" q% n/ p" X; E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。* \6 `& y+ s) n* r' p  E# q
( q" i# G8 E' R  g
$ a6 O3 o7 {5 i8 s, r4 h
Tacit Blue隐身研究机" i/ _) J3 C3 {5 m0 |- ~
+ F; K/ d: d$ L6 q
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。
, a/ ^  q  v, T4 z7 f* H' _) ^3 w
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。
4 t/ O. e4 b; C8 Y9 J
9 i' s4 ?( x0 X+ i/ BTacit 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。
4 i: S% }5 |" }) g7 ~
0 r$ V. E  j8 e9 O: L) n+ x# c/ IThanatos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。, l' r" q. n7 Z8 [4 C

3 M% o2 U' K$ n+ T7 r' ^. ^8 E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/ D! z  e  T! }

' g& y; I" c7 _, p5 l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。
6 r7 a5 u5 ]3 m  i" V/ `% c* O: e6 N5 s$ Z+ m: b
$ w! I0 l. H9 s/ c2 u5 V
B-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航
" h& [% T/ G  \% ]5 D0 {
5 u! X" h6 f( G. @: f: ~$ }
" S9 ~6 P0 n& ~% Q2 Z7 hX-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力
( C& g- @9 f8 I1 F3 f% @9 K3 t& Z0 g7 P; ~" U1 u
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。7 S" d4 z6 N$ G+ m& ]1 g" n# }
2 F9 I7 X* M" S, r- Z+ N- ~

, }; A- O2 Q% h' T( _  FX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足+ e% o( u, b. k( H# m; v# r' _

  t! \" l, E6 I5 p$ W$ ^
' Y% `# a: p; P" Q这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
1 G( F- K+ W. S4 g1 s6 [
$ p7 \$ }" u" @: F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。
/ n! J; l8 m# c. J* l6 P* ^& F! P* F; r6 v: Z; d
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。
; v' ~2 M* B) j+ W! y6 K0 |) k7 e! T2 a. p& y1 m
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。
( C2 o1 U. A, P% }& G! h* ?2 Z3 v- v8 `
/ N  R( |# i) t5 N, O
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' v; T! E2 Y) v  s3 ~$ p
( \' E0 c" N3 c( q# Z1 V
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。' H, d$ q& D* _. k5 p3 q

( K! C; S: F) J$ T, t0 HThanatos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。" G/ p9 X, F% J

1 ]; |4 i' L) T0 @1 L+ Z! Q; x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。3 U% g; X# U  u, Z- u% y  y' p/ D

6 O  [( H6 d8 j& @, jThanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。+ b3 s* n: H$ _% u) @! S
- Y4 o- n/ H' e7 f+ C3 W2 w- |
越看Thanatos,越觉得这是一个很有意思的设计。

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    2026-3-17 22:01
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    [LV.10]大乘

    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
    ' i- l- g* c2 E# B" V& h: \' ^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 ...
    ! {0 b  b" t( |6 r) [  K0 [
    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" _9 E) v" z2 C
    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。 ...
    & b+ s7 N" W' d* k& t
    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
    12 小时前
  • 签到天数: 3954 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 23:444 I! W5 Z2 L' ~8 C% j( v/ Q: s
    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 ...

    $ y, d: ^% P' V" w" ^"供油不会是大问题。"" q+ _- [( ^( A! L
    ( ?4 P4 r" @) v# s1 P7 G8 F' B: c
    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 12:220 t0 f/ T7 w* n6 Y  u
    "供油不会是大问题。"
    , [" Y- R5 Q1 e+ z. K
    ) }' Z1 r0 f6 Z反正都是用油泵,  不是靠重力
    3 O; a3 Q8 T9 E4 B. d
    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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  • TA的每日心情
    开心
    2016-2-18 04:19
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    8#
    发表于 2024-12-24 13:05:09 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 22:006 T2 J! q5 ~  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。 ...

    ' u, }! U7 _# j6 H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
    7 X% }; H6 [6 n0 i进油软管口加个配重?

    4 j8 Y8 T& y! k3 G* F3 i( t7 B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
    8 @* O: }0 D* r. L那机动飞行的时候不猛晃荡啊
    + s* f2 m8 w! I2 U6 y, k5 v3 g
    那就上下各一个进油口。。
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    该用户从未签到

    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
    - q! U; w/ D+ m# d* U) @/ N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 ...
    $ |0 H) m7 f6 T! K$ 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。
    6 @+ r+ @" ~3 P1 W0 m( \( C另外还有滑油系统的倒飞设计。3 V4 I  R1 P6 a' M# N* H6 F
    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  |5 ]: T) B) {6 }0 [8 i  M' j
    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 ...

    6 }) G* ?9 S  `0 C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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