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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 , X. w" ~! }0 l5 o8 T, w
! T- `" |. s3 t$ n: {4 m
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。
% J0 c9 {+ [8 m8 Z* H6 U! o1 N$ G/ @6 ?

8 A! x9 J- A$ F) _  W4 \8 _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! a$ ~4 h& K: a. _

. T( H6 y! I6 G' t5 M - t( p  T) _. l' v* a# ~1 s
Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口6 G" J# x6 L7 G: _& H5 L9 K
! d' o% k& {. ?% I3 X) [

1 U9 F0 }' j# m  C1 s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
' }5 k- y$ Q9 Z
- Y3 d2 Z" n5 B  E- ]5 e& _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。
" {& y; }* W& k
- D2 l6 g+ d- h9 P7 ~. N2 \# {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。$ v2 h' C( l: z: d

0 \6 k; {* g+ W% `8 {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。$ y5 y. |- m% D5 c
' J9 ?0 p: T& D8 Y0 ]' p4 S9 ~
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。. }) x+ K& U& S& g- j+ m/ Z  @+ R
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. f& N: D3 c9 |1 t: bTacit Blue隐身研究机0 H5 I- ?1 a4 b1 v+ l2 L3 C8 {" X
6 g  `# v, G, w& t. v8 C3 V+ ?
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。9 {7 ^5 f: ~9 a
1 Z* p* J8 Y. q6 H1 ~8 C
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。
# L8 j& N' y2 D5 F
0 M5 `. t! z3 I. Z& ^# NTacit 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。* V$ V, C% H! X/ E% n! S0 _( T4 Z" `' n

( [  o9 e5 D( t$ Y+ OThanatos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。
: i5 p/ w* ~; ~% ^% Y* V& r/ o" {" Z) H$ r# U/ g! c& i* J& s  ~4 g
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。
* U9 @9 w+ W. m, M' d6 \: b5 f6 e& @: Z
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。. f; o' U: ?1 ]
' {. I& e4 h& p

- X7 L8 t( a4 {! @B-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航' T$ N) F7 G" k% E* z) e" i

( y9 u6 p9 G; D$ z2 A( h& }4 n' [% f
7 @% @! l: X) `/ `0 O: \& NX-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力
. o+ c* l2 g! G! q
# Z+ q! r4 M% b) Z% P# uThanatos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/ {9 I: h7 U+ Q0 T% X4 e

/ p+ J" N0 P; G4 M 7 H3 I+ n7 y3 k7 q% i
X-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足
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& x0 O9 Q3 T  a0 z : B, E4 I2 l. [$ ?& R. Y9 x
这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚3 Q- [4 h5 b# U- \" l: e2 ^6 k4 N$ t
+ |2 ~! T7 a* a8 b- m) w$ t( 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。
  q3 T) W: z! W1 j5 O7 p! Z3 L7 S
' \% Q( g! D& O2 D1 i) H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。
: C; \0 @. ]" j' r3 |
, x5 x7 T! V8 J; e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。
( P! y5 F, L% ^; O7 n, [( y1 ?: K  d' e+ C- b4 Q+ F
2 f) D! S7 o8 B. A# q3 s
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+ \9 s& X8 k7 d, ?% Q

5 A4 R% l$ ~; B1 x( L- f0 ?1 L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。* b7 e+ S" A1 \9 Y3 o7 n% s

( D( S" ?0 Z% W* S7 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。
) w/ p+ c2 @' v5 u4 j
7 o8 ~3 v+ r- I/ N- h. }2 m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。
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Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。% w" }9 Y( b- F# V  R, \, T6 O3 D

9 g0 @* Y& J/ n) }0 z4 F' ^* }* t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& g9 {4 a0 e9 y2 A$ p
    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 ...
    / ~# P* W" ~; J
    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 08:002 q' I2 U' U. Z! X1 U- m0 E, {4 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。 ...
    * V: ^+ U2 c4 w0 d6 [# t0 M2 }, Z
    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
    半小时前
  • 签到天数: 3820 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. i; @* a- A8 T- o
    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 ...
    1 h. w8 x& a6 n
    "供油不会是大问题。"
    , _+ Q" C+ r3 P1 F) E! U
    ! x9 R: o( Q  }2 y+ x6 d9 g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 12:225 u6 l1 O  F* v/ [4 s
    "供油不会是大问题。"- u/ o# Q+ z- \7 G

    5 z$ _1 c$ I/ |! B9 P% p反正都是用油泵,  不是靠重力
    8 y- I2 Y8 ~9 x
    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
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    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 22:005 I' b" V  ?) N& m+ k
    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。 ...

    $ [4 }: [% K* Y! C9 I3 j- 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
    8 @% Z# d: T+ @, ]' u" Q进油软管口加个配重?
    # j/ ]# q+ O) G$ ?
    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
    7 |* J/ @1 q% t2 j那机动飞行的时候不猛晃荡啊

    0 x4 L" W* g( j& ]) l+ J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 09:440 o5 [5 ~' ]" m: {4 A
    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 ...
    - d- _  \5 x  i% u; Y
    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。& O' w. c# w% M
    另外还有滑油系统的倒飞设计。
    $ m% V- g2 x9 c, h6 m5 R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 07:182 D9 G  X: B! h
    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 ...

    & t8 `6 u) X+ a2 M/ B  ^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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