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轰-20会是超音速飞翼吗

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 楼主| 发表于 2024-3-22 08:04:16 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
空军副司令王伟一句“快了”,弄得人们心潮澎湃。在歼-20、运-20、直-20之后,轰-20可能是最引人注目的缺失了。多年来,轰-20的各种传闻一直不断。眼下,王伟也只说“快了”,并无更多信息,结果是各种猜测统统回炉。% o, v) V* O$ @- x  c& ?
, u; i* u% ^* ]3 f& |5 w
轰-20具有隐身能力,这大概是所有猜测中唯一的共同点。有了B-2和B-21的先例,轰-20也很有可能是飞翼构型。一般认为是无尾飞翼,也有人认为是具有浅V形尾翼甚至可折放V形尾,可以在水平和浅V之间按需转换。2 ~+ r; y2 a* O+ a) [
* U" z8 ?! |$ q  M
可折放V形尾是有意思的构想,在理论上,竖立状态下可提高方向安定性;水平状态可增强隐身。但这样不仅机械上很复杂,气动和隐身上也不利。在放平状态下,尾翼和机翼后缘的间隙不仅是隐身大患,也构成严重的气动干扰。在竖起状态,差动副翼的阻力换成垂尾阻力,未必有多大的优点。
* I( z4 X1 L3 [0 ^5 l2 e$ Q, a: f# p2 ]2 W' N
但最大的争议可能还是超音速。
. O4 s6 w1 M, ^1 c- F
  P% J" d0 F. L+ S' I+ [% r超音速要求翼型很薄,迎角很小。迎角小不是多大的问题,但翼型很薄就问题大了。! [0 N! e3 Q+ ]( N

$ ~1 S) M4 }( M* o飞翼的关键在于没有机体,所有结构和重量统统用于产生升力的机翼。也就是说,人员、载荷、发动机都需要在机翼内。很薄的翼型显然不利于容纳这些东西。B-2实际上已经是不彻底的飞翼,中线部分大大加厚,用于飞行员座舱、弹药舱、发动机舱。但B-2的机翼依然肥厚,翼内油箱有足够的容积。
  ?8 t( k- v* H8 A7 }& ]" c
0 i% U, m, w. ]换到超音速的薄翼型的话,翼内油箱都没地方了,中央部分要大大加厚,那时也就和没有垂尾的筒体-机翼构型差不多了。" j) X9 ]8 y3 F' N1 S

, n% B8 @; g% [另一个问题是配平。- B! J/ _8 ]/ U$ j6 P% u5 r9 a9 l) O

2 o3 E0 c7 z8 V* \/ z, @在各种速度、姿态、载荷下,飞机的重心和升力中心总是不重合,需要用配平力矩补偿,恢复必要的平飞姿态。对于亚音速飞行来说,升力中心通常在机翼1/4弦长的位置。实际机翼不大有规整的矩形,一般以1/4平均弦长作为升力中心的位置。重心也需要在1/4平均弦长附近,剩余的差距由平尾的配平作用补偿。. ?1 V4 U" W& c, K6 ]6 F
7 c5 b$ K1 f* M  ~) t
但在超音速飞行时,由于激波的作用,升力中心会后移到1/2弦长的位置,也就是说,突然移动到重心后面较远的地方,导致严重的低头力矩,这就是“马赫埋头”。在早期突破音障的试验中,飞机刚突破音障就突然发生失去控制的俯冲,然后就是机毁人亡。
% T! t1 n# `" Q7 T0 O) W* D9 [& K1 b5 h
这有两个原因。9 O6 @& e, j& E$ A: I# ?7 D

9 y' z8 n1 o# R, d: i; e5 c首先,“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
4 ]" P# i. \: x5 d5 y% W
+ G4 C8 p) E" [) Q其次,用于俯冲改出的平尾控制力矩不足。常规平尾的前半是固定的,后半是可动的舵面。突破音障时,铰链线的激波屏蔽了舵面,使得改出控制非常不力,甚至完全失效。
  b: B. d! O" [* K+ X
8 }! k: s9 Y4 I在血的教训之后,超音速飞机的平尾改用全动平尾,在发生“马赫埋头”的时候提供足够的控制力矩。但最重要的还是保证平尾相对于机翼平均弦长有足够的控制力矩,也就是说,平尾位置要足够靠后。( J; U" {. B5 P0 x( x8 P( l; R
. u( v# C3 i3 v) H
这只有筒体-机翼构型才可能。没有机体的飞翼在本质上就不可能有太靠后的“平尾”。
- H7 a9 t  D: e6 P. Y. u/ a- d# r. D% T
B-2的俯仰控制力矩太短是臭名昭著的问题,设计要求从高空突防改为高低空兼优后,需要考虑低空抗阵风的问题,为此机尾改为复杂的“双W”外形,以尽可能增加靠后的水平控制面面积。B-21取消低空突防要求,只需要考虑高空,阵风补偿的要求大大降低,后缘恢复到B-2原始设计的简洁的“单W”构型。
4 F' m+ o5 h8 b- R: @
+ K& d& J. H; y% |9 \% d超音速减阻要求的大后掠三角翼的后缘相对靠后,但平均弦长也相应增加,水涨船高,俯仰控制的难题还因为速度快、反应窗口有限而更难了。最大的麻烦则是升力中心现在后移到1/2平均弦长,比亚音速情况又损失了1/4弦长。也就是说,亚音速飞翼本来已经有俯仰控制力矩不足的问题,超音速的问题极大恶化了。
- q1 J9 y; n8 W5 D3 Q9 r$ y' q# w# ]
大大增加控制面面积,采用推力转向,办法总是有的,代价也是大的。最终就是是否值得的问题了。. o* _% x( K, {* K1 B
: ~( p  h6 m8 u. d5 N) ~
轰炸机能达到超音速是有用的,问题在于代价是否值得。超音速作为突防手段早已过时,超音速对于打击时间敏感目标的作用则可由导弹的速度代替。百吨以上的飞机要超音速还是几吨的导弹要超音速,后者要容易实现得多。如果使用高超音速打击导弹,轰炸机是否超音速就更无所谓了。
' K" j9 Y' [1 @$ n) L7 W) |7 a( n, j* p: A9 S
气动上的困难和缺乏实用价值,使得轰-20不大可能为超音速飞翼。

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  • TA的每日心情
    郁闷
    2024-11-9 11:44
  • 签到天数: 2166 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2024-3-22 10:26:37 | 只看该作者
    超音速不可能,明白的不敢说,不知道的胡说八道
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  • TA的每日心情
    开心
    2025-5-12 23:57
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    [LV.8]合体

    板凳
    发表于 2024-3-23 02:25:37 | 只看该作者
    呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?
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    该用户从未签到

    地板
     楼主| 发表于 2024-3-23 04:16:11 | 只看该作者
    鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 12:25
    * l: \# L' P7 T. W# j- o呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?
      z% `0 T$ C( l/ M8 ^+ F* ?
    你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。
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  • TA的每日心情
    开心
    2025-5-12 23:57
  • 签到天数: 300 天

    [LV.8]合体

    5#
    发表于 2024-3-23 05:06:24 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-3-23 04:16
    ( G3 p8 k; b* F+ j5 S' \你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。

    + Y. i  A& S* \$ @6 @! S* A* N. ]喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?
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    该用户从未签到

    6#
     楼主| 发表于 2024-3-23 05:25:04 | 只看该作者
    鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 15:06
    0 B! k( E. C8 L0 d: D- E喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?
    : {' \! P8 `6 H6 f5 S! q$ L
    问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
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  • TA的每日心情
    开心
    2016-2-18 04:19
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    [LV.1]炼气

    7#
    发表于 2024-3-24 00:48:59 | 只看该作者
    隐藏式前鸭翼?
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    8#
     楼主| 发表于 2024-3-24 04:35:41 | 只看该作者
    隧道 发表于 2024-3-23 10:481 C' q. H' ?4 O" w3 R+ ~+ L
    隐藏式前鸭翼?
    - L' j/ Z+ Z9 X
    隐藏在哪里?* J2 l5 n2 I% Y! P$ @2 T
    0 Y) q( F. V# X9 R: G( n9 q3 y
    飞翼既没有后机身,也没有前机身。
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    该用户从未签到

    9#
    发表于 2024-3-24 07:20:32 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-3-23 05:25* k) F, N1 e: [4 J
    问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
    , q) O' C9 n# ]4 [
    4 [0 R% e$ k. h" ~
    把类似地磁探测器那种结构装机头和机尾伸出去几米,然后安排上喷气嘴?
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    10#
     楼主| 发表于 2024-3-24 08:52:58 | 只看该作者
    MaverickZ 发表于 2024-3-23 17:20
    , B, c4 s; ^8 P7 M把类似地磁探测器那种结构装机头和机尾伸出去几米,然后安排上喷气嘴? ...

    4 p. k/ R6 m3 l  j9 o理论上或许可行,实际上问题太多。
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  • TA的每日心情
    开心
    2016-2-18 04:19
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    [LV.1]炼气

    11#
    发表于 2024-3-24 18:39:44 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-3-24 04:35
    ! v  w0 {" \  Y+ f& X; l# m, F隐藏在哪里?  K" l! V% T+ F' Q# H# W
    5 A" i& {: u8 y
    飞翼既没有后机身,也没有前机身。

    4 U/ a# A+ \/ O5 s+ q反正解决马赫埋头只能靠前后机翼或者矢量喷嘴。
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