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标题: 轰-20会是超音速飞翼吗 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2024-3-22 08:04
标题: 轰-20会是超音速飞翼吗
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。
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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。& A5 Q- ]( [9 ~
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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。/ k! A$ B, A0 [6 v; m0 E
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但最大的争议可能还是超音速。
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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。
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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。" G$ r: V* j0 N, V* F7 p: d
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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。
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* W; E% O5 v  }* Y! S2 F另一个问题是配平。
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5 g( y. q" A1 K% L* f. q( \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 d4 u9 c! h. G3 \7 f
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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。
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$ J  }* K* q; u8 j+ \/ m这有两个原因。/ H! [3 ~& k6 L# i' u" G& d' f* t
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首先，“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
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0 `5 N) S8 ?% G; W# K4 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。  G4 w9 U- p  g2 Z6 b) i& K. O

8 w" Y0 H; Z8 w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。
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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”。' Y4 T2 t$ I/ q+ S  G' I
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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。
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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。/ q, Z* R2 J: A" r8 e

8 G2 V8 q  V/ |' e& R8 O& k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。+ d- S) b; r6 k5 t
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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。
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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。
作者: huma    时间: 2024-3-22 10:26
超音速不可能，明白的不敢说，不知道的胡说八道
作者: 鳕鱼邪恶    时间: 2024-3-23 02:25
呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-23 04:16
鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 12:25
) L) M1 m) d3 y2 A0 o呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？
8 ~" I9 l. P' @3 X/ A+ k
你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。
作者: 鳕鱼邪恶    时间: 2024-3-23 05:06
晨枫 发表于 2024-3-23 04:16
" k6 t$ Q. y! a- \8 B+ q* |你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。

# e, V. a8 b1 x& I0 p5 V% `喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-23 05:25
鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 15:06: ?+ o. D; O( P. N
喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？

; n0 E  V; ?9 J4 B* Q! H4 t问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
作者: 隧道    时间: 2024-3-24 00:48
隐藏式前鸭翼？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-24 04:35
隧道 发表于 2024-3-23 10:48
) Q8 B$ R' n1 s% o! w+ N/ W隐藏式前鸭翼？
9 M+ `* m/ C* a3 S# r% C, |! W! S
隐藏在哪里？7 H6 _2 h5 z- H- C

, h' @4 N0 F: O% M) k' t飞翼既没有后机身，也没有前机身。
作者: MaverickZ    时间: 2024-3-24 07:20
晨枫 发表于 2024-3-23 05:25% V6 |. ]8 L# w3 x" ^
问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心

" V7 Y2 a4 i5 C1 Z, k: M, R  v0 V( r* n3 J( B6 H7 ]
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？
作者: 晨枫    时间: 2024-3-24 08:52
MaverickZ 发表于 2024-3-23 17:200 ~* Y+ ~, ?1 L0 L
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？ ...

2 D1 T1 w+ I( C, T理论上或许可行，实际上问题太多。
作者: 隧道    时间: 2024-3-24 18:39
晨枫 发表于 2024-3-24 04:359 l9 ?0 l3 B4 s' E5 ^
隐藏在哪里？
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$ j+ z5 u2 Y! v) k8 N$ C! f飞翼既没有后机身，也没有前机身。
3 z+ D! h) Z3 j; B. b9 o8 `
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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