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轰-20会是超音速飞翼吗

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楼主
 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。
  `- ^* n1 _. o/ G' A: r5 X- u
2 s  u/ x7 u! ^) ~& K. t; I. h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 g4 \% C, A# ~9 F& E7 `
7 i; U$ K. e5 w: z' N
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。1 ~0 V2 a) E. r! K% `

5 [1 B4 ]; \( A+ J6 _  f+ V2 P但最大的争议可能还是超音速。
) m2 V; T, L1 n) X& _, m* }0 [5 f+ |
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。+ m$ M+ G. L! b

+ c- q2 ]) w0 W! Z% u& R0 h# X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。
) [- R, P3 w6 n2 h3 r/ K4 F' s% }; L. _
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。
6 s' {6 P$ j' W! }* H% g) b
& i  p0 H8 H/ a  v另一个问题是配平。$ l. t) D, s: F' W3 h# y$ w2 n
. G( r& U! w7 k8 Q9 F: b$ k
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。& }0 s6 Y# V! g) n
, K" Y" U, R* S" J) [  w  m
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。
- H( h1 g, T( V: X$ }
8 D  D0 U1 M) ~+ p! q; B这有两个原因。1 b! B: {. A  j% |* D& b/ v5 Q
0 w7 F4 c* @  ~  ]  N- a- U" H
首先,“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
# j2 M! b1 B, e9 E8 `. u6 e
( V  C8 L* V* b# \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。
# |+ T( ^0 V2 r6 X* S0 O! T% R: c) g5 A( Z  u+ F5 F
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。
+ x4 l7 o# n8 ^8 v/ {9 D! J( i9 w9 w7 ]. i% [$ ^' E! d1 k
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”。7 w- S! n% D6 l% e
( E4 Q% C! N$ Q* H( Z0 o
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。
! Y& y: g6 ~  |6 B1 l+ G; }
" q3 u4 {' O! _9 K3 _% s; r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。9 K# _0 q( T0 i7 P5 U0 {
' h9 q% a4 ^7 W3 R$ u+ L+ _' _% T& i9 b
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。, t% h2 |4 `- W8 {' G8 v% V
- k1 n$ m7 v2 g& R5 K( T( g
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。* N" \1 ~3 d/ o( v5 r: s& N

* j+ Z* b4 H% W# ^) A. m- l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
    2026-2-1 23:57
  • 签到天数: 303 天

    [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 12:251 s# c' A! p8 O" d/ M
    呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?

    # b6 o) l& b  X0 d9 T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
    2026-2-1 23:57
  • 签到天数: 303 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- ^5 ~* |2 ]+ q" \8 u0 W9 b
    你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。
    ' X3 t4 s! B$ v$ r% H2 v, }
    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
    " A5 c7 A: Q( f2 A* _1 ?喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?

    & A& q. h& K  \1 b2 f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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    该用户从未签到

    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 10:48: B$ U0 z' P3 w" m
    隐藏式前鸭翼?

    ! r; q; {8 u) ^9 e+ ?$ k6 H. Z隐藏在哪里?/ d7 G2 S0 Y7 F9 s' \
    ! [" Q' n& |3 M. s) C: A5 B1 n/ }
    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
    . U' K/ U; O; H7 E6 B问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心

    + v) \( z& _7 s( u' S0 I# Q2 T2 O5 l$ c  o# t
    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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    该用户从未签到

    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% Q* E+ i3 v' y
    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? ...

    # R* X8 U; }, G0 S% `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
  • 签到天数: 1 天

    [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. f$ @3 o* t5 L: |- q
    隐藏在哪里?
    & ?7 H: o7 r# e0 ^/ W- o. T! P& C' g/ W7 K7 U' z- G6 V1 @: ]# i
    飞翼既没有后机身,也没有前机身。
    5 m$ e. Z& |7 S
    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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