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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。7 m# j" \& M% I3 q2 ^
2 l* t8 G2 G; I7 z) x
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。
& d7 }( I1 u) M" o! r: k1 g' I# X( Z2 ]  r# x) G# \1 i
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。4 Z) }; j& }. Q: J5 O+ j+ y

1 [3 s+ y8 m* Z, `但最大的争议可能还是超音速。0 I6 F+ |/ T5 D0 f6 ?8 g7 _
4 p2 ^1 i# N0 H) o! y+ I1 C
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。& t6 l0 k  F$ b& C  M9 R/ X

, o+ w. X; b7 W( j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。
7 p3 D" f! G2 ^, ?# `1 d1 g& n" m% |2 G& A' Y* K
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。5 e, {5 `& S  g$ y  ?0 f0 n

& B0 D: I7 o: j另一个问题是配平。
" @' x3 O( O0 j; q. a+ Z; z8 m! j8 R! c) T  H
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。
; c: X' F0 B* m& N' l6 }- x; g
* e6 e" t  ~6 d7 q$ o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。8 e$ N. |6 J) S" D1 r& z8 R! h8 \8 M7 \
4 R4 S9 k( F- x+ G
这有两个原因。5 W  I( ^" c3 J$ ?, g
& _4 C1 m! C4 P' u) [, y6 E0 Y
首先,“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
% K4 b6 q- T7 B$ W' W# ~% p5 E* @; B" t, h
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。
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1 c( r+ G  y9 o( m( }$ D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。
, C' v' ]8 y& _4 U' l8 l9 e! o
, O9 m( R% F9 v* q" |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 h1 b) ?) a( {8 M* a3 f+ a
0 U. ~: X7 C2 m/ i4 Q1 f4 H  mB-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。
% Q- s+ O7 H- M! b/ o& n9 G! ~7 V1 O8 J! E8 h4 v
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。
8 `  n; q) j* Z6 I! T8 T% h$ }: X; @1 z8 r
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。4 _& |- `5 X. _0 L- T+ m. m; z
3 O' D$ \" E4 O2 A% ?) D' S# X. 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。% S; v- M5 Z  q' L
9 [+ R( p% k2 p0 |
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
    2024-9-2 01:41
  • 签到天数: 298 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 12:25
    ' l0 f1 `2 H9 n* i7 ^) v呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?

    ) ]( p% j& l! y) T; N# D% K9 u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
    2024-9-2 01:41
  • 签到天数: 298 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
    ) r7 L9 g1 R) w5 e0 d* q5 W你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。
    ; t1 x+ N# A2 ]0 m5 b
    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% Q( N4 I/ `1 {0 \* ^9 \
    喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?
    1 U, ?, l* G+ \3 f& k* S4 P9 k
    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
  • 签到天数: 1 天

    [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 `' E2 `7 }: `0 M5 I4 X
    隐藏式前鸭翼?
    5 ]; q" O0 g( w) B
    隐藏在哪里?1 c; [, f" N2 e+ P2 g
    2 d% k. H( ^1 t
    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' u0 V5 p/ c- q8 i# O7 h/ {  J
    问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
    3 e* ^- Q5 V2 ?" j( F
    ' y" i8 e- N# ?) c/ z
    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; B% |4 ~$ d* A. F6 A- V
    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? ...

    ; U  ?9 a. C, w5 {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' L7 W0 T( A: a2 U/ m% K
    隐藏在哪里?$ v2 E9 j6 T( d! C/ ^
    " }7 x' m1 s: {, V3 a$ b
    飞翼既没有后机身,也没有前机身。

    3 w. x. y  Z: w0 t5 N* e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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