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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。  A/ @- d! B. `' n+ S, x

; p+ I9 \* L' ?0 t9 b' n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。
/ H: O* f! L- ~2 C/ m& z
$ O+ e6 A. g$ ~' L8 g/ w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。
, e+ t+ O# J% ]7 p! k
. X% ~& x0 a. o  m( E( z5 ]但最大的争议可能还是超音速。
1 l, \; {2 _) Q! H* r- P/ g; l6 ~# x  L, J) L8 Q- B
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 y- m; Z+ q' k& n1 B' b) z( w6 h
4 d2 D* L/ B1 J% p1 s
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。/ Z& F2 K8 j/ z- J
$ ~+ X1 k+ G  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。
2 T7 `# e# W5 G, t9 |
& t+ U/ C( w; ^* T0 |5 Q  X9 B另一个问题是配平。
8 B- F7 `0 o: o6 P6 r* u- i# Q/ O( I4 ?1 K& ~( f
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。
- F- H& a/ E6 |+ Y: `% V9 r4 J( \3 @5 n6 d& T' |% q& q2 t& A
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。
4 J7 |2 B% q0 l: D- I; e6 _& y
. b# m. W, M6 X" F+ Q5 r这有两个原因。
: H8 d# B/ l+ v. P$ H4 j( Q  k5 C8 O. W" c( V4 n
首先,“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。/ I. E; p1 s( z* w& [- P% E

9 z4 [1 @* S7 f" l+ r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。
# }% W% C* k  ^( F1 v9 D+ F" k% O: u6 l
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。% ^& t) B( ~, b* h$ T

/ ?" C2 c5 q$ L/ `# U8 b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”。
, {2 P, E" D1 V% H. b( @; D5 A! w6 A( q  r2 w6 J+ ^
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。
. r3 i1 C9 ]7 r8 B2 Y% y" S) \  Z, Y
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。$ G5 ^3 A0 [- C6 |3 h

" m" o3 O, Q% K8 `. U9 I* 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。
  Z- T  y9 v* r. Y( ]7 L3 ^
$ G3 A+ m! k' p. X6 ?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。4 K- ~& Z" r6 p8 T
9 @) {9 F7 [& k1 m6 i3 |7 q
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
    7 天前
  • 签到天数: 299 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
    " n( p! b) g! z1 V9 ]9 ]2 S! U呃,如果,用“直接力矩”,比如,喷气。。有没有过这种设计?

    $ l$ V2 x5 V7 t# t; A( c! F; |7 D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
    7 天前
  • 签到天数: 299 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
    # o2 \9 U5 U5 `. r2 B5 d你只是在改变力产生的方式,不改变力矩。
    1 {7 I' R& M1 T0 T1 w# A7 j4 W
    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
    ; e4 e$ f9 T+ y" }( T# F% q喷气嘴放在远离重心的位置,比如机头。。呢?
    0 |. N2 O; [4 d9 }' L! S
    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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    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, w4 J5 A$ F# s2 R( L1 d' }+ k
    隐藏式前鸭翼?

    % x8 D# r( y8 h2 u! G' n隐藏在哪里?% P' g$ f: V$ ~, y- j, [% q0 N

    # \0 s* y6 y; 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
    " K2 [0 k( k  ^. }问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心

    ) a5 i/ T: ^9 _7 S3 v
    . G- Z  o& |, }& a9 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
    3 J% j: q% H4 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? ...

    $ T6 {2 G0 v2 _/ C1 h9 i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$ j! j3 e1 C8 Y" L  r# `
    隐藏在哪里?
    . l  n" T$ W& J9 k/ h" `
    ( C" O3 m, N+ j3 b" c) [飞翼既没有后机身,也没有前机身。

    . h7 p/ w; h9 o: k: i: n( t8 f4 @: H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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