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[武器展望] 隐身超音速无人机Thanatos

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 楼主| 发表于 2024-12-22 00:44:02 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2024-12-21 11:17 编辑 . ]7 Z* b8 ^- d

8 |1 K" [8 Q% M; M8 T! N1 V8 kKratos是最先被美国空军选中,作为忠诚僚机进入技术验证的,XQ-58已经飞了一段时间了。诡异的是,在正式竞标的时候,General Atomics Gambit和Anduril Fury入选最终竞标,Kratos出列。现在知道,Kratos在憋劲,准备参加下一阶段的忠诚僚机竞标,设计方案就是Thanatos,已经首飞了。$ g, B9 Z! Z1 r6 j1 z6 e' c2 V5 S
/ X% S9 M4 p; H5 W

' \  U& c) e# K' E, OXQ-58已经和F-16、F-35、F-22等飞机演练忠诚僚机有一段时间了/ }. w; n0 p; f; J- x  x
# z" m1 t& w2 Q

1 w( w0 a) x* KThanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口& l% S( f1 \% j2 M! M9 w

* L7 w, C' F$ ~8 o% ? 5 K/ K6 l, U+ e4 b+ N- D
这是更加符合翼身融合体的构型,但有相当明确的中央机体和翼身分界
* \1 N6 W" H6 A4 e
. U# r2 \* f2 S3 ^, h& Z. \Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和上表面进气口。这也更加符合翼身融合体的构型,但有相当明确的中央机体和翼身分界。: R; s' k0 T+ p$ V8 U$ z$ r
4 ]! @9 U% M0 u/ a3 m
还不清楚Thanatos的技术参数和飞行性能,看样子可能超音速,估计和典型战斗机对标。XQ-58、Gambit和Fury都是亚音速的,实际上当不了忠诚僚机,只能当忠诚哨机。
. {& {  J! K/ Q& ~
) H3 [! {& M! y: s/ m: d7 A6 kThanatos这样的机翼平面用于亚音速巡航有点不给力。这也是高度重视隐身的设计,机翼前后缘的后掠角对齐。已经很久没有看到人字翼以外这样“原教旨主义”的边缘对齐机翼了。
: l- {9 I  I1 t  `( y$ R+ Y: _2 X, t! ?6 X/ }$ H* t
边条一直延展到机头,很有点像诺斯罗普Tacit Blue的机头后掠化了。事实上,Thanatos在整体上就很有点Tacit Blue再世的感觉,当然超音速化了,无垂尾化了。) O8 X4 c$ t3 ~0 Z

+ `4 `& _& u* B" e! a( z$ ]& M2 j( }   G2 `" r4 g' v# I/ G$ Q
Tacit Blue隐身研究机6 D4 c# X4 v- i/ S9 p1 I7 @

. R5 p! v  i1 MTacit Blue是第一代隐身设计中是最原教旨主义的,比最后导致F-117的Have Blue更加隐身。多少年来,Have Blue和F-117解密得差不多了,但Tacit Blue一直没有爽快解密。Tacit Blue这个隐身基本设计最后导致B-2。
* ?' e; F2 b+ X  B6 i% F0 a* W3 p% t+ j
B-2是无尾飞翼,气动构型与Tacit Blue完全不一样,但“驼背锐边”的设计都是出于同样的“电磁能量沿圆浑上表面爬行后在尖锐边缘流失”的思路。据说这是诺斯罗普首席电磁物理学家Fred Oshira在苦思冥想不得其解时,陪孩子在迪斯尼玩,手里捏着橡皮泥,看到spinning cup而灵机一动想到的。Tacit Blue 好似“坐在平板上”的基本设计就是这样来的。3 |$ L6 B2 q; |8 \

8 L: y4 w2 A$ Z; xTacit Blue还采用“跌入式”进气口,既降低阻力,又增加隐身。现在波音MQ-25“黄貂鱼”上的进气口出自同门。3 S8 O2 H8 v7 f  r2 B; @- M

* U+ x- u; h& S3 kThanatos的进气口不是“跌入式”,而是在机身两侧边条的上方。进气道是复合S形,在水平方向上向中线弯曲,在垂直方向上向下然后向上,有效地掩盖了发动机正面。0 G, W( Q) \4 P3 y, i; u

$ r1 t1 K! s0 i- E  b有意思的是,两侧进气口和进气道当然是翼身融合体的一部分,但Thanatos的翼身融合体很特别,两侧进气道和中间机体有明显的“分界沟”,中央机体是规整的扁柱体。/ V0 d0 x8 _4 P  B

1 @& f" C0 u$ B) n% a" P/ _直通通的柱体有利于结构强度,也便于制造,但这里可能更大的作用是帮助方向安定性。无尾飞翼很大的问题是不易保持方向安定性。圆浑上表面的气流不总是规则地从前向后流动,在各种气动干扰下,会发生横向流动,导致各种偏航影响。B-2采用上下裂板式副翼,用差动阻力控制偏航。这带来额外阻力,也削弱隐身。近20年后,X-47依然采用差动阻力,只是不再采用复杂的上下裂板式副翼,而是上表面扰流片和单片式副翼合作控制偏航,阻力和隐身问题依在。
! n3 e- Y: A% W
: N: u. f0 D% I1 U6 D! `5 j6 G! G( I 3 D8 z9 K% ?- g: S2 v
B-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航
8 L! X6 ^$ P" A
# \. V# M# l: i3 s
) u) x, Z' z% G, BX-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力. _1 H; ~4 @! N

- E+ E* e/ U/ \. j2 S+ M" P* S1 tThanatos或许依然有一定的差动阻力控制,但同时用中央机体和两侧进气道之间的深沟等效于垂尾的作用。常规垂尾用暴露的面积提供方向安定性的力矩,要求在重心后的侧向投影面积大于重心前。Thanatos的“双沟”两侧的投影面积似乎还做不到,但依然提供有用的“隧道”效应,并降低偏航控制的负担。Thanatos的扁平喷口内可能还有类似X-47B的“内置垂尾”,X-47B是单发,喷口内没有分隔板的需要,这是用于补偿垂尾的缺失的。用被动的方式增加方向安定性,比纯主动的差动方式更加简单、可靠。“内置垂尾”的代价是推力损失,Thanatos那样的“分界沟”的代价是不平整的上表面,隐身方面有一定的代价。5 y' \2 Q/ U$ S/ F" C5 T

# f8 q3 g5 [3 [; B' ?; |  M$ f. A 3 g5 C+ ^4 W( v; k! B7 D6 N! a
X-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足& `7 T0 j. j% G$ [

( d( A) [; U4 |7 C/ @: X8 f
! H8 H1 @& u5 V6 W$ u" L' _' J这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
9 y9 |7 h" X1 b1 r- u' s+ }& K* w5 q" a# V$ V( t: m/ U7 P' k
进气口前的上表面切出一个缺口,缺口引向进气口。缺口前的边条后掠角不仅有隐身考虑,更是对激波的形成有考虑,需要对进气形成预压缩,帮助进气道的总压恢复。进气口上唇的后掠角也是一样,还需要与激波的角度贴合,既要减少从进气口唇口向外侧的漏气,又要避免激波扫到进气道内壁。应该也有某种DSI的考虑,以便分离进气气流的附面层,但现有图像里细节看不清楚。3 j, O! D0 B. R4 e, L# _) u
8 ^4 c5 X$ M6 [5 x4 b" M( x
上表面进气口有助于隐身,尤其是Thanatos的任务以对地攻击为主。但上表面进气口不利于机动性,一拉起就容易进气口“断气”。这是所有上表面进气的通病,不是Thanatos特有的。
' }* f! e! F+ B5 @) X. X3 j
* f0 s" m, \8 H但上表面进气不光有利于隐身,还有利于留出完整的机腹,这对机腹弹舱很重要。从3D图容易看到,Thanatos的弹舱延伸到进气口之前,三点式起落架的布置也很紧凑、自然,这与上表面进气口让出机腹空间不无关系。当年北美F-107的设计也采用背部进气口,正是出于类似的考虑。
7 B! s: Q% U, u6 A  a3 x# _8 w
! ^; z! G2 ~% x! J7 l$ A, ]& ] - p" q2 Q+ ^. D2 X7 j5 A/ K" V" e
当年的北美F-107也采用背部进气口,与隐身无关,就是为了让出地方,有利于安排完整的机腹弹舱
+ G3 \1 u  a3 |$ a# M7 {
7 K1 D2 {7 I6 G/ A) `: }1 A. c( A7 w但机动性问题也不能不考虑,F-107下马的部分原因就在于机动性太糟糕,而且飞行员弹射太危险。
/ j" D0 K7 ]' ~1 {$ c2 S: v: {' w
Thanatos倒是没有飞行员弹射的问题,也索性没有垂尾。这提供了一个全新的可能性:在正常飞行的时候,进气口在上表面;在高机动飞行的时候,来一个鹞子翻身,进气口就成了下表面了,这样大迎角拉起就不再有进气气流畸变问题。无垂尾使得“正飞”、倒飞没有差别,非对称翼型的倒飞问题可以用迎角来补偿。9 p2 w! |- P: J3 p. C

( c& J# w; o; j7 K当然,问题会有很多。飞控律在正飞、倒飞时完全不同,机腹弹舱在倒飞时武器投放是大问题,但这些都不是不可解决的。关键是无尾飞机容许倒飞也成为正常飞行状态之一,尤其是无人机没有飞行员倒飞时的生理限制,这一全新的可能性不容忽视。* O1 j6 Q" F8 O; Y8 ~  l( a2 ^
9 c# ]4 Y3 G/ z5 }1 y9 S0 W
Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。5 a. _- ?4 a6 G/ t$ r( f
/ L) d# H" c) ?9 T* C0 e* c1 k" P
越看Thanatos,越觉得这是一个很有意思的设计。

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  • TA的每日心情

    2025-8-7 11:56
  • 签到天数: 1132 天

    [LV.10]大乘

    沙发
    发表于 2024-12-22 21:57:47 | 只看该作者
    有个问题,倒着飞的时候,这货的隐身性能应该跟正着飞的时候有差距吧,那还算隐身忠诚僚机么
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    该用户从未签到

    板凳
     楼主| 发表于 2024-12-23 00:23:17 | 只看该作者
    大黑蚊子 发表于 2024-12-22 07:57
    * X0 q$ ~! w5 L) A有个问题,倒着飞的时候,这货的隐身性能应该跟正着飞的时候有差距吧,那还算隐身忠诚僚机么 ...

    % p9 y0 a- h, T0 [应该差异不太大。全向隐身嘛,上下也包括在内。
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    该用户从未签到

    地板
    发表于 2024-12-23 22:00:35 | 只看该作者
    任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧,感觉相比带来的好处,代价很小。
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    5#
     楼主| 发表于 2024-12-23 23:44:53 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 08:00( s9 h! U5 p1 s; f9 l# v# O% e
    任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧,感觉相比带来的好处,代价很小。 ...
    8 Y' [7 V, l$ l6 o9 X! s1 c2 ~
    你说的对,供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞,只是一般时间不长,否则飞行员受不了。估计供油不会是大问题。
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  • TA的每日心情
    慵懒
    4 小时前
  • 签到天数: 3646 天

    [LV.Master]无

    6#
    发表于 2024-12-24 02:22:29 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-23 23:44
    ' ?& c* D' z$ i- o你说的对,供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞,只是一般时间不长,否则飞行员受不了。估计 ...

    & A- L' D( I  |- R. u6 K"供油不会是大问题。"
    3 m! P4 V& c9 k* B* o; J, _3 N5 _  ]6 ?5 B& |' m1 m+ J
    反正都是用油泵,  不是靠重力
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    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2024-12-24 02:42:45 | 只看该作者
    mezhan 发表于 2024-12-23 12:22! N' Z  k0 r8 S, M
    "供油不会是大问题。", C9 r9 t# G6 d7 j; X) o6 W

    4 T; A$ |  G; q0 f) ]" w反正都是用油泵,  不是靠重力
    * p1 R, z: x, |9 F# y1 r2 r! I" _. U
    什么泵都有NPSH啊,没有足够的压头,泵没法好好工作哦。要么惰性气体加压的压力大于重力(这个要求有点高),要么有多个取油口,但要有阀门保证露空的取油口不会有惰性气体进入油管和油泵,也挺啰嗦的。
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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

    8#
    发表于 2024-12-24 13:05:09 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 22:00
    % t  m4 ~$ U8 b5 z2 }  U- W任意反正的主要问题就是供油设计上需要多一些考虑和重量吧,感觉相比带来的好处,代价很小。 ...
    5 X3 O2 Z  G) `9 a& X7 T; y: V8 v$ U
    进油软管口加个配重?
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    该用户从未签到

    9#
     楼主| 发表于 2024-12-24 14:21:46 | 只看该作者
    隧道 发表于 2024-12-23 23:05
    - C' {2 i/ E5 U/ ]9 I8 q进油软管口加个配重?
    0 @+ ?/ v- D" V- S7 r4 Y+ I4 ?% F
    那机动飞行的时候不猛晃荡啊
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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

    10#
    发表于 2024-12-24 14:41:45 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-24 14:21
    8 m& X8 p; t* ^+ b, T那机动飞行的时候不猛晃荡啊

    " r" u6 N$ M! b3 ?+ j那就上下各一个进油口。。
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    该用户从未签到

    11#
    发表于 2024-12-24 21:18:30 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-23 09:44+ M3 V$ ?$ q8 W
    你说的对,供油要重新考虑。不过现在战斗机、教练机也能倒飞,只是一般时间不长,否则飞行员受不了。估计 ...
    0 H) U1 A3 y4 @  m
    现代设计里不还是都有专门的容量非常有限的倒飞油箱吗。当然这个的尺寸限制应该和飞行员的承受能力相辅相成。
    # f$ C; C# g3 _) Q% k  w- H+ ^另外还有滑油系统的倒飞设计。3 @% ^* `+ A) K0 j  l, K
    要克服肯定都是得加重量的。
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    该用户从未签到

    12#
     楼主| 发表于 2024-12-25 01:33:53 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-24 07:183 p! \/ C+ N0 y9 Q
    现代设计里不还是都有专门的容量非常有限的倒飞油箱吗。当然这个的尺寸限制应该和飞行员的承受能力相辅相 ...
    & o9 \9 U" @5 l$ V0 r7 z, Z5 @
    是的,没准把倒飞油箱大大扩大,再增加油箱之间的转移机制,就可以解决问题?
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