爱吱声

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。! \6 w0 s' I1 O& |: I- Z

/ j7 V4 i: e0 N# w8 O4 ]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" G3 p3 y2 q# R2 e
) s2 Z9 b) A& ]6 o5 u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。
& i, w8 b, z" F3 z3 z, i. Q7 Y  I+ z$ l( y- U0 k
但最大的争议可能还是超音速。
% Z! P  x0 ?( p0 U) x. N! I: c5 q$ S1 W5 h# 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。$ x9 ^! O9 {% C( e- O9 P& t

" _% I/ k" W9 J8 @" {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。
- |0 G9 c+ n1 y! g  u7 S
* a' G% |' M# @, \5 V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。% {: S1 Q* C( P* M( n2 v

, e; I0 Q# o8 J0 `) u另一个问题是配平。
% B  Y9 Y/ _) O1 i
6 ^3 ?  X1 |+ s9 H* ?+ z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。6 V9 f5 f/ N0 u; C
/ P8 V. ^+ k& L- P
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 ~1 `2 Z+ s( T& e/ P, [8 I$ s% M5 N7 [& \9 N+ q& W
这有两个原因。
9 f  _  t- L7 A; Y9 x1 S" k4 K; O
首先，“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。7 c/ U& }6 M- `* d9 l  E) C
" k% B3 ^7 `" K' h2 l7 `- T
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。
" B- I0 D# x8 F2 N: e3 S" \* z9 W: S/ `0 S
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。
6 D$ W" [* K$ }  ?% ~# k: v' ^  M4 P( {
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”。( N3 \! n8 M7 R# e3 o6 w/ p4 T
# j( ~1 o' N, w, j8 {# G  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。) B1 m, E! x0 u$ V' L
% |" u4 s$ z! j
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。" D# q/ X; Q! G7 {8 @

% c8 U$ e4 A; j' C: J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。
; K3 b5 x* X9 U( p6 x, h" W3 z2 G, x3 @( x
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。* M) U6 k: N3 H6 o5 U
$ `$ J+ _, U4 E# w4 t
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
$ A3 `2 ^7 d, L/ w% O0 N& w呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？

# [! }; {" }% ~8 g2 g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! d4 X7 D5 h& v
你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。
, M" ^$ p6 Q0 ?0 W% F
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
2 b3 x- H4 P# d8 `7 L喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？
, X* u9 u+ @9 @( M3 X" i& N& `8 E
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
* R+ u# L( z2 M  r隐藏式前鸭翼？

* a% }+ U/ r4 g6 p3 O2 P隐藏在哪里？, o$ f5 H+ M3 [& d# Z) ~/ V

. g" \* |0 ^8 h9 Z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# L: m6 }2 K2 F0 s6 l/ X
问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
" Z/ `7 J4 K2 I9 n/ n
/ E+ {: U$ X! L) x/ }8 ~
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 17:20
. g, S+ \  x& o5 @* _9 M; F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？ ...

) o$ u* P/ u$ ?7 [; F) q6 i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 04:35& @6 R. s5 p% \
隐藏在哪里？
3 I0 c; [- Q/ {- m& x
2 Z! c) S+ r" T2 ^+ G飞翼既没有后机身，也没有前机身。

6 y2 \, R2 O* R) q/ A6 I7 W反正解决马赫埋头只能靠前后机翼或者矢量喷嘴。



欢迎光临 爱吱声 (http://www.aswetalk.net/bbs/) Powered by Discuz! X3.2