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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。
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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。) D" ?3 d& O, e
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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。: }( {9 X& K, d6 t( Q

! V& z6 V; D5 V+ S  l但最大的争议可能还是超音速。
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3 O6 ~8 ?9 P  \" {7 v$ V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。2 a1 ^2 ?, W, @* L  `9 W2 y" P) ?

4 z: Z- v/ k0 q/ m* |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 H0 \. ~; x! _
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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。- H- @7 s& Y+ m) W  U

& E! J/ z  V: n另一个问题是配平。
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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。
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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。
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1 j3 Q) b6 e, E, r  J. q& B: M+ ^) N这有两个原因。* K# F  c, k# T8 U/ z

" q  F/ E6 Z7 D4 L( c首先，“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
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3 g, f8 Y  P! M  }4 z2 \, E( j: D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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9 {& d5 D& m% v: f; E* ~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。
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& X. ^! u! t; Z8 U3 @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”。
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1 J* J6 r5 Z4 n8 l6 |: [, ZB-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。9 b4 n5 g8 M1 T* w1 a5 u* Q1 B1 H8 @
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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。
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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。" P, P' i+ v: M1 {; q0 M0 O

2 B- F# Z1 D5 P' \9 S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。  W0 x0 C! [( P4 C4 W1 T

$ ]* m2 D) X  p& a& i% X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 12:250 g/ c- D8 f6 I: Z. k
呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？

4 s3 o0 @/ C8 z6 `# M+ {% \. F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
" S+ s3 M3 P, I你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。
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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- G1 {6 s7 `/ T/ K& z! g) Y9 {
喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？

# g% G; r# z7 X  f& @, 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* i% C9 K5 }8 j6 s2 G
隐藏式前鸭翼？

! c( D6 N# k$ @隐藏在哪里？0 C$ R" k' t2 ]$ C
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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
: I( k/ m/ g$ `6 i问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心
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: l  u& m6 p" L$ I6 G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
* \/ Y$ S: m# I, {% ]; 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？ ...

1 o8 j& r# ~! q5 i7 ^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
, n8 X3 V$ l1 S8 m# h隐藏在哪里？+ P1 R- i2 z8 j3 N

( x( G) v5 _0 G3 T9 X6 b/ l& ?6 y飞翼既没有后机身，也没有前机身。
4 x* j" H5 R. `! F# Y
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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