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。4 W9 H" }! Z' z) u/ ]2 Q

# k/ T" V2 k" O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。/ ?1 K% e: ~  d1 X$ T) p4 J
9 ^1 C, K0 J7 Z" L
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。
: g9 T' E& A( j+ ?2 H2 A( O6 \" e6 X" ?
但最大的争议可能还是超音速。' l4 b1 ?+ L1 J" f1 v

5 a6 \. R( K* ~% c9 Z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。1 D' L, T/ V5 b, Y6 T  {" d% {! L
7 m# S/ @7 v2 U3 r0 [
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。
' I1 F( A+ m8 V! @: ]- l2 d% m2 I; W6 z# r8 S" [
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。1 Q3 K8 ?+ {! T0 Q

+ W9 y! K; n) T另一个问题是配平。1 W# p  y. ^  q7 T( J, W: t

1 M7 E2 [  ~( G5 O/ {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 H* C  m9 W. N& [* r9 ^, c

) \) ~2 _9 h6 O9 g% \1 E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。
. s& G( W1 b+ A
3 f) }3 m  E0 Q; @+ P' V6 H这有两个原因。$ m/ U8 l9 S# \& J
9 i; r% f) `: B5 z: X0 d
首先，“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
( L* s; Y$ ^$ x/ R; k2 G/ W6 e" e+ `( k9 H. e0 ?! @
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。
2 B: t# w% B! V  S. T9 h8 J& u' ?
/ P% B1 u6 {& j* S* n6 u/ e8 _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。
# m5 p; T+ c- U, ~" L, Q# g5 k
& b/ S7 f# L3 k" }1 C3 y( r. `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”。9 [/ I2 H1 N  d% o
! o+ g9 w$ @, @; ?" P2 {- Y
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。
6 Y! k$ O2 x0 o2 M9 n! ]6 d' K3 y' y9 F* W
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。. M0 U& p. B1 y2 _2 \

4 Q. T% u% x% f' H' H$ {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。
8 O, J7 u& S2 j6 ?. S
9 A  U- R+ k& @8 f5 q6 ?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。
6 U" L# l; m8 T9 K- t8 I. O0 f- ^3 f! z) d8 Y
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 12:254 b- E2 u8 }! Y( x, m
呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？
& r( L3 y9 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
+ l2 h6 n7 ]' ]' `4 _) P1 Z2 K你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。
+ w5 v8 U" B! {4 d
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+ b. f+ \, m. ?8 ?# W
喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？

- a, N7 S* @+ H( I2 ~3 Y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* u5 T" Q5 r, o/ o9 O9 x% u2 }
隐藏式前鸭翼？

; v! h: q( H, u8 f$ q. E% Z隐藏在哪里？7 C% b! S& L! I) ]( M- s: X) c4 s
4 E$ y( g- Q. ?( b6 }/ P
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 05:254 D( C) p9 C7 ~- O
问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心

3 |& l2 ^7 I' W1 J0 F$ o; W: T6 a3 C
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$ _! D7 K% C7 _4 A
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？ ...
% k7 u: E5 _2 F
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
7 H0 H- o/ H$ z隐藏在哪里？
8 a$ C! l! [7 I. ^$ l' G/ r3 \
: W+ j# V& X( f: j. s飞翼既没有后机身，也没有前机身。

. F5 w. R& R9 _$ w8 l: _+ K0 q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