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标题: 中国航空获得无尾自由了 [打印本页]

作者: 晨枫    时间: 2025-8-11 02:03
标题: 中国航空获得无尾自由了
本帖最后由 晨枫 于 2025-8-10 14:38 编辑 " H) Q8 u" J2 E! j: ~4 {" f/ w
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无尾飞机是很久以来的梦想。% y1 x& F, _& B( m% i, _
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飞机尾翼是用来控制飞机姿态的。常见的尾翼是三翼面:一个垂尾,一对平尾。高性能飞机可能采用四翼面:双垂尾加平尾。9 J  O; ~) X. g: W" U: f5 g, \
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常见尾翼有很多变形,但都带来结构重量和飞行阻力。说到底,尾翼就是较小、以气动控制而不是升力为目的的“机翼”。有的全动,有的分固定面和活动面,但依然是通过与机翼同样的机理,像产生升力一样产生控制力矩。( Z6 j# q5 V( w" I! {9 h
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不管用什么原理解释机翼的升力机制,机翼说到底就是用阻力换升力的装置,阻力则用动力克服。所以飞机必须有动力,不管这动力来自自身的发动机推力,还是来自高度带来的重力。换句话说,尾翼的控制作用越好,阻力越大。无尾翼当然就消除了相关的阻力。在隐身时代,不存在的反射面才是真隐身,无尾也是刚需。
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& t9 V: n7 x9 J" L7 k% R当然,无尾翼不是真的取消了尾翼,只是取消了垂尾,平尾或者相应的装置还是有的。飞机的关键在于升力,但莱特兄弟发明飞机不是因为发现了机翼,李林达尔等人已经通过滑翔证明了机翼的升力基础,茹科夫斯基等人更是在理论上奠定了升力的基础。莱特兄弟的决定性贡献在于实现可控飞行。: Q5 k" [9 X2 s3 g6 X  l

4 [$ t* D3 {% Q- Q. c4 r. D那还是飞机设计“没有规矩”的时代,莱特兄弟把尾翼搬到前面,实际上是鸭式飞机。更重要的是,莱特兄弟用卷动翼尖实现了横滚控制。更加有效、对结构和机械更加友好的副翼是寇蒂斯随后发明的。莱特兄弟和寇蒂斯的专利官司扼杀了早期美国飞机的发展,直到一战时代罗斯福(时认海军部副部长)一声令下,把所有人的专利统统收缴到国家主管的专利库,谁都可以在国家规定的“公平费用”后使用,才解决了美国航空工业的起飞问题。专利库在一战后解散了,回归传统专利制度。很多人怀念,认为现在应该重拾专利库制度,避免大公司之间用专利护城河阻挠科技发展,这是题外话了。3 P7 t/ j, R: _# G; I4 S6 \

, t% P$ Q+ H) {( X9 Q" o! ^在二战前后,德国人霍顿兄弟(Walter and Reimer Horten)和美国人杰克·诺斯罗普(Jack Northrop,诺斯罗普飞机公司的奠基人)发明了无尾飞机,但太超前于时代,很快成为故纸堆里的稀罕事。
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$ T7 K" _0 h8 s8 K5 w无尾飞机要飞起来不难,难的是保持飞控。俯仰控制力臂太短,偏航控制需要差动阻力,这些问题直到B-2才得到解决,但依然算“黑科技”。
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此后,诺斯罗普、洛克希德、麦道都推出不同型号的无尾飞翼,波音的“翼身融合体”也可看做无尾飞翼的一种变异。
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诺斯罗普X-47B3 q6 V: o+ |7 t- P( z

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: {3 v/ x' O( Q: w洛克希德RQ-180. S5 f0 \& @5 H3 }

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波音X-487 L* {# t+ M3 m* o% m8 e( X

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麦道X-36
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现在是中国航空科技爆发性发展的年代,中国当然不放过无尾飞机这一赛道,也成果不菲。无人机一马当先,攻击-11和彩虹-7都是例子。7 f$ D" [, M$ `0 Z& C
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攻击-11
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8 ?2 A% [7 {2 q1 r彩虹-7
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3 @# G# Z1 ~+ @& j% W4 j. }到这里,还可以说是中国摸着美国的尾巴走。但接下来就倒过来了。2 V4 R8 M4 m" P- R% T' l- }8 u
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网传的成六) f( o) B  B* m9 o& P* y
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新近流传的另一种不知名的无尾战斗机
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从2024年底到现在,网上接连流传至少3中无尾战斗机。在此之前,战斗机无尾化已经谈了有一段时间了,但落地的一个没有,直到中国悄悄底炸响了惊雷。南北双六是接连炸响的,第三个就世界航空发展的一般速度,相隔也不长。* Z- l' L; P* }, u7 [- ^
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战斗机显然可以得益于无尾的好处。全向隐身和穿透制空是第六代战斗机的基本特征。这不是前向隐身和前线空优的简单外推,而是革命性的。前向隐身和前线制空依然是现行作战,顶多渗入到浅近纵深。全向隐身和穿透制空则是网格化作战,在整个战场上遍地开花,。这不只是直扑胸膛,而是对着头顶、脚踝、腰椎、膝盖、脖颈、肩窝统统刺下去。不仅要一击倒地,更要一击肢解。; }8 b9 W' N$ d6 l8 Y

1 f0 u' \8 L4 g# X$ w" ?% M因此无尾不只是加成,而且是刚需。但只有中国不仅做到了,而且飞上了天。美国F-47在PPT上实现了,FA-XX连像样的PPT都没有。英国、法国的下一代战斗机都只敢浅V尾,不敢无尾。
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无尾飞翼已经不算新了,尽管相关飞控技术依然在欧美属于高大上,只有老字号敢玩,一般人玩不起。至今也只在低机动飞机上玩,高机动飞机以上只有X-36那样的研究机或者F-47那样的PPT战斗机。7 n9 E5 D/ a5 o% k% z
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量变导致质变,高机动飞机对飞控的要求不只是对低机动飞机加料。在极限条件下,很多过去不必考虑的问题都出来了。比如说,大迎角下,翼面上气流容易发生分离,那时升力丧失,控制作用丧失,没有相应反制的话,然后就没有然后了。但无尾不仅无尾,鸭翼也最好没有,所以F-47的鸭翼引起很多争议。- t% w0 _& H4 q( H$ \8 I5 }
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问题是,没有鸭翼的话,大迎角时如何确保不发生气流分离?成六、沈六和新六(在没有更多细节和信息的情况下,姑且称为新六)显然都是高机动的,也显然没有鸭翼,只能猜想是某种复杂的涡流控制提供的可靠气动控制,可能还有矢量推力的帮助。中国的矢量推力三条腿走路,既有俄系3D转动喷管,也有美系的2D摆动挡板,还有独特的“转动喷管加指节挡板”的两级矢量机制。现在的图片还很模糊,不好判断这三种六代机采用了那种机制,或者说有没有矢量推力,但做不到高机动是拿不到准生证的。
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) o7 @8 M3 o. c8 g俯仰控制还好想象,偏航控制在无尾飞机上通常是通过差动阻力实现的,具体来说,就是开裂式副翼。这增加阻力,有损隐身,但是“必要的邪恶”。成六采用独特的两段式外段可偏转副翼,具体机制依然有待理清;沈六和新六在没有更多信息之前,姑且认为还是开裂式副翼。挑战在于:这些偏航控制方式需要适应高速度、大迎角状态下的高负荷工作,这超出了长期领先的西方技术前沿。
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$ t7 Q  f: ?* K麦道X-36采用超大的鸭翼,波音F-47似乎保留了鸭翼,应该就是为了解决开裂式副翼控制力度不足的问题。但中国“六代机三剑客”做到了,因为中国已经做到了“无尾自由”。这意味着气动和数字电传飞控两方面的熟能生巧。3 R. x% I- T1 {3 I+ ^

& t# F* M$ K- z3 D6 Y上一个先进航空技术迅速被中国完成白菜的是DSI进气口,结果弄到“超级得亲妈都不认识的超级米格-21”教练-9都用上了DSI。




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