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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
9 `- ?3 Z0 p: r. P- E/ U, _: s
+ D) |3 O; M/ I0 pKratos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。; N! R$ O7 h  Q# E

3 `- k: a7 I3 ^  _7 B) [+ ]( {7 r $ _0 S/ f2 }7 S; I+ Z6 x) p* F
XQ-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/ [" K3 _0 w, T- Y' b% @1 \
+ V6 @( ~+ _5 v" D: m
! s: W) j4 `4 c2 Y6 }1 a
Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口
6 b0 ?) p. U$ w. K: k  G
  l4 D8 ?6 J+ G" x: N* |+ q: @8 z
- Z# B/ U) E# z' s( U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2 h: ~, Y& }7 R- w; ?1 K
8 `5 T' u$ U: J, N2 y7 V. h
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。+ |. H3 p/ z% k' ?* u3 p% a  |

" ~& T: w% T) q* ~; [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。& L4 z/ A7 e  Y: D9 s
3 L, e5 f! Z) W8 ~3 |- F
Thanatos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。
- z! S; Z& Y3 |" n
/ E' t) ^3 j% p% L3 {5 V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。
" Q7 `( w) V3 z: _2 k; p; R$ f+ F1 O' \

( X& o& M0 |4 Q4 kTacit Blue隐身研究机
  F: e  G% g1 O7 G) N; B4 n( U" d9 A: f* {! T* C* z$ t
Tacit 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。
% a, W. L3 `) @2 E; k+ B+ U8 h8 A( C, M% Y. h- r" F
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。
: z! a# u2 V* c0 p" Z$ q& v5 C! p: u% l: m8 y* L
Tacit 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。
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Thanatos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。
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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。
: F8 s  [9 ^; H# ], B, K/ ~( D" m
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。
2 u+ D6 P* X! `1 [6 Q" p; \7 E* G/ N6 J! v. t
( _4 L5 `) z1 A# }" D$ S0 D, I
B-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航
7 a" e0 \$ z; z6 Z; P+ M4 @8 E$ c! |7 E7 \# |) h; r! x$ g
- ?0 b, h! Q4 q1 V7 [2 P$ g9 e: S
X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力  {" o3 j- ]0 ^6 T' C
* G4 ^6 X0 v1 k4 L  f( V4 o
Thanatos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。# Y; R, j) l* I
: J( S5 S$ l4 ]+ t8 ]  f

$ v8 {) N$ x; A/ h1 n& U" fX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足+ e& Y, j2 `* R/ \$ k

0 n  s* m+ l: E. ~$ ^
- q: E. b- N% d1 j  U# M8 q# s这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚3 s7 s& C' y0 }3 H" F7 V: }

  J# J6 R8 @+ I6 [- Q/ H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。
, D( ~2 N9 m% {8 k- l* k0 E+ J7 M0 U: P* W( m! W
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。: w9 _( \  |4 E! p' C& k3 @( d

! N% K4 Y9 j2 t' F. A: {# V/ `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。$ ^/ Y* a, a% b% _1 R0 c" F
+ b/ `  `# J4 \; [* h

+ p+ ~4 M4 z; M- p8 ^- v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& X# K& E' _  z9 i2 j! x9 L
7 _+ b9 @3 D: @$ u& h- n& D
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。3 ^& E* V& L: b8 _. a) k$ R  w

; l6 C( k9 W! ^! f$ ^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。- N! L7 P$ z) C

' }: G, y+ d0 C5 ^5 i- o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。
: b3 ~4 S# z9 H! I  \% e& _: a3 S
Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。
1 C4 Z7 p+ Q% W$ X$ C2 v$ y" `$ U2 w% W+ O+ s8 y
越看Thanatos,越觉得这是一个很有意思的设计。

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    擦汗
    2026-3-17 22:01
  • 签到天数: 1133 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) V% Y% b/ ^! }  t- c
    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 ...

    2 H/ g3 ^5 o0 }: F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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    该用户从未签到

    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
    ; P; G( Z$ E9 f) b. K( o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。 ...
    + @  }2 i( l+ P" m8 S" X
    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
    21 小时前
  • 签到天数: 3787 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
    ; o3 W: r# ]5 J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 ...
    7 _$ A- i9 v+ f6 |) n
    "供油不会是大问题。"/ ]0 H3 P0 q3 W* B, l9 x* N) ^8 Y
    4 j: w! `9 K0 w; [" m7 Y5 |
    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
    0 M) x* L7 ^5 r* f7 i"供油不会是大问题。"
    4 ~- y1 K6 J7 Y, E" a
    3 H7 b0 z! G* f' i: o4 p反正都是用油泵,  不是靠重力
    2 I+ z- w) }: V: J% ?( B
    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 22:006 Q/ y4 i& |7 J  S# T
    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。 ...

    3 K, u5 l1 B4 l# C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
    - m7 ?5 y3 A: o/ L. f% I! n- _进油软管口加个配重?
    9 g8 F) ~1 {  \" w
    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
    ; E; U4 e/ W1 P2 c3 U. _那机动飞行的时候不猛晃荡啊

    - s3 S) N. d) h' V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
    9 Q  H  w$ h' ]. Y' r2 Y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 ...
    - U# Z& P' r, L# n% u6 }% [
    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。
    ; y2 ~! Q0 ]9 M: V, y另外还有滑油系统的倒飞设计。$ q& V( ?- N( i9 r+ Z
    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 07:181 C  A. g* O' \9 X
    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 ...
    ; a$ [/ x& k$ B% |2 ?! n7 N' g
    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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