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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
3 ]4 }4 N8 H2 M' u# ?8 t& U& `5 m1 J& B" x( b6 z
Kratos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。8 ^9 I* J* m4 c. o2 U. i. {' k

/ J) C$ q. U: ?! }# ]( N4 j6 b
, G" ], _/ q2 q8 {; UXQ-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
2 n7 s3 b8 _$ r4 g1 R6 O- z: Q- Q9 [4 m8 b$ }
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Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口
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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/ K; |2 D. j+ i: H. m5 B* b

; ]3 b3 C8 E6 o* H# N; oThanatos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。. f( k, i. m. {& u/ S5 W
8 l7 O0 _8 ?/ o) h9 E0 @  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。) j& {- Z4 Q$ L! W0 n" M" p9 o2 i( ~; w

! k( e( M2 U3 m; kThanatos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。
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" V) G9 n$ w  Q- u7 a" h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。
. ?: k- s- ^* b( @/ u7 R3 v2 B- Z* F0 u) k( G1 ^4 j

8 W9 R& E* d+ r4 s  g$ XTacit Blue隐身研究机# p: w9 D, `6 T  E
- \3 }) M& |$ a+ O4 H! U( m
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。: w! K1 c0 S7 r) z4 W3 L

: R- A1 S8 ~+ c$ {0 MB-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。
; p/ F* {# v; w/ V
: H$ t3 v7 l0 a# {! e; G# XTacit 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。4 p& W4 v) ]2 V2 z/ i

4 u/ B* v6 }/ ?0 B* aThanatos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。# [9 n5 h! F4 S1 m9 y5 _/ @
7 B$ ]6 }: J! J: S5 C9 ]
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。; P8 `+ S/ M6 [- l, c. z5 T/ T: m
& t9 `& u  V: ~5 D) T
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。
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3 V" t+ ]$ j1 u/ VB-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航, c, a3 j" U5 C
: N# H: a/ c; q9 A5 G( a, Q. n
9 Q! m! R5 m0 W! x+ Z
X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力. t3 D+ i0 c1 C7 v

7 b7 T" b& H+ m. K& ?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。8 {0 c: B# i$ Y( Z) Z: o

& X1 Q/ n- _2 e" @! m8 L  W
% R4 m7 |, W; c" R; A: ^X-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足# l) _( `/ E/ f5 G( b
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. C' d6 c( a/ p' _/ Z
这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚  x5 [$ Z  C. p' h% g4 ?0 _

2 E  b) C3 m/ n9 g6 f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。, P1 d" D; k0 H% P1 |

$ w  j3 V. p5 l" S  ^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。- w6 b. O" k' P

; y9 c" S" v& F+ D4 L" F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。
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& X) }( c' Q! z2 C/ B5 A+ |% Y- K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
+ {' F; U8 \: p& Q- H/ e
8 i; |' ?) d6 Z! N% B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。1 M: C  L/ [5 f: h
. ~6 D' f+ A& ~. ?) s/ j) M! l
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。8 B" L$ t0 T2 Z* M& @# t3 z
- @2 x( V9 c) ^) F
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。, N; t( r9 Q% y3 G& t6 q1 i

: c! h; H4 N4 @2 E8 }Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。; |- k$ E0 X- l( b8 y# B0 |

) I2 g# Y3 `$ R; y越看Thanatos,越觉得这是一个很有意思的设计。

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    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+ _& N7 o* V3 l; ~& J; Y, k
    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 ...
    ' l1 b( i* q, ?/ A
    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
    # u: H- _0 I0 |2 d  W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。 ...

    5 M8 [, Z$ C3 @! L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
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  • 签到天数: 3788 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 23:443 g) f; ^4 `7 {& p$ i; g4 P
    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 ...

    . U9 O6 y0 m/ g% {: }! t+ F, r"供油不会是大问题。"
    0 y4 s; g" Z$ @; M4 B7 k  S, T. {, c' G
    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 12:222 l6 |7 `- O5 @. c- [
    "供油不会是大问题。"
    ! l* c4 O( [, o5 y# d; e! k5 ^
    , H& e+ Y/ x0 T0 V反正都是用油泵,  不是靠重力
    1 l  W/ o# I, n& T4 o/ C; G' s" I
    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
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    2016-2-18 04:19
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    发表于 2024-12-24 13:05:09 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 22:004 C' \& h: g) ]. V8 F2 S. G; c
    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。 ...

    8 r. ?. b+ z$ E; [% S) b, f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. V4 K! a# ]1 E* k- E3 ]
    进油软管口加个配重?
    1 v) i/ q) I, k2 N& O
    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
    ; W3 ]1 v- B3 ~6 r7 m' ]那机动飞行的时候不猛晃荡啊

    0 W& o) L, D( Q. }+ A' c4 N" z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 09:442 |1 I: n8 @1 q9 T4 p# b3 E0 a
    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 V* f% q9 G; t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。( i; i! s) @/ P- Q# k
    另外还有滑油系统的倒飞设计。/ s( y; y" |3 D2 `3 E
    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 07:18( F1 _/ `/ K% k$ I$ Y, ~
    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 ...

    # \, B, O& s, S- f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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