中国航空获得无尾自由了

晨枫

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无尾飞机是很久以来的梦想。

& Z# L7 S: P) v" H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。


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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。
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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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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。
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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。
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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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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-47B
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7 t9 A7 o) h1 N洛克希德RQ-180

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0 P1 i3 {3 f8 v% q: N+ R+ C波音X-48
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/ r6 Y1 F$ [2 n- ]8 g0 f麦道X-36

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。


+ ?5 ^6 k" {* ?% n4 H  F1 s1 z" h攻击-11
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8 _, `+ O/ M8 a, Z! h  J+ v- l彩虹-7

# @0 u8 c3 W4 i+ T3 R  w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。


网传的成六
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$ f  d$ J0 ]: c网传的沈六


8 ~2 K. ?3 x+ P) j# J; ]6 U# v+ I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。
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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。
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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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! k5 K4 ^- D, J2 I/ k  J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。

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。

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。

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。

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。
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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。