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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 E, J' J$ H) Q
6 p+ H% V) v$ Q) VKratos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。  c( E9 l0 m+ z& O: c; I, f
4 l4 F& {9 `+ F8 V0 K

2 {! @, E1 G' E& i$ |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
' k: h3 R7 Q; u1 ^: h5 s
* U; n2 g/ Q% T
4 A* X0 `1 J' y1 R8 mThanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口
' p% N, k% B% M6 B- L( V
8 |5 l3 U9 C/ \. l9 N . }- l/ a2 B& x+ h8 B1 L
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
3 |( s' N7 v' x  S8 u2 ^; u( ~  t
1 f! U1 o2 i7 s  t" kThanatos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。' C7 u$ d4 K/ J# {

# A1 V/ b0 ^7 H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。  P- `/ M' g/ H& s2 }+ h
% d% K. N& c9 d- q. ~8 ~, v( @
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+ o0 O( p9 [! F* o8 d) E' k: g* @! r) v& c, W, y' s3 e" ^
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。
; F0 z6 s, m. \; n9 L6 D) U* V( L8 x& d* i3 Q
4 X: {1 c9 q5 g' G) x0 V" K
Tacit Blue隐身研究机
' I) ], a9 \6 ~$ D: x8 N" ~$ h* V7 [8 }- s- M9 T% n
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。
# g' V! ~0 `8 A4 L+ |3 v& V, C2 m0 ~% D  P' w. J1 `# Y
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。
0 f! `* O: B5 i$ W( v7 x( f- K; M5 d$ T1 n. M
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。* ]) B( a. _0 F! Y7 `2 Z

! d: d) M4 M6 L/ kThanatos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。) d4 X$ ?2 ?8 q% V8 _/ Y
# I/ ?& G. G% ^) k# d2 X4 O
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。
2 {% r6 Q; x0 m3 C) g& \; A- b5 O% q2 U) ~. }
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 l( z% P8 ?: G8 b( k: w1 z4 |! l- s8 k2 x$ q; m

8 D0 z: D7 M+ S, H' NB-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航
0 J- \/ W8 K9 _0 l) ~; g) [1 W2 T& ?' B6 V5 G# u# M# u4 A
  u8 i: p( `  I+ k
X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力
3 g0 N% b* W' R" e: y+ l$ ?5 ]% {% x; J, Z: ]8 _8 \* r- Y3 {" S
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。! R/ Q# z0 w" r8 }+ h- u

, @; g# z  \& P2 D# [/ O# O/ {& ? * B( D: ^2 M" ^7 B
X-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足! }; R6 H" w' g" \4 I4 A
" M: \# r% C. A+ b9 ?

3 _, E9 A2 h2 o' s6 l+ J6 H# `5 B# L这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
- ?  ]# y% i; [7 ^/ `+ m/ {8 V+ `6 X. @. ^7 w+ ^( p" k
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。; O. \: P$ R) E

. p8 B$ i8 N( Z' r* H" O( h& q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。4 h& A7 O" N, d$ U  a
' i- ]" `( B3 l1 V+ \; x2 W* N
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。
, d; l4 g) P! f( G4 `
& d3 D) a1 E3 b2 `0 z
* S! i6 j& j' y9 K  `) I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/ _$ I& a) g% k
3 m% z+ P' h$ E2 H, }5 \- q4 A. {6 I
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。0 d' @6 S* _8 w
  \5 `6 e$ P3 ~% j
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。7 o" T0 e2 \- \* R! J! w* ~- V

: w( n/ R, Q) W; [9 A' h" C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。
" W  ^" s: k( H% t9 [' s
7 y& Y4 e! |' FThanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。
& S+ F" |9 \6 w& F" N9 u, s
- w' Q; {: o. e7 n越看Thanatos,越觉得这是一个很有意思的设计。

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  • TA的每日心情

    2025-8-7 11:56
  • 签到天数: 1132 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
    ) E+ M! A& _1 d/ y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 ...

    ! v" z$ v) X8 a5 V2 Y# e1 Z7 H2 C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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    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" X6 v5 N  T! g
    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。 ...
    ( b5 }1 B/ q1 {- Q) x  V; f
    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
    15 小时前
  • 签到天数: 3627 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
      Y  b7 W  T/ F$ M0 Z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 ...
    ! Y$ n1 P' L; p" z2 M: X0 P
    "供油不会是大问题。"
    & x. _2 m% g9 y3 h& M5 K# }
    1 b$ E+ e& _  _4 b* m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! G& N0 u! X% d: q: m
    "供油不会是大问题。"
    7 e# @; r) d$ M' G* t' J/ Y  `
    ; U2 q- c, I% s# ]4 T) E反正都是用油泵,  不是靠重力
    3 u& X; W5 Y6 D& w  \, Z
    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
  • 签到天数: 1 天

    [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 22:00$ \6 i2 H( w- t5 s3 D9 K9 w0 ~
    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。 ...
    * s% p) U; S3 B+ A+ f$ R5 n5 j7 e# ?
    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% V" e1 I, \) ~, p
    进油软管口加个配重?

    - O- D4 B5 m- O! ~2 W# m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* M: B0 U6 E. B, E
    那机动飞行的时候不猛晃荡啊
    ) n! p1 o1 ]* u
    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. L' a5 c' e4 ?8 E& e" s" 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 ...
    9 ~, O. \" w4 z' a. o0 q
    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。
    6 O7 u& x4 S# s- i3 Y' q1 j另外还有滑油系统的倒飞设计。
    9 f+ Y! `$ v; r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
    * o% Z* }: J) H! s. W1 a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 ...

    1 d7 e  I8 ^9 O- Y8 e4 ^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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