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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 ) b4 v" z& E4 v( _) e* {1 F
) y9 l7 _4 b$ p& t  n$ Q! \! @
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。* o! C2 G( m/ C
. l1 x& ~  }6 Z8 [: a4 E

$ F- J' h& C+ Q% E/ hXQ-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; C5 {) L, R0 r' d  p, _% p! P6 l
( p1 ^: |2 q3 R9 D( y( F

' y; j/ I# N  W+ c" p6 W: G4 t# H" dThanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口, ^, n/ U( c) S" K* P% B

$ ]1 J  e3 I+ c" r& q- }" d1 P! o
: T, {- P8 {3 @  n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: q5 e7 y6 ]" k! @

& m; p& \4 s+ s9 P2 CThanatos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。* n4 W( R( h1 ]9 E

5 v4 i! N7 x+ z5 C, {$ q" {/ C9 u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; _( j; q: C3 o! J: L* L; v2 s: X9 a9 `" @: u9 B4 }* J
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。% x) b+ L3 a$ A3 W6 l$ V
( r( r( v, T# |+ T  W. s' u
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。9 o4 F( [- Y. ?4 I1 P

& S6 Y9 J/ B) _, B2 B% T ! J' a" r! Y: n* j+ ~5 J
Tacit Blue隐身研究机4 r$ S. b' }" n$ E. ?5 {! F

/ t1 N7 y: L1 F8 v  C3 ETacit 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。
# h0 P) S$ ~- |: O
8 L' P: B+ d. P- [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。2 W( K- Y! x, p7 t1 x
! h0 Z9 [) z" |  u6 ?
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。# }7 y0 |* D, y: P2 i

9 ?, [$ w0 t' P* C, |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。/ ?3 M! C3 \  M

! @- g7 [& A( i3 x- u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。
9 k1 P5 x: C- [0 c4 F1 c9 M( X0 O4 f' a( V5 a% U+ h
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。) D) m! o9 L  T' \9 q7 I6 v* Q
9 p+ V8 A3 f$ b( E0 h

) q5 v7 g5 @' V( _+ a/ wB-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航5 c7 x. ~- u! |; E/ u/ C& p
8 I8 k: @9 _  R. l8 S4 @3 q* ~# l
# h( I* H8 [6 X1 B5 p7 x
X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力
# k6 W1 o& u7 a
% c# `1 F; i5 _( Z( lThanatos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。
& X  c2 ^" B6 x1 a  [* S$ x3 V# G5 a8 P9 D" P$ e+ z7 r

9 `/ z- n4 e1 |0 d. r' Z2 qX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足, \: u- r4 E* K9 z6 }1 i$ b+ `( D: C
; q. N) d3 d+ f  r; ]

5 a7 W, B5 A  q1 w7 ^这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
' w6 z# d' a/ X2 x& B
5 r7 X$ ~4 R- s/ u! b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。
' s1 O9 n/ c; Y1 O% k8 I& D% H# Q% j/ O
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。
8 [* j0 K4 j5 S- d0 D& n- A+ f1 o- N1 a
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。' @# z$ \) z( K" |
# ~+ Z' c8 G# \+ E( U5 F

4 T( M2 D$ x4 W( K4 [9 t) X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
/ E" V6 D1 q2 P) ^: g  `$ S. J( X; ^: [" h
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。% m0 c; S) Q/ |( i2 G- v! R9 X7 T/ y

' L/ F9 {& w/ r9 b. `" g; `: HThanatos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。
+ C$ i1 Z. d& y/ S; F6 L8 B! L* D! _  s# {, w
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。) E; F! d2 G) h7 s3 Y. e
3 d2 }5 M- s: M" F0 d. P: \( d
Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。
3 a5 _3 J% B8 j0 f$ ], u* {3 Q/ }9 r" L& o/ P) C
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/ R. ^3 ^/ _* z* n6 A
    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 ...

    8 w5 W8 |4 E4 @5 \' @* h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/ [* Q9 [% P" a* F4 r; Y3 j1 V; z& d
    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。 ...

      X( ~, L/ ^$ s  ]6 o( w) {) A8 Q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
    半小时前
  • 签到天数: 3628 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
    ! b8 m! M/ n: V3 ?" N% 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 ...
      t9 E6 m/ t. g* h, T1 e& f! I
    "供油不会是大问题。"
    1 T, |! h/ a/ q! l+ Z; o$ a( L; m
    3 R+ _. k0 O- f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; A  o. L; c% l  Y# y# y
    "供油不会是大问题。"8 f# W4 j0 L/ F7 g8 P( Q
    1 v# X$ D# b7 E, }8 m7 t
    反正都是用油泵,  不是靠重力

    ) B: O) ^) f3 O0 ]8 {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
    & `& n/ h3 s+ U* ^& ?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。 ...

    ' w( z; C( ?7 t  c/ b, H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 23:059 k8 A  F  n5 D0 N* b3 v/ o1 e
    进油软管口加个配重?
    7 K* l0 [6 n8 p: s$ ?
    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
      l& f2 X- C  A! w$ ?! L3 ?/ @8 `那机动飞行的时候不猛晃荡啊
      n9 f! z+ ~0 m
    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
    . j) r* U3 B. P2 }, f0 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 ...
    * \, {% r1 @; v, C
    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。
    " J$ J% J2 r3 {$ d" Q另外还有滑油系统的倒飞设计。
    $ Z( H0 ]5 m) E3 F3 {, v' D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
    + s2 R. o9 V# ^# ]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 ...

    3 w  }3 r9 g% k8 V4 I# y5 e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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