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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
5 Q% ~, O; O  r% i  D  A% Z$ b4 o& _+ J2 J+ C6 ?' R( Z: A0 k5 j
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。  q) s! [/ }2 R* F/ @, d

* Y; [5 j9 W$ a5 H7 w) S/ J" f
: }7 R  Q$ v; |+ `. cXQ-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
9 H( D, C2 v. W5 W# D# r: X' L8 }- @6 W: q
6 p: R' f( \. B1 S, }
Thanatos的设计有特色,最大特色是无垂尾和边条上进气口
8 b$ I- d) U' [# E6 l$ ]" e3 L1 q2 a( r7 D

8 e# X9 @0 ^6 r0 {% {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; @! _& Q+ @& Q

0 U% R/ W! }) j% xThanatos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。( d1 \: u$ w3 x6 N

. v( s- L: b4 \% Q6 n" p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。
. o9 q) Y0 m3 G! n+ R6 z: h; X! p/ `1 ?6 ]; ?; z
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。
4 p9 X+ R# A$ V% P: {0 c$ R1 h' O9 f! A% q0 A( b
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。
( \6 ~6 A3 f9 T2 v1 Q* j8 r/ Q3 A9 H/ M& i! _" D5 s& ^

- L& I0 L% x0 E/ l" y! q6 STacit Blue隐身研究机
) b3 r. P9 p! g; O$ d* J. {* p. a0 `/ ~5 P+ q% x! q
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。! D1 e6 d. D, z5 r) }9 w* u1 z

  `% m5 Y6 H( X: ~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。! _& m: v. n; O1 C
4 ]9 n  w6 Y* A; Q* X. ]; h
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。
: @4 s3 c* V2 N6 \- E. z3 H5 B
1 o- v& }# ?+ ?6 ?: p; XThanatos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。2 @, L4 }! g, P4 g9 q" n
8 S" c5 p6 s9 g& [- A7 {# r
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。. k( ?# u* x8 B. J4 D

- P( D0 J1 ^. L( f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。0 A2 C# I& v" [$ a
# Z/ k  n% X0 M( P
" u1 Y  B7 g8 g. a
B-2采用裂板式副翼提供差动阻力,控制偏航) y* B4 W+ n  Z$ d1 a* d
  |) ^3 O0 w2 Y) K  `5 D) U0 B
* t9 i/ {3 D' |- \0 O2 a  v# t
X-47B用上表面扰流片和单片式副翼提供差动阻力$ Z; t& h; p8 \( T- Y, d

( c6 Z% I6 E; e& p, E" _+ ^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。
5 h- V" g( M( I+ t) W, V) [7 P2 I0 c& T% V2 i/ y0 S$ `3 |

0 u& d& c' J, M: NX-47B的尾喷口内有“内置垂尾”,用喷流速度补偿面积的不足2 S5 d2 c2 B* ]' X

+ L9 S" |% l  k4 K' {% p $ H- m# [5 v) [3 V, q
这是模型,但“内置垂尾”的细节更容易看清楚
  j( ?. }- d% A" E! O
3 b) ^; k. X' m, N9 ~9 f2 _3 z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。
; ]; ?- M  m& j% V( {
+ }% ^# A! V) V! V: I/ d+ j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。1 L4 U) u% s! R2 o# D

# |2 ^+ q2 d. M3 M1 \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。" ?0 {9 x! Q8 r
2 {- K# l+ E8 `/ }) I) m& x, n

. v9 [$ P* ]8 Z- ?- q+ b- l; 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7 r+ K* j4 s9 j6 H2 K& D, H6 W% r
2 k; T( T- h7 h; f8 C
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。
) r( P) Z0 R4 U% t1 H
2 _; k$ _( K) s$ e5 qThanatos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。
$ I3 v' n( U( a5 a" Q$ T
) X& u4 `3 h, P9 j: a) e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。5 \/ F: t0 G3 q. ]
3 X: A# C. Q  u2 E# g! P7 s
Thanatos能“正常倒飞”吗?不知道,但这一可能性已经存在了。& ?9 B; q  C" }6 n1 a! L9 D

  _2 F+ ~' x( E9 M- }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; j6 H% ?: G& \* w3 E  h
    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 ...
    & b( J5 o; C6 y4 f/ d% 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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    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 08:005 @7 J' w) u; R( A! w$ b( P
    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。 ...

    4 D8 y6 A. y5 P( d" Z" Y4 ?6 |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
    3 小时前
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    [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 23:445 y8 `8 a* G+ v' Q- g
    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 ...
    ' j% v9 p# a' S4 v/ `
    "供油不会是大问题。"7 R6 m' ]( U" q* h! ?: k+ c9 {

    ) @$ ], ?6 T$ T- w% [1 t% B  u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
      W! q' l+ h1 l' V% i( |% C( u; c"供油不会是大问题。"
    - C  E8 u5 U5 t4 L4 V) Q; p
    ( j& X) ~* N" M, [反正都是用油泵,  不是靠重力

    " `6 Q/ f( S2 V  ^5 ^( y' x; h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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    发表于 2024-12-24 13:05:09 | 只看该作者
    小木 发表于 2024-12-23 22:002 D. j6 X* K& f7 b" X7 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。 ...
    $ ^$ j& t) Z: g& o- d# }
    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
    1 y5 Q1 _% p2 B" U进油软管口加个配重?
    5 I( w) v& j) A  c" w8 U/ @/ |6 ~* t
    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
    ( U% q) C! N2 }8 g) I那机动飞行的时候不猛晃荡啊
    % \5 m& A( Q; n! y4 C* 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 09:444 j: T0 Q( F# E
    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 ...

    " ?' V( C5 ~, M) Z3 {( z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。2 D; o6 N' @" y8 O
    另外还有滑油系统的倒飞设计。% I+ K& z- R% Z" J- J; ?
    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
    # f' {5 b% `6 m) K1 M" s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 |! B* C4 O* Q  D5 J4 @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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