轰-20会是超音速飞翼吗

晨枫

空军副司令王伟一句“快了”，弄得人们心潮澎湃。在歼-20、运-20、直-20之后，轰-20可能是最引人注目的缺失了。多年来，轰-20的各种传闻一直不断。眼下，王伟也只说“快了”，并无更多信息，结果是各种猜测统统回炉。

轰-20具有隐身能力，这大概是所有猜测中唯一的共同点。有了B-2和B-21的先例，轰-20也很有可能是飞翼构型。一般认为是无尾飞翼，也有人认为是具有浅V形尾翼甚至可折放V形尾，可以在水平和浅V之间按需转换。

可折放V形尾是有意思的构想，在理论上，竖立状态下可提高方向安定性；水平状态可增强隐身。但这样不仅机械上很复杂，气动和隐身上也不利。在放平状态下，尾翼和机翼后缘的间隙不仅是隐身大患，也构成严重的气动干扰。在竖起状态，差动副翼的阻力换成垂尾阻力，未必有多大的优点。

但最大的争议可能还是超音速。

超音速要求翼型很薄，迎角很小。迎角小不是多大的问题，但翼型很薄就问题大了。

( h0 h# Z9 X  s' L0 B& G飞翼的关键在于没有机体，所有结构和重量统统用于产生升力的机翼。也就是说，人员、载荷、发动机都需要在机翼内。很薄的翼型显然不利于容纳这些东西。B-2实际上已经是不彻底的飞翼，中线部分大大加厚，用于飞行员座舱、弹药舱、发动机舱。但B-2的机翼依然肥厚，翼内油箱有足够的容积。
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" X6 c0 Q" @: L& e6 K! G$ V" V! N换到超音速的薄翼型的话，翼内油箱都没地方了，中央部分要大大加厚，那时也就和没有垂尾的筒体-机翼构型差不多了。

另一个问题是配平。
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7 K6 I. X* A  q% B在各种速度、姿态、载荷下，飞机的重心和升力中心总是不重合，需要用配平力矩补偿，恢复必要的平飞姿态。对于亚音速飞行来说，升力中心通常在机翼1/4弦长的位置。实际机翼不大有规整的矩形，一般以1/4平均弦长作为升力中心的位置。重心也需要在1/4平均弦长附近，剩余的差距由平尾的配平作用补偿。
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: Q: U0 d2 h; V4 W8 x但在超音速飞行时，由于激波的作用，升力中心会后移到1/2弦长的位置，也就是说，突然移动到重心后面较远的地方，导致严重的低头力矩，这就是“马赫埋头”。在早期突破音障的试验中，飞机刚突破音障就突然发生失去控制的俯冲，然后就是机毁人亡。

这有两个原因。

首先，“马赫埋头”使得飞机不由自主地转入俯冲。
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* P  s0 G  G- G$ M- ?其次，用于俯冲改出的平尾控制力矩不足。常规平尾的前半是固定的，后半是可动的舵面。突破音障时，铰链线的激波屏蔽了舵面，使得改出控制非常不力，甚至完全失效。

& \6 _4 c9 ~' S6 U3 F, t4 w在血的教训之后，超音速飞机的平尾改用全动平尾，在发生“马赫埋头”的时候提供足够的控制力矩。但最重要的还是保证平尾相对于机翼平均弦长有足够的控制力矩，也就是说，平尾位置要足够靠后。
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6 D8 B$ w& O. [& C5 g4 M0 u这只有筒体-机翼构型才可能。没有机体的飞翼在本质上就不可能有太靠后的“平尾”。
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9 P2 @% p/ e: n2 n! tB-2的俯仰控制力矩太短是臭名昭著的问题，设计要求从高空突防改为高低空兼优后，需要考虑低空抗阵风的问题，为此机尾改为复杂的“双W”外形，以尽可能增加靠后的水平控制面面积。B-21取消低空突防要求，只需要考虑高空，阵风补偿的要求大大降低，后缘恢复到B-2原始设计的简洁的“单W”构型。

* _0 X2 ?% V; ]2 X# a6 H+ ~超音速减阻要求的大后掠三角翼的后缘相对靠后，但平均弦长也相应增加，水涨船高，俯仰控制的难题还因为速度快、反应窗口有限而更难了。最大的麻烦则是升力中心现在后移到1/2平均弦长，比亚音速情况又损失了1/4弦长。也就是说，亚音速飞翼本来已经有俯仰控制力矩不足的问题，超音速的问题极大恶化了。
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大大增加控制面面积，采用推力转向，办法总是有的，代价也是大的。最终就是是否值得的问题了。
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) L, s- ?; L; b8 @  [轰炸机能达到超音速是有用的，问题在于代价是否值得。超音速作为突防手段早已过时，超音速对于打击时间敏感目标的作用则可由导弹的速度代替。百吨以上的飞机要超音速还是几吨的导弹要超音速，后者要容易实现得多。如果使用高超音速打击导弹，轰炸机是否超音速就更无所谓了。
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  r! ~( L4 E& v2 q" Q' K气动上的困难和缺乏实用价值，使得轰-20不大可能为超音速飞翼。

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 12:25
呃，如果，用“直接力矩”，比如，喷气。。有没有过这种设计？

你只是在改变力产生的方式，不改变力矩。

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2024-3-22 15:06
7 ^( S5 y" @/ B; p* |1 m/ I8 O5 y8 h喷气嘴放在远离重心的位置，比如机头。。呢？

8 h. l: A5 v2 P$ ^问题在于飞翼上哪里都谈不上远离重心

晨枫

隧道 发表于 2024-3-23 10:48
隐藏式前鸭翼？

" P/ P2 {7 {0 g9 ~隐藏在哪里？
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% u2 ]$ H+ y( A/ q& V7 X: A飞翼既没有后机身，也没有前机身。

晨枫

MaverickZ 发表于 2024-3-23 17:20
把类似地磁探测器那种结构装机头和机尾伸出去几米，然后安排上喷气嘴？ ...

5 @# F5 {/ M5 r( {* L理论上或许可行，实际上问题太多。