氣動院論文暗示,轟-20或採用尾翼變形結構 — 最高可2倍音速巡航

2021-02-24 新刀口談兵

文|嚮往天空的兔子

最近幾年,關於中國下一代隱身轟炸機的討論一直是軍迷間最火熱的話題。但是,似乎從轟-20隱身轟炸機的概念誕生之初,它就被視作美國B-2隱身轟炸機的國產型號,飛翼布局、高隱身能力、低航速、大載彈量,似乎也成了國產轟-20隱身轟炸機自然而然的特徵。

但是隨著形勢的逐步變化,軍迷們開始發現我國目前並不需要一款美國式的隱身轟炸機。畢竟,低速度隱身突防的思路,在目前天基探測技術逐步發展的背景下已經逐漸被淘汰。

所有轟炸機遠程打擊任務,都必須考慮到近地軌道間諜衛星90分鐘的回歸周期,這就對下一代隱身轟炸機的響應時間和巡航速度提出了較高的要求,如何在天羅地網中搜尋一線生機,則對「隱身」提出了新的挑戰。

目前B-2採用的融合體飛翼布局,將機身與機翼融合為一個整體,僅依賴單獨的翼面構成氣動布局。整機沒有平尾、垂尾、鴨翼、V型尾翼等安定面和控制面,也沒有傳統意義上的機身,這使得飛機的縱向操縱性能低,航向穩定性差,以及航向操縱效能不足。

目前看來,美國未來對B-2轟炸機機動方面改進的方向,主要在採用改進開裂式操縱,或者寄希望於矢量推力發動機技術,來提升B-2飛行的機動性和穩定性。但是矢量推力發動機技術與B-2的背負式隱身噴口技術相矛盾,所以飛翼式布局戰鬥機如何進行跨音速飛行,成了困擾各國的一大工程問題。

中國空氣動力研究與發展中心在2020年10月的一篇論文中,提出了一種可變形尾翼的氣動布局。這種啟動布局在尾翼關閉時與常規飛翼布局相同,適合低音速的高隱身性能飛行。但是隨著尾翼打開形成一個V型垂尾,則可以滿足在高速和高機動性的飛行下,對於側風、起降等航向控制要求。

對於這種氣動布局,空氣動力研究與發展中心進行了氣動和隱身方面的特性研究。在實驗中發現該布局方案在0.9馬赫左右時,風洞實驗最大升阻比達到10.2,與上圖中給出的B-2升阻比曲線相對比基本不相上下。

這種布局方案還進行了2.0馬赫超音速條件下的風洞實驗,在2.0馬赫的速度下,該機型升阻比依舊最高達到6.4。並且這種布局的飛機在從亞音速提升到高音速的過程中,縱向靜不穩定會逐步變為縱向靜穩定,這進一步提升了該氣動布局在超音速領域的穩定性。

在關於飛機隱身性能的研究中發現,尾翼機構打開會顯著降低全機的rcs(雷達反射面積)特性,添加了30度,65度和150度方向三個新的rcs峰值

所以這種氣動布局的適用範圍就非常顯而易見了——在近地軌道偵察衛星90分鐘的回歸周期內,快速轉移進行手術刀式的防區外打擊,利用本轟炸機的隱身性能、極高的初速度與較高的巡航高度,提升空射巡航飛彈的打擊距離,極度壓縮對方戰區飛彈防禦系統的反應時間。

這種結構的轟炸機與之前曝光的轟六掛載類似東風17的空射巡航飛彈相結合,對於3000~5000公裡內中程飛彈打擊範圍內對方的前線基地及重要節點,是一種極強的壓制,並且可以彌補目前困擾傳統的中程飛彈低費效比低的缺點

不僅如此,在尾翼關閉的狀態下,該型飛機還可以兼任目前B-2隱身轟炸機的低速隱身滲透任務。對於世界上的一些防空能力欠缺地區,進行威懾,相對於發展純粹的國產B-2,這也是一種性價比較高的解決方案。

但是論文中也指出,目前變體尾翼面臨的問題不僅僅是氣動與隱身方面的影響。關於如何在尾翼收攏時與機身完全融合銜接,尾翼操縱面設計,變體結構的可靠性以及先進材料方面仍然有所欠缺。

由於中國缺乏可變後掠翼式飛機的設計製造經驗,一般而言根據「裝備一代,研發一代,預研一代」的傳統,採用變體尾翼的隱身轟炸機,目前依舊處在結構論證階段,它更有可能出現在未來轟-20的改型上。

以前咱們開玩笑說,中國的空軍發展完全是摸著美國人的經驗過河。但是隨著咱們的飛速發展,即將面臨著無人可摸的狀態,未來中國空軍發展一定能走出一條貼合軍隊實際需要和具有自身特色的道路,就讓我們拭目以待吧!


註:本文系網絡轉載,內容為作者個人觀點、版權歸原作者所有,不代表本公眾號贊同其觀點和對其真實性負責,涉及作品版權問題,請與我們聯繫。

相關焦點

  • 外媒曝中國研發高超音速轟炸機:7倍音速,可2小時飛抵紐約「投擲任何東西」
    這些箭型飛彈、乘波體彈頭或者無人飛行器,在衝壓發動機、組合動力發動機或者火箭發動機等動力的推動下,達到10馬赫以上的高速,某些高超音速彈頭末端甚至可達20馬赫。SR-72技術結構與SR-71差異極大,它採用渦輪機和超燃衝壓發動機組合的動力方案,能以6倍音速巡航並搭載攻擊性武器,有可能成為全球第一款高超音速軍用飛機。
  • 尾翼穩定脫殼穿甲彈APFSDS為何能達到5倍音速以上的高速度?
    現代手槍發射的子彈,一般出膛速度都在450米每秒以下,有些微聲手槍,為了減少發射噪音,甚至故意讓子彈的出膛速度小於音速,也就是小於340米每秒;而現代步槍,大多數出膛速度在750米每秒以下,少數小口徑精確射擊步槍,或者狙擊步槍的子彈出膛速度,可以加速到900米每秒以上,這類子彈,最多可打到3000米之外。
  • 轟20今天首飛?空軍首次透露轟20外形,「20系生日」之際致敬殲20首飛10周年!
    關於轟-20隱形轟炸機的細節仍然很少,但人們普遍認為它是通用平臺。中國空軍招飛視頻中顯示的轟-20前端與B-2、B-21有明顯的相似之處。當飛機仍被罩布覆蓋時所看到的輪廓也顯示出駕駛艙兩側有兩個進氣口。
  • 英國軍工業最後的驕傲,50年前就能超音速巡航的TSR-2轟炸機!
    該型轟炸機最大航速可以達到2.35馬赫,在海平面能夠以1.1馬赫的速度飛行,具備超音速巡航能力。而這種能力,現在的一些四代隱身戰鬥機尚不具備。在計劃當時,是世界上最先進的作戰機種,擁有兩倍音速的最大速度與西方第五代戰鬥機方才普及的超音速巡航能力。其原型機之推力與SR-71大致相同,然因其重量遠較後者為輕,故其能量補充較後者更為快速。
  • 在那個氣動為王的時代,誰是最強二代機:F-4 VS 米格-21
    比如一架9G的飛機,它要經受相當於自身14.5倍重量、由下而上的氣動壓力而短時間內不解體;這意味著機身、機翼下方高壓區的強度和剛度要求比上方的低壓區要大得多。後掠翼設計則是為了加大展弦比,提高巡航升力的效率,改善載荷航程性能。不過由於單位面積上機翼的重量負載要高出20%,F-4在持續時間較短的盤旋中面對米格-21時並佔不到什麼便宜。雖然在美醜問題上,爭論者的主觀認識對其觀點影響特別大;但對於F-4來說,無論是東方還是西方的主流審美觀念中,它似乎都已經徹底淪為為醜陋的典型代表。
  • 飛機氣動布局雜談:水平尾翼到底放哪兒好?
    最常見的就是常規布局,也有叫「正常布局」,典型的就是:機身在中間,主翼在兩邊,尾翼分三片,全都放後面。這種布局雖然出現得不是最早,但應用得卻最多、範圍也最廣,也最大家所熟悉,可以說在所有機型上都有常規布局的身影,並且往往佔據主導地位。常規布局的機體,由機身、機翼、尾翼組成,尾翼又分為水平尾翼和垂尾尾翼。這些部件在外觀上基本一目了然很好區分。
  • 轟20終於驚豔亮相!官方發布高清視頻:新型隱轟氣動布局與B2類似
    中國的轟6改進型經常在南海和俄羅斯轟炸機聯合巡航,通過展現軍事實力有效地維護了主權和領土的安全,儘管如此中國仍然沒有放鬆研發新型轟炸機的進度。 轟20一個跟頭能翻十萬八千裡 軍迷和網友之所以關注轟20,是因為轟20的性能確實很先進。
  • 俄專家眼中的轟20太先進,三個大型內置彈艙,自家轟炸機或難產
    關於轟20的期待,大家從去年到今年反而是更加迫切了,而關於對轟20的各種猜測不僅是國內軍迷熱衷,國外軍事軍事專家也非常在意。畢竟轟20將是一款足以改變全球軍事格局的裝備,各個軍事大國無一不關注的,比如這次俄專家就展示了自己眼中轟20,簡直不要太先進。
  • 蓋住轟20的那塊布掀開了,氣動布局接近B2,隱身塗層或更先進
    從視頻中來看,掀開蓋頭後的疑似轟-20的戰機外觀非常接近B-2,氣動布局不出所料和B-2的飛翼氣動是一樣的。這就直接否定了軍迷很多關於轟20氣動的猜想,現在基本可以確定這就是一款飛翼造型,翼身高度融合的隱身戰機。這也說明轟-20和B-2同一類型的武器,也就是具備戰略和戰術轟炸能力,可以進行隱身突防。
  • 中美俄三國戰機時速對比,美國4倍音速俄羅斯3倍,中國殲20多少?
    在中美俄三國戰機時速對比中,美國戰機最高時速能夠達到4倍音速,俄羅斯戰機則為3倍音速,那麼中國殲20戰機的時速多少呢?目前這款戰機的最高飛行速度在2倍音速以上,並且具備超音速巡航能力,雖然飛行速度不是最快的,但卻是綜合作戰能力最強的一款戰機,這一點就連美俄兩個軍事大國也不得不佩服,同時隨著國產新型發動機研製工作取得突破,未來殲20的飛行速度完全可能進一步提升,接近3倍音速也不無可能。
  • 中美俄三國戰機時速對比,美國4倍音速俄羅斯3倍,中國殲20是多少?
    在中美俄三國戰機時速對比中,美國戰機最高時速能夠達到4倍音速,俄羅斯戰機則為3倍音速,那麼中國殲20戰機的時速多少呢?目前這款戰機的最高飛行速度在2倍音速以上,並且具備超音速巡航能力,雖然飛行速度不是最快的,但卻是綜合作戰能力最強的一款戰機,這一點就連美俄兩個軍事大國也不得不佩服,同時隨著國產新型發動機研製工作取得突破,未來殲20的飛行速度完全可能進一步提升,接近3倍音速也不無可能。
  • 機翼的副翼及水平尾翼
    為了避免在飛行中產生的彎曲變形太大,以及提高生存力,副翼常採用三個或更多的與機翼相連的懸掛接頭。這種安排的壞處在於:在飛行中由於機翼變形,使副翼的轉軸變彎,難以操縱活,甚至卡住。因此有的飛機將副翼分成幾段,每一段都獨立地與機冀相連,各段的梁再用萬象接頭或鉸接接頭連結起來,這些接頭可以傳遞扭矩,而不致影響整個副翼的受力。
  • 轟20可能採用渦扇20:動力足以支撐35噸的巨大載彈量
    (轟-20已經說了很多年,可就是沒有露面過)1月5日,空軍發布了一段4分鐘的短視頻,作為空軍今年招飛的宣傳片,而心細的網友們在最後的一秒鐘裡,看到了心心念念的轟-20轟炸機。為了能看得更清楚些,有不少網友專門暫停了視頻,截取了圖片,放大後反覆研究。
  • 通俗精華:飛機結構(美圖多多)
    在0.3倍音速以下,它的增加約在5%左右,因此可忽略不計。當速度進一步提高以至於接近音速時,由於飛機對前方空氣擾動導致的壓強變化會層層積累,於是在飛機前面,空氣密度會急劇增大。而當飛機以音速飛行時,由於擾動的傳播與飛機運動速度相同,這樣每一個擾動相對飛機來說就不再向前傳播,而是依次疊加在飛機頭部,造成擾動波的集中,形成一個波面。
  • 新轟6系列中,只有轟6N安裝了加油管!
    新轟六系列轟炸機可以說是舊瓶裝新酒,除了氣動外形基本還和原版的圖16有相似之處外,無論內部的設備和綜合作戰能力早就不可同日而語。
  • 中國轟20學美國飛翼布局取代常規布局,真的那麼完美嗎?
    美國諾斯洛普公司50年持續攻關,徵服飛翼布局,中國轟20緊隨其後飛翼布局的好處究竟在哪裡,為啥折騰幾十年全世界一直不敢用?都是常規布局在頂大梁?YF22為何超音速巡航不如YF23,多了2個尾翼是關鍵現代航空科技高度發達的今天,傳統氣動布局外形飛機飛行阻力是飛翼的2-4倍,飛翼堪稱飛行去未來,現代隱身戰鬥機,大型運輸機,大型長航時隱身無人機最佳氣動選擇之一。
  • 中美俄三國戰機時速對比,美國4倍音速俄羅斯3倍
    圖為殲20戰機在中美俄三國戰機時速對比中,美國戰機最高時速能夠達到4倍音速,俄羅斯戰機則為3倍音速,
  • 官洩轟20真身,或已首飛!分析表明很可能比美國B2更好!
    因此這種路線至少未來20年都不現實。如今,各國防空武器越來越先進,高速突防型轟炸機生存率越來越低,難以滿足國防需求。那麼採用隱身突防路線設計轟炸機無疑是最正確的選擇!二、那麼我國有沒有能力造出轟20呢?能不能解決發動機問題?類似B2、X47B類型的飛翼式轟炸機研製難點有這些:1、大型承力結構。2、複雜曲面結構。3、飛控設計。4、機身細節處理。
  • 中航工業霸氣宣傳片,結尾飛翼布局飛行器吸睛,轟20真的要來了?
    從這次公開的宣傳片視頻當中我們可以發現,轟20採用了先進的飛翼式氣動布局設計,飛翼之所以被稱為是「翼」,在理論上講其整個機體都是升力翼面,但是因為動力系統,載荷和燃料需要一定的空間,加之機體結構強度的設計要求,所以機體載荷段的翼形明顯沒有外端的翼形升力係數表現好
  • 轟20研發取得重大進展!關於它,你需要搞清楚的5個事實
    的英文字樣,都預示著轟-20的研發進入了關鍵階段,特別是其各個子系統不斷傳出研發進展印證了這一點。,國內關於BWB布局飛機的論文也很多,轟-20或許也會在氣動布局上具備「中國特色」。要知道,中國周邊,包括未來存在潛在戰場的東南沿海地區,現代化戰鬥機及其背後的預警機和以愛國者3為代表的地面防空網絡是很密集的,轟-20如果需要出第一島鏈、西太作戰,也需要高度的隱形能力,在殲-20上,中國突破了隱形飛機的關鍵技術,總體氣動布局隱形、隱形塗料甚至是超材料隱形的探索都取得實質性進展,而為轟-20量身定製的隱形技術中,包括前不久披露的「大S彎排氣管」等涉及紅外隱形的關鍵技術得到突破