沈飞的飞翼无人机能否上舰,这是个问题


前段时间,中国官方航空业媒体发布了反映中航工业航班的宣传片。这个宣传片首次揭示了飞翼无人载体的想象力。此外,近年来,飞翼隐形无人机在美国已经变得流行。美国X-47B无人机也在船上进行了测试。 MQ-25舰载油轮也有飞翼布局招标方案(虽然投标失败),给人留下了印象。在未来,用于着陆打击和支援保障的无人机将不可避免地具有飞翼布局的模型。看来沉飞的飞翼无人机就在船上。然而,飞行有翼无人机可能并不像每个人想象的那么简单。

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促销中出现的飞翼无人机看起来像X-47B,采用双扫描设计,注意已打开的分离舵。发动机似乎增加了力量。

飞翼最大、也是最早被发现的优势之一是亚声速巡航效率高,当年德国也好、美国也罢,都是冲着这一优势发展飞翼飞机的。所谓的亚音速巡航效率高,没有什么是阻力小,升力大,升阻比高。亚音速飞行的阻力主要是由于摩擦阻力。摩擦阻力主要取决于飞机的渗透区域(也称为“潮湿区域”),其可简单地视为暴露于空气的表面区域。在相同纵横比的情况下,飞翼的湿区域相对较小。飞翼在机翼和机身之间几乎没有明显的区别,可以用来产生升力。为了增加升阻比,机翼的纵横比通常是相同的。因此,测量飞机的亚音速巡航效率的参数是“渗透区域纵横比”,其是相对渗透面积(渗透面积与翼面积的比率)与纵横比的比率。在这方面,飞翼具有无可比拟的优势。我们可以比较当代和相同数量的飞翼布局飞机和传统布局飞机。尽管Vulcan轰炸机的尺寸比仅为3.0,而B-47的正弦比为9.4,但“Vulcan”可以被认为具有变形的飞翼布局,并且其渗透纵横比是相等的。电阻比是相等的。此外,飞翼的较大翼面积大大降低了单位面积的机翼载荷,而整个飞机的重量分布更加合理。

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最早的飞翼研究主要是由于这种布局中亚音速巡航的高效率。 Vulcan飞机的纵横比较低,但翼型很大,升阻比不小。

当人们开始开发隐形飞机时,他们发现了飞翼的另一个优势。隐身性能好。由于飞翼布局与机身高度融合,表面由光滑连续的曲面组成,并且几乎没有空腔,锐角,强烈的雷达反射源如凸起,进气口通常放在在地面雷达上看不到的上表面。特别是,垂直尾部被消除,减少了飞机的大型雷达反射源。所以它非常适合隐形飞机。美国的B-2和海军的A-12舰载飞机计划使用了飞翼的布局,这是考虑到这一点。

但飞翼布局的主要问题是控制更加困难。由于飞翼取消垂直尾翼,这将首先导致航向稳定性问题。当飞机飞行时,它将“突然左右”,这不能保证飞行方向的稳定性。早期的飞翼通常在后缘使用一些小的垂直稳定器,但这会降低飞翼的隐身优势,并且不会从根本上解决航向稳定性问题。机翼必须使用新的控制面而不是垂直尾翼功能,例如开裂式阻力方向舵。它通过增加一个机翼的阻力来控制和维持飞机的航向稳定性。另外,如果机翼的长度或机翼的弦长不够大,那么设置在机翼后缘上的控制面将不足以用于连接控制扭矩,并且还会导致飞机附件控制的麻烦。

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美国海军的A-12可能是第一架飞翼航母,但由于各种因素,飞机最终下马。

另外,由于纵向和横航向配平都依靠机翼后缘装置进行,这很容易导致多个方向发生耦合。由于这些舵面位于飞翼的后缘,因此它们通常不能单独或单独工作。有时舵面负责多个舵面。例如,它既可以是电梯也可以是副翼(某些飞机使用副翼副翼),也可以承担襟翼的作用,其中一些是方向舵和减速器。舵表面的一些运动可以在纵向,横向和横向上产生耦合。这需要控制系统中的“解耦”,这涉及非常复杂的控制问题。因此,飞翼最重要的是解决控制问题。这既有硬件创新,也有软件和控制理论方面的问题。这仍然是一个简单的飞行,如果你移动一点,它甚至更难控制。今年4月,一架N-9M飞翼在美国坠毁,可能与控制系统无法控制其机动有关。

对于基于舰载的飞机,由于对起飞和着陆性能的更高要求,航空母舰可以执行复杂的纵向和横向振荡以及上下和起伏。此时,需要频繁调整机翼后缘的控制并保持一定的迎角。飞翼控制系统要求更高。

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4月,一架N-9M飞翼在美国坠毁。

到目前为止,尽管提出了许多航空母舰布局解决方案,但它们都没有最终服务。从上世纪美国海军的A-12运载机到过去几年开发的X-47B运载机,外界认为“改变航母的战斗模式”。而X-47B飞翼专家Northrop Grumman的开发甚至放弃了使用X-47B开发结果来争夺MQ-25项目的努力,而洛克希德马丁公司的飞翼计划也在MQ-25项目竞标失败中再加上美国空军未来的隐形油轮计划,没有纯飞翼,这确实使飞翼布局适合于船舶,尤其是它是否适合于该船。油轮的任务(燃料密度相对较小且体积要求很高)值得怀疑。

这是否是飞行控制的原因,面积比率的问题,或纯粹的巧合仍然是未知的。但无论如何,从这个角度看,沈飞宣传片中的飞翼布局无人机最终能否成功上舰,可能还真要打个问号。

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洛克希德马丁的飞翼布局MQ-25计划最终失败,目前没有载机飞出原型阶段。