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王者之翼——各国飞翼布局研发的过去与未来

2016-11-22 雪鸮 航空制造网



(一)


2016年珠海航展以“彩虹”-5、“翼龙”-II为代表的数款无人机成为航展的焦点之一,其中CH-805高速隐身靶机尤为独特——尽管它并不具备攻击能力,却采取了十分利于隐身的飞翼布局。


此前,解放军空军司令马晓天上将9月1日首度向外界确认了我国正在研发新一代轰炸机的消息;而仅仅两周过后,美军便为新一代B-21战略轰炸机正式命名为“奇袭者”,据图片显示,B-21也采取了与B-2类似的飞翼布局。


随着隐身时代的到来,飞翼布局正受到越来越多的重视和采用。那么,飞翼布局是否还拥有其它独特的优势?是否是未来战略轰炸力量的发展趋势?本系列将为读者剖析人类对飞翼布局近百年的探索及其技术特点。


诺斯罗普早年的探索


自从莱特兄弟将人类送上天空后,人们就在思考,如何飞得高、飞得快、飞得远。随着20世纪20年代航空工业的发展进入了井喷期,有越来越多的方案得到了实践。


杰克·诺斯罗普也是航空创新大军中的一员,他是美国诺斯罗普公司的缔造者(后合并成现在的诺斯罗普·格鲁曼公司)。从上世纪20年代开始,他就认为飞翼布局充满希望,因为飞翼布局与其他构型不同,如果尽可能将设备内置并利用少数几个翼面操纵,它有希望做到表面近乎没有凹凸从而大大减少阻力。而且,由于飞翼布局等于利用整个机身提供升力,内部空间极大,所以在航程上也有极大优势。正是由于这些优点,杰克从很早就开始考虑飞翼布局在军事和民用航空上的用途。


不过,虽然杰克·诺斯罗普对飞翼布局一直抱有极大的执念,但苦于公司刚成立时条件和设计人员不足,并没有余力发展他热爱的飞翼布局。待30年代公司财政状况稍缓后,杰克马上着手设计名留青史的验证机——N-1M,它于1940年7月3日首飞。


博物馆内展出的N-1M技术验证机。


原本杰克只是利用公司盈余的资金来验证自己的一种兴趣,这或许只是因为他的执念和商业上的一些潜力,不过有趣的是,历史却以一种一波三折的方式将他所钟爱的技术推向了巅峰,而诺斯罗普公司则成为了浪潮的先锋。


XB-35与YB-49


1941年5月,当世界还在为法西斯的肆虐横行而哭泣,诺斯罗普公司的工程师们却几乎高兴地睡不着觉。


美国陆军航空队考虑到未来跨洲际作战的需求,于4月11日向航空工业发布了研发洲际轰炸机的需求,主要指标包括16000千米的最大航程,以及13710米的实用升限。尽管联合飞机公司的方案最终击败诺斯罗普公司成为了B-36,而且当时仍有不少技术门槛,但由于飞翼布局的潜力巨大,军方还是给予了诺斯罗普团队一份合同,用来建造大尺寸的技术验证机以及前两架XB-35原型机,其指标比起B-36稍降。1941年末珍珠港被偷袭后,全美变成了一个巨大的军工厂,诺斯罗普的项目也被命令提速,军方命令诺斯罗普公司在1943年末必须交付第一架原型机。


XB-35设计草图。


1942年,全美沉浸在了复仇的怒火之中,用山本五十六的话说,就是沉睡的巨人被唤醒了。美国陆航获得了巨量的发展资金,对几乎有可能发展的每一种飞机都做了投资,XB-35项目也不例外。在1942年11月,双方签订了采购200架B-35轰炸机的合同。


XB-35装备普惠公司两台R-4360-17和两台R-4360-21星形螺旋桨发动机,每台功率2237千瓦,这样的动力对于最大起飞重量高达95吨的大家伙来说是有些不足的。


R-4360系列发动机。


XB-35翼展是52.43米,机翼前缘后掠角27度,飞机的总长度为16.18米。不过,由于XB-35采用了前所未有的构型,不同于常规的B-29、B-36等战机,XB-35没有尾翼和机身,稳定性只能依赖几片巨大的副翼和襟翼调整,这对于如此庞大的轰炸机来说是非常难的。因此,研发团队花了大把时间在提升飞行控制上,直到如今,飞翼布局的飞行操纵难也是其最大的技术障碍。


果然,由于飞控上巨大的难度以及战时物资和工人的紧缺,XB-35这个稍显“非主流”的项目被拖延了,因此美国陆航取消了XB-35的量产合同。但基于其研究价值,军方仍命令诺斯罗普公司继续低速生产B-35系列飞机用于测试,其中有两架XB-35原型机以及六架变化不大的YB-35型飞机。


B-35生产完毕后的合影。


二战即将结束之时,美国研发出了一批喷气发动机。初代的喷气发动机性能虽好,但耗油率极高,美国人在改进发动机的同时,必须寻找一款拥有大载油空间和良好气动外形的轰炸机来平衡这庞大的耗油率,飞翼布局的优势被重新重视起来。1945年6月1日,美国陆航决定让诺斯罗普公司把两架YB-35改装成喷气轰炸机,安装八台艾利森J35-A-5涡喷发动机,被命名为YB-49。此时二战大局已定,美国决心投资一些有前途的项目,因此无论是人力还是物力,该项目比起二战时的XB-35都有了更大的保障。


YB-49正面表面积极小,甚至有些类似于飞碟,在试飞的时候,其信号在地面的雷达上经常会消失,但当时还没有人意识到飞翼布局最大的优势在于隐身。


YB-49的布局减少了阻力和表面积,却有极大的升力。


起初YB-49项目进展顺利,由于喷气发动机极大提升飞翼布局的性能,在试飞的大多数科目都超过了设计要求,制造速度按计划进行,美国空军十分满意。


不过,在移交给美国空军后不久,其中一架YB-49就因为速度失控而坠毁。操纵难的问题依然没有解决,飞机甚至不能保持稳定的航线,或以恒定的高度和速度进行飞行,平飞时伴有持续蛇形运动,由此带来的振动使人难以瞄准目标。与B-29相比,YB-49在投弹测试中的轰炸平均圆概率误差和范围误差都差得可怜。


40年代末的航空技术是无法解决飞翼的稳定性问题的,因为当时仍然是靠人的经验来操纵。只有到线传操纵和飞控计算机出现后,才能基本满足稳定飞行的要求。


1950年美国空军终于失去了耐心。随着朝鲜战争的爆发,美国空军需要购买成熟的“即战力”,YB-49项目被取消,但是诺斯罗普公司领导下的飞翼技术依然作为一个国防研究课题得到美国空军的资助。


YB-49结构图。


纳粹德国的飞翼科技


说到美国飞翼技术的发展,就不得不提德国在这方面的研究。


二战时,德国的航空科技在世界上也属于最一流。由于战争局势的恶化,德国企图开发一批高科技武器来抵消盟军的数量优势,于是出现了一批有代表性的“末日飞机“,其中德国的飞翼布局飞机也曾被誉为”决战飞机“而寄予厚望。


德国在30年代就开始研究飞翼布局在滑翔机上的运用,而霍顿兄弟在1944年设计生产了一架满足戈林提出的“3*1000“(时速1000km/h,有1000kg载弹量,飞往1000km外进行攻击)需求的飞机,该机采用了飞翼布局和最新的Jumo-004B涡喷发动机,被命名为Ho229型战斗轰炸机。令人赞叹的是,德国航空工业当时已经发现飞翼布局具有隐身特性,有能力对英国雷达群进行突防。


Ho229设计草图。


二战结束后美国忙于搜罗德国科学家以及他们的资料,美国航空工业也派了代表团招揽愿意效劳的德国科学家。如同著名的纳粹科学家布劳恩一样,战败后的德国有一大批拥有飞翼布局设计经验的科学家(不仅仅是Ho229项目),他们都被诺斯罗普公司吸收,极大地充实了诺斯罗普的研制团队。这批人才为美国之后在飞行控制和隐身理论的发展上做出了极大的贡献,而这两项技术也是日后B-2隐形轰炸机的核心技术。


Ho229想象图。


自从德国科学家开始成批为诺斯罗普工作后,美国通过不断地试验和论证意识到了飞翼布局最大的优势在于隐身,自此之后美国才开始发展出针对雷达隐身的系统理论和设计要点。


美军和诺斯罗普、成千上万的科学家花了半个世纪来磨砺的这把宝剑,终于要出鞘了。


(二)


20世纪七十年代,冷战正酣,东欧前线的装备朝着有利于苏联的方向发展。苏联发展了“以陆制空”的防空理论,并在东欧构筑了人类历史上最密集的防空网;空中有数量庞大,性能极佳的截击机群;地面上更有几万辆坦克,十几万辆装甲车。而美国在欧洲大陆上所能依靠的唯有傲视天下的空中力量,美国空军不仅担任着战术支援的任务,还必须能够穿透密集的雷达探测网并摧毁苏联纵深的关键节点。


1978年已经批量装备苏军的S-300P防空系统。


美国已经在如何撕开苏军防空网的问题上思考了许久,得出的结论是,尽管利用电子干扰能够压制住一部分的防空系统,但只要苏军在后方的核心节点依旧能够运作,那么美国终究无法击败苏联的防空系统,更何况苏联还有一大批优秀的战机。因此,美国必须在苏联无法探测到的前提下渗透至苏联后方实施打击——这个解决方案就是隐身。


美国从五十年代开始就持续对隐身理论、电传飞控和飞控计算机进行投资。1973年洛克希德公司就开展了F-117“夜鹰”隐身攻击机的研制,不光验证了隐身理论,还在飞控和隐身涂料上开创了先河。


不过,F-117尽管隐身,但仍属于战术飞机,难以满足打击苏联战略目标的需求,并且由于是第一代隐身战机,仍然有着一系列不完善之处,隐身效果并未磨合到最佳。在F-117上小试牛刀后,美国航空工业对隐身的研究更加系统化了,他们已经具备了设计隐身战略轰炸机的先决条件。


对于诺斯罗普公司来说,他们已经准备了半个世纪,但是它还有最后一个对手需要打败。


美国空军在1980年9月提出了“先进技术轰炸机”(ATB)的征询书,其中将低可探测性(雷达隐身)列为了重中之重。由于此项目技术风险极大,航空巨头们纷纷“抱团”。最后的竞争是来自于洛克希德和罗克韦尔公司的“高级钉”方案和来自诺斯罗普、波音和LTV公司的“高级钻石”方案,而“高级钻石”方案就是XB-35与YB-49的发展,也就是B-2的前身。


洛克希德/罗克韦尔“高级钉”方案。


洛克希德的方案非常类似于F-117的放大版,相对而言是一个比较稳妥的方案,可以看成是飞翼布局再加上粗长的尾椎和两片巨大垂尾(而B-2方案则用一片“海狸尾”就代替了)这一设计保留了一定常规布局的优势,但在隐身性方面则比完全是飞翼布局的“高级钻石”差了一个档次。相比于F-117,“高级钉”并不是一款革命性的作品。


1981年10月20日,美国空军宣布诺斯罗普团队成为了ATB项目的赢家。此时此刻,飞翼布局的探索者杰克已经是耄耋老人了,当他在1981年离世前看到B-2轰炸机的模型,他感叹道:我明白了上帝为何让我多活25年。


杰克与B-2研发团队合影。


“幽灵”现身


B-2的研制工作在极度秘密的情况下开始了,美国严禁任何外国国籍人士参与此项计划,大部分供货商都不知道自己是为什么项目供货,美军甚至强行让一位工程师的加拿大妻子入了美国籍。就连总装工作,也放在了美军自己在加州帕姆代尔的42号工厂,如此谨慎的保密工作让民众在“幽灵”出世后三年才得知它的存在。


为数不多的B-2总装现场照片。


B-2战略轰炸机长度为21.0米,翼展52.4米,实用升限15200米,油箱容量93520升,航程为12000km,机翼后掠角为33度。为了优化隐身和气动性能,B-2不但在表面上覆盖了一层特殊材料以保持相同的电导率,并减少机身上的缝隙,还针对高亚音速设计了超临界翼型以加速部分气流。


在ATB计划中,美军对新战略轰炸机的航程、载弹量以及低可探测性提出了很高的要求,而这恰好都是飞翼布局的最大优势。飞翼布局拥有广大的内部空间——它相对于常规布局并没有占据空间较大的纵向主梁等结构,就有更大的空间搭载多余的燃油和弹药;相对于常规布局来说,飞翼布局庞大的翼面积能提供更大的升力,这也可以节省燃油或是提高飞行性能;而独特的肩部进气道和在机身上方的尾喷口更是别具匠心,不但利用机身遮挡住了来自地面的雷达波,更在机身上下方产生了气压差,又提高了升力。仅仅从这三点来说,B-2的气动设计已十分出色,具备了成为划时代战略轰炸机的先天优势。


尽管战略轰炸机对机动性的要求不大,但在起降作业和紧急时刻仍十分重要。相比于YB-49,B-2的最大进步就是显著提升了飞翼布局的飞行可靠性:在电传飞控得到应用的基础上,B-2在两个尾喷口中部设置了一片巨大的“海狸尾”,主要用于平衡起降时紊流产生的颠簸,部分代替了常规布局中的尾翼和垂尾。剩余八片翼面起到控制飞机盘旋、俯仰和滚转的作用,其中最外侧的翼面还可用于减速。


飞机中部尾翼被称为“海狸尾”,另外还设置了八片翼面。


B-2“幽灵”的隐身措施值得大书特书,根据诺斯罗普公司的统计,应用于B-2的隐身技术就多达数百项,设计细节一变再变,可谓是精益求精。


除了飞翼布局这个先天隐身优势外,工程师还首先采用了相互平行的翼型。由于金属物体反射雷达波不可避免,只能尽可能将其降低到可以忽略的程度,而为了不让雷达波向不同方向的反射暴露飞机的坐标,就必须让雷达波只向少数方向反射。因此,保持平行的翼型让反射波“可控”在少数角度内,也是未来诸多隐身飞机的设计原则之一。


B-2轰炸机的动力设计。


B-2轰炸机的所有固定开口都位于机身上方,让地面雷达无法照射到飞机最大的两个信号源——进气道和尾喷口,更起到了提升升力的妙用。不过,这仍然无法避免来自空中的雷达信号以及部分热力学特征,如果不加以修形,苏军的截击机依然可以照射到发动机转动的叶片。对此,诺斯罗普公司为B-2设计了独特几何构造的S型进气道和二次冷却的旁路通道(在机身中部偏后),雷达信号经过了扁平的进气口和S型进气道后已经多次反射,衰减到了能够忽略的程度;发动机燃烧后的热空气也能得到足够的冷却。S型进气道设计是B-2以及之后隐身机的核心技术,极大地减少了来自动力系统的信号特征。


飞机上诸如进气道和弹仓缝隙等固定开口还需要涂上雷达吸波材料(RAM),其组成成分是一种有机铁盐,是美军发展的第二代隐身涂料,解决了F-117隐身涂料过重的问题。RAM涂料呈现铁灰色,在把雷达波能量转换成热能上有着极高的效率。全机涂上厚度适当的涂层后,敌方探测雷达的雷达波在照射到涂层后,涂层前后两面反射的雷达波会发生干涉,从而相互抵消转化为热能。类似的概念就是光学镜头的镀膜,可以消除不必要的光线。


两个机翼各埋设两台F118-GE-100非加力涡扇发动机——它是由B-1轰炸机的F101型发动机发展而成,但涵道比有很大降低,性能更类似于GE公司同样发展自F101型的F110系列发动机。F118只需要较小的进气和排气口,这对于隐身来说无疑是有利的。每台发动机可提供最大77kN的推力,能推动B-2以0.95马赫的最大速度飞行,托举起170.6吨的最大起飞质量。


B-2最终于1997年4月服役。由于冷战结束,B-2只生产了21架,平均每架造价为24亿美元,B-2轰炸机单位重量的价格高达黄金的三倍,真可谓是“金子堆成的飞机”了。


B-2与它的“祖宗”N-9M。


很难想象B-2的出世带给当时的世界多少震撼,其科幻的造型显然成为了美国主宰天空的象征,对其他国家构成了不对称的单边威胁。


猛禽的孪生兄弟


获得隐身打击能力后,尝到甜头的美国空军为了加强欧洲前线的制空权,决定投资研发隐身战斗机,也就是大名鼎鼎的“先进战术战斗机”ATF计划。作为最终竞标成功的YF-22的对手,诺斯罗普公司和麦道公司联合研制的YF-23“黑寡妇2”同样堪称当时航空界的顶尖作品,其技术先进性比起“猛禽”有过之而无不及,败北的主要原因是技术成熟度和成本原因。从今天的眼光看,隐身、航程和超音速巡航性能更出色的“黑寡妇2”或许更适合亚太战场。


YF-23起初被人们认为是外星科技。


YF-23在隐身方面大约比YF-22强50%。由于其在设计中使用了大量源自B-2的设计成果,因此它虽然没有B-2轰炸机独特的飞翼布局,却蕴含了“幽灵”的设计思想。


YF-23设计草图。


诺斯罗普/麦道团队对于ATF计划有着自己的思路。在空气动力学上,ATF的设计重点在隐身外形、超音速巡航能力以及机动性上。YF-23设计团队认为未来空战的交战距离主要在视距外,因此着重于隐形外形;其次是要满足高效率的转场作战能力,所以YF-23的超音速巡航速度高达1.8马赫;最次是机动性,YF-23在这方面仅仅达到了略高于三代机的水平。而它的对手YF-22在这三方面和成本上做得比较均衡。


YF-23继承自B-2最重要的设计思想,就是保持机身简洁。由于机体表面的不规则是反射信号的最大来源,减少翼面数量也成为最直接的隐身手段。YF-23采用了V形全动尾翼,等于把尾翼和垂尾“融合”起来了(由于垂尾是信号的大反射源,四代机纷纷使用倾斜垂尾来减少信号反射,YF-23则干脆取消了垂尾)。尽管取消一个翼面会影响机动性,但诺斯罗普和麦道公司的工程师认为相对于增加的隐身性能,这是很值得的牺牲。


YF-23给人最大的印象莫过于那怪异的菱形机翼——两片机翼的前后略角均为40度。YF-23的设计团队之所以选择这样一个机翼形状,就是因为要贯彻极致隐身的思想。YF-23继承了源自B-2的X形四波瓣反射特征。要实现四波瓣反射,机翼前后缘在水平面内必须平行,形成类似于菱形的形状。这样一来,研发团队要么采用后缘后掠设计,形成后掠翼型——基本类似B-2的机翼,但那样意味着几乎没有拿得出手的机动性;要么采用前掠翼型,但经过NASA的实验表明,前掠翼会产生很大的阻力,超音速巡航性能会下降;要么采用后缘前掠设计,形成对称菱形翼,也更利于结合整个机身。在这三种翼型里,菱形翼的机动性最好,也有空间布置更大面积的襟翼和副翼调姿,而且宽大机翼更有助于增加升力——YF-23的翼面积达到了88.26平方米(YF-22的翼面积为77.1平方米),产生的阻力还略小,这一设计赋予了YF-23更大的航程。


YF-23的后机身也借鉴了B-2的隐身和散热措施。


YF-23并没有采用和B-2相同的肩部进气道,但依旧把尾喷口放在了机身上方,这也是借鉴了B-2轰炸机提高升力、减少尾喷口反射信号的一大手段,弊端就是牺牲了不少机动性。


YF-23的正面迎面阻力略小于YF-22。


尽管YF-23最后败于YF-22,但“黑寡妇2”的确在不少方面超越了“猛禽”,它毫无疑问是更具突破性的作品,其众多独特设计值得后来者借鉴,也是诺斯罗普“飞翼传奇”反哺战斗机技术的最大成果。


(三)


美国海军和空军素来存在竞争关系,当海军看到空军进入“隐身化”时代后,也不甘落后,除了提出独立于ATF计划的隐身版“雄猫”外(NATF计划),还打算在隐身攻击机领域先行一步,获得“先进战术攻击机”ATA项目的主导权。


“复仇者”的挽歌


美国海军正式在1983年提出了ATA计划,诺斯罗普、LTV和格鲁曼公司组成一组参与竞标,而通用动力公司则和ATF计划的竞争对手麦道公司合作。诺斯罗普团队的设计非常类似B-2轰炸机的缩小版。然而,虽然B-2的设计经验可以借鉴,但在机动性上却难以达到攻击机的要求。


相比之下,通用动力公司颇为激进的方案——“酒渣”,采用了三角飞翼,能够在相同的条件下冲击更大的极速(0.85马赫)。最关键的是,它的载弹能力比A-6E高40%,航程多60%,同时横截面积却极其小。由于飞翼布局在机动性上有着天生的劣势,“酒渣”着重提高了飞机的增速性能和盘旋速度。“酒渣”在机体后部设置了九片翼面,在机翼前缘末梢也设置了一片扰流片,使其瞬时盘旋角速度和最大盘旋角速度都超过了A-6E,甚至最大盘旋角速度要比F-18C还要好。


在被ATA项目选中后,已是A-12“复仇者II”的“酒渣”方案已经越来越趋于成熟。美国海军宣布购买620架,海军陆战队购买200架,空军也考虑购买400架。1987年,A-12项目进入了“全尺寸发展”状态。


A-12“复仇者II”攻击机的详细结构图。


A-12唯一的革命性突破在于隐身性能。它没有尾翼和明显的机身,整架飞机完全是一个三角形。其机翼面积达109.6平方米,翼展20.2米,前缘后掠角约为47度,且机身可以折叠。三角形的布局不仅能有效利用航母上的宝贵空间,也有利于降低机翼载荷,以及航母上的起降。


庞大的翼面积也赋予了“复仇者”极大的内部空间,其三个武器舱的最大有效载荷可达约6吨以上,相当于第一代隐身攻击机F-117“夜鹰”的三倍,而A-12机体只比F-117稍大一些。


动力系统方面,A-12沿用了飞翼布局的经典设计,将尾喷口设置在了机身上方,整体采用S型进气道。内部安装两台GE公司的F412涡扇发动机,即不带加力的F404发动机(空军版有计划安装F100系列发动机以适应F-15、F-16的后勤系统),每台F412的最大推力为71kN。


总的来看,A-12是第一款在隐身性和机动性方面做到良好平衡的飞翼布局飞机,其发动机推力并不大,但A-12具备了不俗的空战和打击能力。


然而,如同它那些不凡的前辈一样,“复仇者II”再次输给了战场以外的敌人——成本。随着苏联解体,美军各种高科技武器纷纷失去了假想敌。而“复仇者II”直逼两亿美元的单价,对于预算大大缩减的美军来说是难以承受的。于是,A-12与难兄难弟“隐身猫”一同被“预算大刀”砍掉,而舰载机的后继机型最终确定为今人熟知的F/A-18E/F“超级大黄蜂”。


21世纪的美利坚飞翼们


进入新世纪后,飞翼布局也延伸到了无人机上。侦察无人机必须同时满足长航程、长航时、隐身性能好等条件,对机动性、速度等要求相对较低,这十分符合飞翼布局的特点。


彼时,飞翼布局早已不是诺格的专利。针对美国空军和海军对于无人机不同的需求,美国三大军火巨头分别投入巨资研制。


洛克希德·马丁公司著名的“臭鼬工厂”设计了RQ-170无人机,其起初定位为侦察无人机,但洛马公司也预留了开发其他功能的空间。


RQ-170的设计中规中矩,堪称缩小版B-2。良好的气动效率赋予了其极大的航程。不过,一架RQ-170在伊朗执行任务的时候,因被伊朗以GPS干扰手段锁定,错判了坐标而降落,并因此被伊朗俘获,造成了美国技术的泄漏。


RQ-170设计图。


尽管RQ-170被俘获导致的技术泄漏与“臭鼬工厂”的气动设计无关,但这几乎也宣判了洛马公司源自RQ-170的其他改型的死刑。


不过美军并非没有备选方案。在NASA和国防高等研究计划署的合作下,波音公司和诺格公司分别发展出了X-45和X-47系列试验机。


自从收购麦道公司后,波音公司不但扩大了庞大的客机、军机产业链,也继承了麦道公司用于秘密军品研发的、与“臭鼬工厂”齐名的“鬼怪工厂”,并借此获得了A-12攻击机的研发经验。“鬼怪工厂”主持的X-45系列验证机就有着A-12布局的血统。


波音公司在设计时充分考虑到了今后“察打一体”的需求,着力提供更好的飞行性能。相比于RQ-170以及之前其他的飞翼布局,X-45的后掠角更大,形状更类似于风筝,线条相当简洁。到了X-45C,它不仅仅拥有更快的速度,也由于较长的机身,因而能装备体积更大的武器。


波音与NASA合作研制的X-45C,又称“魔鬼鱼”或“幽灵射线”。


诺格公司在飞翼布局上的研究从未落后,此次它们也试图寻求更大的突破。从某种程度上,诺格的X-47B可以看做是前两者的融合。


诺格公司的X-47B已不再是“纯飞翼”布局,而是X-45C式的布局(风筝布局加上两片尾翼操纵)和B-2式的融合,这样就兼具了两者的许多优点。


在不影响隐身性的前提下,X-47B在拥有了风筝布局的低阻力特性和较长的弹仓的同时,也融合了飞翼布局的高气动效率和宽大的内部空间,以及相对于风筝布局来说较为良好的操纵性。可以说,X-47B是两者平衡的一个作品,而诺格公司可谓将飞翼布局玩出了花。


2016年,老牌飞翼研究机构诺格公司中标美国空军新一代B-21“奇袭者”战略轰炸机。美军对B-21寄予了厚望,宣称要采购一百架以上。就诺格公司展现的技术实力而言,这应该会是一款出色的隐身轰炸机。


B-21。


美军放松了对B-21航程的需求,稍微缩小了机体。这使它尽管不具备其前辈B-2那样的洲际航程,但却能够布置更长更宽的弹仓以适应“导弹化”的轰炸手段。


相比于B-2,B-21会在隐身性能上更进一步。B-21相比B-2略小,机体线条更为简洁,后方也减少了凹凸。为了适配两台F135无加力型发动机,B-21对进气道的轮廓做了修形,并且非常有可能采用DSI进气道技术。


唯一可虑的就是成本问题。尽管诺格公司宣称能将每架轰炸机的成本控制在5.5亿美元内,但是在F35战斗机的单价都高达1.5亿美元的现在,这显然是很难做到的。成本的高涨很可能迫使美军削减采购数量,而研发中的种种不确定因素也会对整个项目起到干扰。


其他主要国家的探索


在美国人吸收纳粹德国科技的同时,苏联也获得了德国飞翼设计的资料。苏联人同样意识到了其作为轰炸机的潜力。在二战后不久,图波列夫设计局就提出过外挂五台发动机的图202方案,但是很快因为飞控问题无法解决而放弃了。


图波列夫设计局的图404方案(下)和前身图202方案(上)。


电子工业上的相对落后导致苏联在飞控系统上的发展较为滞后,迟迟无法重启明知潜力巨大的飞翼布局。直到美国推出F-117、开始研发B-2的时候,电子工业有了一定进步、且大受刺激的苏联决心研制自己的隐身战略轰炸机。图波列夫和米亚西舍夫设计局参与了竞争,最终图波列夫的方案被称为图404。总体而言,苏联的设计方案神似B-2,称作“B-2斯基”丝毫不为过。但是苏联解体后,这款方案也只能停留在图纸中了。


俄罗斯电视台公布的米亚西舍夫设计局方案吹风洞图像(左)。


经济状况逐渐好转后,俄罗斯在近年来重新恢复了高技术飞机的研制工作,其中就包括米格公司的“电鳐”无人机。与法国等欧洲国家研制的“神经元”无人机类似,“电鳐”也体现了俄罗斯对无人机在未来“五代机”时代的定位的思考,并且“电鳐”也具备了上舰的潜力。


米格公司设计的“电鳐”无人机。


2015年,俄罗斯国防部一度宣称其PAK-DA战略轰炸机将在2023年服役。该机由图波列夫设计局设计,尽管采用了翼身融合以提升气动效率,但是它下挂的加力发动机仍然会成为巨大的反射源,隐身性能存疑。


PAK-DA想象图。


由于需求和投入等原因,欧洲国家一直没有拿出一款自主设计的四代机,在设计水准上已逐渐落后于美、中、俄三国,因此欧洲决定在五代机的标准和研制上先声夺人。在法国的主导下,欧洲开始了“神经元”无人机项目(其他参与者包括德国、瑞典、西班牙等),决定集全欧洲之力研制一款优秀的无人机。


但是,欧洲在战机的通信、对飞翼布局的飞控上缺乏研究,在隐身措施上更是直接跳过了四代机的锤炼,因此在这个项目充其量只能算达到了X-45C的水准,欧洲建立的“五代机”标准难以让其他国家信服。


“神经元”无人机的布局十分类似于波音公司的“魔鬼鱼”。


中国在飞翼布局上的研究起步较晚,但近年来逐渐开始收获成果。我国在2012年开始密集试飞采取飞翼布局的“利剑”无人机。尽管其隐身外形并未做到完美,但这只是一款技术验证机,我国主要是利用它在飞控上积累经验。


由沈阳所设计、中航洪都制造的“利剑”无人机。


此外,去年有网友拍摄到了一架改装自轰-6的试验机,其机身关键部位——各个机翼的边缘,以及发动机前端都敷设了黑色的隐身材料。如果这张照片为真,那么可以肯定的是,中国关于轰炸机隐身材料的研制已经取得重要的进展。

网传试验新型隐身材料的轰-6。


“冠军临瀚海,长平翼大风。”空军司令马晓天的讲话,让我国正在研发中的战略轰炸机项目得到了更大的关注。如果不出意外,这有可能是一款布局类似美国B-2或者X-47B的隐形轰炸机。长久以来,我国一直缺乏战略轰炸机这一“大国重器”,但随着歼-20、运-20的研发成功,我们有理由相信 “轰-20”项目也必将收获成功。





来源:澎湃新闻


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