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版主:黑木崖
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中國航空科技達到無尾自由了
送交者:  2025年08月26日05:12:38 於 [世界軍事論壇] 發送悄悄話

中國航空科技達到無尾自由了

無尾飛機是很久以來的夢想。

飛機尾翼是用來控制飛機姿態的。常見的尾翼是三翼面:一個垂尾,一對平尾。高性能飛機可能採用四翼面:雙垂尾加平尾。

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常見尾翼有很多變形,但都帶來結構重量和飛行阻力。說到底,尾翼就是較小、以氣動控制而不是升力為目的的“機翼”。有的全動,有的分固定面和活動面,但依然是通過與機翼同樣的機理,像產生升力一樣產生控制力矩。

不管用什麼原理解釋機翼的升力機制,機翼說到底就是用阻力換升力的裝置,阻力則用動力克服。所以飛機必須有動力,不管這動力來自自身的發動機推力,還是來自高度帶來的重力。換句話說,尾翼的控製作用越好,阻力越大。無尾翼當然就消除了相關的阻力。在隱身時代,不存在的反射面才是真隱身,無尾也是剛需。

當然,無尾翼不是真的取消了尾翼,只是取消了垂尾,平尾或者相應的裝置還是有的。飛機的關鍵在於升力,但萊特兄弟發明飛機不是因為發明了機翼,李林達爾等人已經通過滑翔證明了機翼的升力基礎,茹科夫斯基等人更是在理論上奠定了升力的基礎。萊特兄弟的決定性貢獻在於實現可控飛行。

那還是飛機設計“沒有規矩”的時代,萊特兄弟把尾翼搬到前面,實際上是鴨式飛機。更重要的是,萊特兄弟用捲動翼尖實現了橫滾控制。更加有效、對結構和機械更加友好的副翼是寇蒂斯隨後發明的。萊特兄弟和寇蒂斯的專利官司扼殺了早期美國飛機的發展,直到一戰時代羅斯福(時認海軍部副部長)一聲令下,把所有人的專利統統收繳到國家主管的專利庫,誰都可以在繳納國家規定的“公平費用”後使用,才解決了美國航空工業的起飛問題。專利庫在一戰後解散了,回歸傳統專利制度。很多人懷念,認為現在應該重拾專利庫制度,避免大公司之間用專利護城河阻撓科技發展,這是題外話了。

在二戰前後,德國人霍頓兄弟(Walter and Reimer Horten)和美國人傑克·諾斯羅普(Jack Northrop,諾斯羅普飛機公司的奠基人)發明了無尾飛機,但太超前於時代,很快成為故紙堆里的稀罕事。

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無尾飛機要飛起來不難,難的是保持飛控。俯仰控制力臂太短,偏航控制需要差動阻力,這些問題直到B-2才得到解決,但依然算“黑科技”。

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此後,諾斯羅普、洛克希德、麥道都推出不同型號的無尾飛翼,波音的“翼身融合體”也可看做無尾飛翼的一種變異。

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諾斯羅普X-47B

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洛克希德RQ-180

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波音X-48

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麥道X-36

現在是中國航空科技爆發性發展的年代,中國當然不放過無尾飛機這一賽道,也成果不菲。無人機一馬當先,攻擊-11和彩虹-7都是例子。

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攻擊-11

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彩虹-7

到這裡,還可以說是中國摸着美國的尾巴走。但接下來就倒過來了。

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網傳的成六

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網傳的沈六

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新近流傳的另一種不知名的無尾戰鬥機

從2024年底到現在,網上接連流傳至少3中無尾戰鬥機。在此之前,戰鬥機無尾化已經談了有一段時間了,但落地的一個沒有,直到中國悄悄地炸響了驚雷。南北雙六是接連炸響的,第三個以世界航空發展的一般速度衡量,也相隔不長。

必須提一句:這些是已知的超音速無尾飛機的首創,三個實例全在中國。

戰鬥機顯然可以得益於無尾的好處。全向隱身和穿透制空是第六代戰鬥機的基本特徵。這不是前向隱身和前線空優的簡單外推,而是革命性的。前向隱身和前線制空依然是線性作戰,頂多滲入到淺近縱深。全向隱身和穿透制空則是網格化作戰,在整個戰場上遍地開花,。這不只是直撲胸膛,而是對着頭頂、腳踝、腰椎、膝蓋、脖頸、肩窩、後背、屁股統統刺下去。不僅要一擊倒地,更要一擊肢解。

因此無尾不只是加成,而且是剛需。但只有中國不僅做到了,而且飛上了天。美國F-47在PPT上實現了,FA-XX連像樣的PPT都沒有。英國、法國的下一代戰鬥機都只敢淺V尾,不敢無尾。

無尾飛翼已經不算新了。相關飛控技術依然在歐美屬於高大上,只有老字號敢玩,一般人玩不起。歐美至今也只在低機動飛機上玩,高機動飛機只有X-36那樣的研究機或者F-47那樣的PPT戰鬥機。

量變導致質變,高機動飛機對飛控的要求不只是對低機動飛機加料。在極限條件下,很多過去不必考慮的問題都出來了。比如說,大迎角下,翼面上氣流容易發生分離,那時升力喪失,控製作用喪失,沒有相應反制的話,然後就沒有然後了。但無尾不僅無尾,鴨翼也最好沒有,所以F-47的鴨翼引起很多爭議。

問題是,沒有鴨翼的話,大迎角時如何確保不發生氣流分離?成六、沈六和新六(在沒有更多細節和信息的情況下,姑且稱為新六)顯然都是高機動的,也顯然沒有鴨翼,只能猜想是某種複雜的渦流控制提供的可靠氣動控制,可能還有矢量推力的幫助。中國的矢量推力三條腿走路,既有俄系3D轉動噴管,也有美系的2D擺動擋板,還有獨特的“轉動噴管加指節擋板”的兩級矢量機制。現在的圖片還很模糊,不好判斷這三種六代機採用了那種機制,或者說有沒有矢量推力,但做不到高機動是拿不到准生證的。

俯仰控制還好想象,偏航控制在無尾飛機上通常是通過差動阻力實現的,具體來說,就是開裂式副翼。這增加阻力,有損隱身,但是“必要的邪惡”。成六採用獨特的兩段式外段可偏轉副翼,具體機制依然有待理清;沈六和新六在沒有更多信息之前,姑且認為還是開裂式副翼。挑戰在於:這些偏航控制方式需要適應高速度、大迎角狀態下的高負荷工作,這超出了長期領先的西方技術前沿。

麥道X-36採用超大的鴨翼,波音F-47似乎保留了鴨翼,應該就是為了解決開裂式副翼控制力度不足的問題。但中國“六代機三劍客”做到了,因為中國已經做到了“無尾自由”。這意味着氣動和數字電傳飛控兩方面的熟能生巧。

上一個先進航空技術迅速被中國玩成白菜的是DSI進氣口,結果弄到“超級得親媽都不認識的超級米格-21”教練-9都用上了DSI。接下來該無尾了。應該不至於再來一個無尾的超超級米格-21?


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  據說,垂尾是控制超音速時的橫向穩定的  /無內容 - 畢雲濤 08/26/25 (247)
  側風對無垂尾影響大還是對有垂尾影響大?  /無內容 - 漁樵閒話 08/26/25 (241)
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