【現(xiàn)代軍用飛機(jī)的“新設(shè)計(jì)”】

　　編者按：

　　縱觀歷史，戰(zhàn)爭(zhēng)是人類(lèi)科技進(jìn)步的重要推動(dòng)力，這一點(diǎn)在航空工業(yè)的發(fā)展上體現(xiàn)尤為明顯。從兩次世界大戰(zhàn)至今，各國(guó)迫于軍事的壓力，不斷對(duì)軍用飛機(jī)提出更高的要求。在高速迭代中，產(chǎn)生了許多“新設(shè)計(jì)”。即日起，《科普中國(guó)-軍事科技前沿》推出系列作品，立足當(dāng)下，展望未來(lái)，和大家一起聊聊未來(lái)軍用飛機(jī)可能出現(xiàn)的“新設(shè)計(jì)”，歡迎關(guān)注。

　　出品：科普中國(guó)

　　作者：李小白（中國(guó)航空學(xué)會(huì)會(huì)員）

　　策劃：畢孝斌

　　監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

　　飛翼式氣動(dòng)布局(以下簡(jiǎn)稱(chēng)飛翼布局)是一種科技含量高、技術(shù)難度大的飛機(jī)氣動(dòng)布局。飛翼布局飛機(jī)沒(méi)有傳統(tǒng)的平尾與垂尾，也沒(méi)有明確的機(jī)身，整架飛機(jī)就是一款巨大的飛翼，整個(gè)飛翼又是一架飛機(jī)。人類(lèi)對(duì)于飛翼布局的研究歷史十分悠久，在二戰(zhàn)時(shí)期就有了相關(guān)的實(shí)用性試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)幾十年的不懈追求，飛翼布局逐步開(kāi)始實(shí)用化，并被應(yīng)用到新型轟炸機(jī)和新型無(wú)人機(jī)上。隨著技術(shù)的發(fā)展，飛翼布局還將進(jìn)一步普及，被越來(lái)越多的國(guó)家用作主力軍用飛機(jī)的氣動(dòng)布局。

B-2轟炸機(jī)采用了飛翼布局

　　操控與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度

　　傳統(tǒng)的常規(guī)布局飛機(jī)有機(jī)翼和尾翼，尾翼又分為垂直尾翼和水平尾翼。機(jī)翼提供升力，兩側(cè)機(jī)翼的襟副翼差動(dòng)偏轉(zhuǎn)會(huì)形成兩側(cè)機(jī)翼的升力差，升力差引起飛機(jī)的傾斜，飛機(jī)傾斜后的一部分升力轉(zhuǎn)化為飛機(jī)轉(zhuǎn)彎的向心力。在飛機(jī)運(yùn)作的整個(gè)過(guò)程中，水平尾翼產(chǎn)生的是負(fù)升力，控制飛機(jī)的仰俯，而垂直尾翼則修正飛機(jī)的偏航。

　　飛翼布局飛機(jī)就是一整款大型的飛翼結(jié)構(gòu)，尤其是沒(méi)有尾翼十分難以控制飛行姿態(tài)。飛翼布局飛機(jī)的表面沒(méi)有垂直尾翼、水平尾翼和腹鰭這些增加飛機(jī)方向穩(wěn)定性的控制面，因此，飛翼布局只能通過(guò)位于機(jī)身前后緣的舵面和設(shè)于機(jī)身的擾流板操控飛機(jī)，而這種控制方式需要極其靈敏的操控和調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)也是持續(xù)不斷進(jìn)行的，單純通過(guò)人類(lèi)操控完全無(wú)法做到。

　　保持穩(wěn)定的控制僅是一個(gè)方面，飛翼布局的內(nèi)部構(gòu)造同樣需要精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)計(jì)算。飛翼布局飛機(jī)的全部設(shè)備都布置在整架飛翼中，包括人員、貨艙、燃油、機(jī)載設(shè)備、動(dòng)力系統(tǒng)、起落架等，這些設(shè)備要根據(jù)飛機(jī)重心、設(shè)備運(yùn)行效率合理布置，還要保證飛翼構(gòu)型的強(qiáng)度。由于所有的人員設(shè)備都位于飛翼之中，飛翼的厚度要遠(yuǎn)厚于傳統(tǒng)常規(guī)布局飛機(jī)的機(jī)翼。當(dāng)飛行速度超過(guò)音速時(shí)，飛翼布局飛機(jī)的飛行阻力會(huì)急劇增加，影響氣動(dòng)效率與飛機(jī)穩(wěn)定性，因此，以人類(lèi)目前的發(fā)展技術(shù)，飛翼布局只適合用于對(duì)速度要求不高的飛機(jī)。

美國(guó)人在二戰(zhàn)結(jié)束后就對(duì)飛翼布局轟炸機(jī)有過(guò)實(shí)用性研究

　　電傳操控引入，飛翼布局開(kāi)始實(shí)用化

　　飛翼布局的技術(shù)難度大，但飛翼布局的優(yōu)點(diǎn)也十分明顯。飛翼布局的載荷分部相對(duì)均勻，升阻比大，具有天生的大荷載、低阻力的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)輸效率高。由于機(jī)身是一款飛翼，飛翼布局飛機(jī)的雷達(dá)散射截面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)布局的飛機(jī)，對(duì)不同波段的雷達(dá)均會(huì)形成出色的隱身效果?？傮w來(lái)說(shuō)，飛翼布局的優(yōu)勢(shì)大于劣勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中可以很好的揚(yáng)長(zhǎng)避短。隨著電傳操控系統(tǒng)逐漸成熟，飛翼布局的操控問(wèn)題得到了解決。飛行員將操控指令傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)飛行數(shù)據(jù)完成高速精確的計(jì)算并控制飛機(jī)舵面。通過(guò)電傳操控系統(tǒng)的引入，飛行員對(duì)于飛翼布局飛機(jī)就有了如同傳統(tǒng)常規(guī)布局飛機(jī)的操控感。

B-2的起落架艙門(mén)可以在起降過(guò)程中充當(dāng)飛機(jī)的垂直安定面

　　人類(lèi)第一款實(shí)用性的飛翼布局飛機(jī)是美國(guó)的B-2隱身轟炸機(jī)，B-2轟炸機(jī)巧妙利用了飛翼布局的各方面優(yōu)勢(shì)，隱身性能好、航程遠(yuǎn)、載彈量大。B-2機(jī)翼的減速板—方向舵非對(duì)稱(chēng)張開(kāi)起到襟副翼的作用，對(duì)稱(chēng)張開(kāi)則可充當(dāng)減速板，在進(jìn)入戰(zhàn)區(qū)后，B-2還可以開(kāi)啟戰(zhàn)區(qū)模式，緊閉減速板—方向舵，利用發(fā)動(dòng)機(jī)的差動(dòng)推力控制飛機(jī)。B-2的機(jī)身長(zhǎng)度約B-1B與B-52轟炸機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度的一半，卻能在載彈量、航程上與兩者達(dá)到同一水平。加之強(qiáng)大的隱身性能，B-2轟炸機(jī)在突防能力上遠(yuǎn)超以往的戰(zhàn)略轟炸機(jī)，可以穿透敵人的防空網(wǎng)，飛抵縱深地域執(zhí)行打擊任務(wù)。除了B-2轟炸機(jī)，美國(guó)的下一代隱身轟炸機(jī)B-21也沿用飛翼布局的設(shè)計(jì)，另?yè)?jù)媒體報(bào)道，俄羅斯的下一代隱身轟炸機(jī)同樣也采用了飛翼布局。

　　更加廣泛的使用，未來(lái)發(fā)展的方向

　　不僅是大型轟炸機(jī)，飛翼布局也越來(lái)越多的被應(yīng)用在無(wú)人機(jī)上。目前，美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)、歐洲國(guó)家等航空業(yè)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，都展開(kāi)了飛翼布局式無(wú)人機(jī)的研發(fā)。例如歐洲國(guó)家的“神經(jīng)元”隱身無(wú)人機(jī)、美國(guó)RQ-170“哨兵”隱身無(wú)人機(jī)，較為著名的有美國(guó)X-47B技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，X-47B驗(yàn)證了隱身艦載無(wú)人機(jī)技術(shù)，同時(shí)，X-47B還是一架完全由電腦操作、無(wú)需人工干預(yù)的無(wú)人機(jī)，將作戰(zhàn)信息錄入后，X-47B可以自行執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。

X-47B無(wú)人機(jī)

　　目前飛翼布局應(yīng)用最多、最有前景的還是在轟炸機(jī)與無(wú)人機(jī)，飛翼布局式運(yùn)輸機(jī)、加油機(jī)也正處于構(gòu)想中。飛翼布局飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性差，無(wú)法滿(mǎn)足戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)于機(jī)動(dòng)性的要求，且飛翼布局不適合超音速飛行，在可見(jiàn)的未來(lái)，飛翼布局應(yīng)該不會(huì)被用到戰(zhàn)斗機(jī)上。而科技的發(fā)展是無(wú)人可以準(zhǔn)確預(yù)知的，在航空業(yè)發(fā)達(dá)到一定程度后，飛翼布局的缺陷或許會(huì)得到有效的解決，飛翼布局也將被順利應(yīng)用到各式各樣的飛機(jī)上。

未來(lái)飛翼布局飛機(jī)的構(gòu)想

　　劃重點(diǎn)：

　　1、飛翼布局是飛機(jī)氣動(dòng)布局的一種，飛翼布局飛機(jī)沒(méi)有傳統(tǒng)的尾翼，整架飛機(jī)就是一個(gè)大型飛翼構(gòu)件，飛機(jī)所有的設(shè)施都設(shè)置安裝在飛翼內(nèi)部。

　　2、飛翼布局很早就被人們研究過(guò)，但飛翼布局飛機(jī)的控制難度大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，直到B-2出現(xiàn)才標(biāo)著著飛翼布局開(kāi)始實(shí)用化。

　　3、飛翼布局的升阻比大、隱身性能好，優(yōu)勢(shì)十分明顯，被越來(lái)越多的運(yùn)用在轟炸機(jī)、無(wú)人機(jī)上。

　　4、飛翼布局未來(lái)還可能運(yùn)用在運(yùn)輸機(jī)、加油機(jī)上，但不適合對(duì)機(jī)動(dòng)性要求過(guò)高的戰(zhàn)斗機(jī)。