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晨枫:彩虹-7号的意义何在?
关键字: 无人机导弹察打一体彩虹7号彩虹7号无人机彩虹-7还有为更多、更大的无尾飞翼平台开路的作用。无尾飞翼在很多方面与传统飞机有显著不同。除了前述升阻比、翼载、机体结构等,无尾飞翼的飞控是很大的挑战。相对于翼展而言,无尾飞翼的长度很短,使得尾翼(或者后缘控制面)的控制力矩很短,只能增加后缘控制面面积来补偿。B-2的后缘设计本来像彩虹-7一样简洁,但为了增加尽量靠后的控制面,而把机体中线的V形尾端改成W形。由于没有垂尾,也必须用两侧扰流片不同开度造成的不对称阻力来控制偏航。这不仅导致不必要的阻力,而且影响隐身,在长远应该用矢推解决。
飞控挑战反过来影响气动设计。传统飞机的机翼后掠角由速度决定,低速可用平直翼,高亚音速只需要中等后掠角,超音速可能以大后掠角为好。但后掠角导致升力中心随速度上升而后移,无尾飞翼的气动控制力矩短的缺点使得有效配平和阵风补偿不容易保证。翼展很大时,后掠角可能导致翼尖后缘大大超过机体中线尾端,造成飞控问题。这可能反过来限制后掠角,进而影响飞行速度。彩虹-7的巡航速度较低,可能与较浅的后掠角不无关系。X-47B机翼内段后掠角较大,外段较小,在速度和配平之间折中,回避了这个问题。RQ-180则类似彩虹-7,采用大翼展、小后掠的机翼平面形状。洛克希德“暗星”索性使用大展弦比平直翼,简化了飞控问题,同时极大地限制了速度。
诺斯罗普·格鲁曼提出的“折线风筝”构型
翼展、后掠角、飞控的互动是有尾飞机设计中不需要太多顾虑的挑战。由于翼身一体,展弦比、根梢比等也不仅是机翼的气动问题,更是机体的结构问题。翼身融合体在结构上便于设计和制造,尺度越大,优点越明显;但纯飞翼在结构上更加紧凑、轻巧。这些有别于常规飞机设计的挑战都需要在实践中理清。
中国已经研发了一些小型的无尾飞翼无人机,这些都是宝贵的经验。但工程研发需要在逐级放大中逐步揭示和解决尺度带来的问题。简化的理论计算方法经常假定均匀性质,但大尺度的实际问题必须考虑各种分布。这就像煲汤一样,小罐煲汤只要控制火候;大罐煲汤不仅要控制火候,还要注意搅拌;巨罐煲汤不仅搅拌是个学问,升温速度也可能比火候的挑战更大,局部热点、冷点不仅影响味道,严重的话可以彻底毁了一锅汤。道理是一样的。
彩虹公司属于航天科技集团11院,气动是他们的本行。但工程实践是干出来的,不必通过中航系统就有实践的机会,这对11院是十分重要的。大量的实践是中国航空科技走进自由王国的正道。
媒体还报道,彩虹-7有意涉足舰载应用。无尾飞翼上舰既有优势,也有劣势。无尾飞翼的高升阻比对航程永远不足的舰载应用是雪中送炭,低翼载则降低进近速度。但凡事都有个度,过了这个度就适得其反。过低的翼载在最近进近的时候老是飘啊飘,就是不肯踏实降下来,也是一个麻烦。低翼载也对阵风很敏感,B-2在着陆的时候,襟翼的动作频率和幅度大大超过同等重量的轰炸机、客机或者运输机,就是在对并不算大的地面风不断补偿。
无尾飞翼超宽的翼展则是对舰上使用不利的。停放的时候还可以翼尖折叠起来,减少占地,但起飞、着陆的时候就特别占地方了。舰载机的翼展一般较小,F-18E只有13.6米,F-14在最小后掠的时候为19.6米,E-2“鹰眼”的翼展为24.6米,彩虹-7也达22米。但彩虹-7的最大起飞重量只有这里面“最轻巧”的E-2的一半。换句话说,功能更加强大的重型无尾飞翼(比如说最大起飞重量超过30吨)的翼展可能大而无当,造成航母上的运作不便,甚至无法起飞、着陆。这样看来,X-47B作为无尾飞翼相对较小的翼展不是没有原因的,速度更快,但航程也较短。
对于彩虹乃至中国航空业界来说,各种无尾飞翼不是重复建设,而是在不同角度、不同层次的实干中摸索经验,为更多的成功应用铺路,比如隐轰、大型无人机甚至隐身加油机、预警机、战略侦察机等。
陆基大型特种平台的隐身化目前已经引起了很大的关注,未来战场上,不隐身的飞机将越来越难生存
波音MQ-25是在特种平台隐身化方面的第一个尝试
另一方面,彩虹-7不仅需要外慧,更需要内秀。对于中国来说,大型无尾飞翼的气动和一般飞控已经没有解决不了的问题了,但高度自主的任务决策系统还是挑战。这对全世界都是挑战。
美国在反恐战争中大量使用“捕食者”等无人机,很是成功。更高端的“全球鹰”、RQ-170“哨兵”、RQ-180等也很抓眼球。但这些无人机在任务层面都是遥控的,在涉及确认目标和发射武器时,还是“人在回路中”而不是自主的,尽管一般的起飞、着陆、编队、按预定航线巡航这些任务要高度自动化已经不难做到了。
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- 责任编辑:堵开源
- 最后更新: 2018-11-26 07:51:06
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