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晨楓:彩虹-7號的意義何在?
關鍵字: 無人機導彈察打一體彩虹7號彩虹7號無人機彩虹-7還有為更多、更大的無尾飛翼平臺開路的作用。無尾飛翼在很多方面與傳統飛機有顯著不同。除了前述升阻比、翼載、機體結構等,無尾飛翼的飛控是很大的挑戰。相對于翼展而言,無尾飛翼的長度很短,使得尾翼(或者后緣控制面)的控制力矩很短,只能增加后緣控制面面積來補償。B-2的后緣設計本來像彩虹-7一樣簡潔,但為了增加盡量靠后的控制面,而把機體中線的V形尾端改成W形。由于沒有垂尾,也必須用兩側擾流片不同開度造成的不對稱阻力來控制偏航。這不僅導致不必要的阻力,而且影響隱身,在長遠應該用矢推解決。
飛控挑戰反過來影響氣動設計。傳統飛機的機翼后掠角由速度決定,低速可用平直翼,高亞音速只需要中等后掠角,超音速可能以大后掠角為好。但后掠角導致升力中心隨速度上升而后移,無尾飛翼的氣動控制力矩短的缺點使得有效配平和陣風補償不容易保證。翼展很大時,后掠角可能導致翼尖后緣大大超過機體中線尾端,造成飛控問題。這可能反過來限制后掠角,進而影響飛行速度。彩虹-7的巡航速度較低,可能與較淺的后掠角不無關系。X-47B機翼內段后掠角較大,外段較小,在速度和配平之間折中,回避了這個問題。RQ-180則類似彩虹-7,采用大翼展、小后掠的機翼平面形狀。洛克希德“暗星”索性使用大展弦比平直翼,簡化了飛控問題,同時極大地限制了速度。
諾斯羅普·格魯曼提出的“折線風箏”構型
翼展、后掠角、飛控的互動是有尾飛機設計中不需要太多顧慮的挑戰。由于翼身一體,展弦比、根梢比等也不僅是機翼的氣動問題,更是機體的結構問題。翼身融合體在結構上便于設計和制造,尺度越大,優點越明顯;但純飛翼在結構上更加緊湊、輕巧。這些有別于常規飛機設計的挑戰都需要在實踐中理清。
中國已經研發了一些小型的無尾飛翼無人機,這些都是寶貴的經驗。但工程研發需要在逐級放大中逐步揭示和解決尺度帶來的問題。簡化的理論計算方法經常假定均勻性質,但大尺度的實際問題必須考慮各種分布。這就像煲湯一樣,小罐煲湯只要控制火候;大罐煲湯不僅要控制火候,還要注意攪拌;巨罐煲湯不僅攪拌是個學問,升溫速度也可能比火候的挑戰更大,局部熱點、冷點不僅影響味道,嚴重的話可以徹底毀了一鍋湯。道理是一樣的。
彩虹公司屬于航天科技集團11院,氣動是他們的本行。但工程實踐是干出來的,不必通過中航系統就有實踐的機會,這對11院是十分重要的。大量的實踐是中國航空科技走進自由王國的正道。
媒體還報道,彩虹-7有意涉足艦載應用。無尾飛翼上艦既有優勢,也有劣勢。無尾飛翼的高升阻比對航程永遠不足的艦載應用是雪中送炭,低翼載則降低進近速度。但凡事都有個度,過了這個度就適得其反。過低的翼載在最近進近的時候老是飄啊飄,就是不肯踏實降下來,也是一個麻煩。低翼載也對陣風很敏感,B-2在著陸的時候,襟翼的動作頻率和幅度大大超過同等重量的轟炸機、客機或者運輸機,就是在對并不算大的地面風不斷補償。
無尾飛翼超寬的翼展則是對艦上使用不利的。停放的時候還可以翼尖折疊起來,減少占地,但起飛、著陸的時候就特別占地方了。艦載機的翼展一般較小,F-18E只有13.6米,F-14在最小后掠的時候為19.6米,E-2“鷹眼”的翼展為24.6米,彩虹-7也達22米。但彩虹-7的最大起飛重量只有這里面“最輕巧”的E-2的一半。換句話說,功能更加強大的重型無尾飛翼(比如說最大起飛重量超過30噸)的翼展可能大而無當,造成航母上的運作不便,甚至無法起飛、著陸。這樣看來,X-47B作為無尾飛翼相對較小的翼展不是沒有原因的,速度更快,但航程也較短。
對于彩虹乃至中國航空業界來說,各種無尾飛翼不是重復建設,而是在不同角度、不同層次的實干中摸索經驗,為更多的成功應用鋪路,比如隱轟、大型無人機甚至隱身加油機、預警機、戰略偵察機等。
陸基大型特種平臺的隱身化目前已經引起了很大的關注,未來戰場上,不隱身的飛機將越來越難生存
波音MQ-25是在特種平臺隱身化方面的第一個嘗試
另一方面,彩虹-7不僅需要外慧,更需要內秀。對于中國來說,大型無尾飛翼的氣動和一般飛控已經沒有解決不了的問題了,但高度自主的任務決策系統還是挑戰。這對全世界都是挑戰。
美國在反恐戰爭中大量使用“捕食者”等無人機,很是成功。更高端的“全球鷹”、RQ-170“哨兵”、RQ-180等也很抓眼球。但這些無人機在任務層面都是遙控的,在涉及確認目標和發射武器時,還是“人在回路中”而不是自主的,盡管一般的起飛、著陸、編隊、按預定航線巡航這些任務要高度自動化已經不難做到了。
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- 責任編輯:堵開源
- 最后更新: 2018-11-26 07:51:06
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